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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung
zum Entwickeln eines latenten Bildes, das auf einem Bildträger mittels
eines Entwicklers erzeugt wird, und auf einen Drucker, ein Faxgerät, ein Kopiergerät oder ein ähnliches
elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät, welches dieselbe nutzt.
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Stand der
Technik
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Eine
der herkömmlichen
Entwicklungsvorrichtungen zur Verwendung in elektrophotographischen
Bilderzeugungsgeräten
ist so konzipiert, dass sie einen Entwickler, bei dem es sich um
eine Mischung aus Toner und magnetischen Körnern handelt, dazu veranlasst,
sich auf einem Entwicklerträger in
Form einer Magnetbürste
magnetisch abzulagern. Die Magnetbürste wird mit einem latenten
Bild, das auf einem sich bewegenden Bildträger erzeugt wird, in Kontakt
gebracht, wodurch das latente Bild mittels Toner entwickelt wird.
Gelehrt wird diese Art von Entwicklungsvorrichtung z.B. in den japanischen
Patentenoffenlegungen Veröffentlichungs-Nr.
5-40406, 7-72739, 8-137255, 10-20664, 10-232561, 11-38761 und 11-338259.
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In
der Entwicklungsvorrichtung vom beschriebenen Typ besteht der Entwicklerträger aus
einer Hülse
und einer Magnetwalze, die an ihrer Stelle im Innern der Hülse befestigt
ist. Die Magnetwalze ist mit einem Magnetpol versehen, welcher Magnetkraft in
Richtungen, die normal und tangential zur Hülse verlaufen, ausübt, so dass
der Entwickler auf der Hülse
gehalten und von dieser befördert
wird. Eine Rakel oder ein Mess- bzw. Dosierglied ist der Oberfläche der
Hülse zugewandt,
um die Menge des Entwicklers zu regulieren, die auf der Hülse deponiert
wird. Die normale Magnetkraft dient hauptsächlich dazu, den Entwickler
an der Position des Magnetpols zu halten, wohingegen die tangentiale
Magnetkraft in erster Linie die Aufgabe besitzt, den Entwickler
entlang der Oberfläche
der Hülse
zu befördern.
Ein Entwicklerverweilabschnitt ist der Rakel in Richtung der Entwicklerbeförderung
vorgelagert, um das Aufladen des Entwicklers durch Reibung zu fördern, so
dass sich der Entwickler auf der Hülse in Form einer Magnetbürste oder
in Form von Bürstenketten
erheben kann.
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Bereits
zuvor wurden zahlreiche Methoden zur Implementierung einer Punkreproduzierbarkeit vorgeschlagen,
die ausreichend groß ist,
um eine hohe Bildqualität
zu gewährleisten,
und es ist wohlbekannt, dass unter anderem das Verringern der Größe der magnetischen
Entwicklerkörner
Wirkung erzielt.
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Zur
Erlangung hoher Bildqualität
mittels eines Bilderzeugungsgeräts,
das die Entwicklungsvorrichtung des beschriebenen Typs nutzt, ist
es erforderlich, die Menge des aufgehäuften Entwicklers zu stabilisieren,
um den Entwickler vor einer Verschlechterung zu schützen und
um die auf dem Entwickler zu deponierende Ladungsmenge passend zu machen.
Unter der Menge des aufgehäuften
Entwicklers ist jene Menge zu verstehen, in welcher der Entwickler
eine Lücke
zwischen der Hülse
und der Rakel passiert. Die Magnetkraftverteilung der Magnetwalze,
wie sie auf der Oberfläche
gemessen wird, die der Rakel gegenüberliegt, trägt in hohem
Maße zur
Erfüllung
der obigen Aufgaben bei.
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Insbesondere
wird die Beförderungsfähigkeit der
Hülse,
wenn die tangentiale Magnetkraft auf der der Rakel zugewandten Hülsenoberfläche übermäßig gering
ist, durch die Abnutzung der Hülsenoberfläche und
jener der Entwickleroberfläche
merklich beeinflusst, was bewirkt, dass die Menge des aufgehäuften Entwicklers
beachtlich variiert. Überdies
ist die normale Magnetkraft auf der Hülsenoberfläche über die Maßen größer als die tangentiale Magnetkraft
auf der Hülsenoberfläche und
erhöht
die Menge des Entwicklers, der auf der Hülse gehalten wird. Infolgedessen
herrscht eine exzessive Reibung zwischen den Körnern des Entwicklers und verschlechtert
diesen (bezeichnet als „toner
spent"), wobei eine Verbesserung
der Bildqualität
trotz der Verwendung magnetischer Körner geringer Größe verhindert
wird.
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Falls
hingegen die tangentiale Magnetkraft des Magnetpols, welcher der
Rakel zugewandt ist, größer ist
als die normale Magnetkraft besagten Pols, verbessert die tangentiale
Magnetkraft die Beförderungsfähigkeit
der Hülse,
um dadurch eine Variation der Menge des aufgehäuften Entwicklers zu verringern,
die den oben dargelegten Oberflächengestaltungen
zuzuschreiben ist. Der Vorschlag wurde unterbreitet, zwecks Verbesserung
der Beförderungsfähigkeit
dafür zu
sorgen, dass die Rakel jenem Abschnitt der Hülsenoberfläche zugewandt ist, wo die normale
Magnetkraft am geringsten ist. Allerdings senkt diese Art von Methode
die Menge des Entwicklers, der auf der Hülse gehalten wird und deshalb auch
die Reibung, die zwischen den Entwicklerkörnern herrscht, womit die Methode
eine Verunreinigung des Bildhintergrundes bewirkt und die Fähigkeit verschlechtert,
ein solides Bild folgen zu lassen. Insbesondere eine Entwicklungsvorrichtung
für ein Farbbilderzeugungsgerät zeigt
die Tendenz zu einem hohen Tonerverbrauch, weil Farbbilder mehr
solide Bilder enthalten als gewöhnliche
monochrome Bilder. Aus diesem Grund ist es schwer, eine gewünschte Ladungsmenge
auf einer großen
Menge Toner aufzubringen. Eine geringe Ladungsmenge auf dem Toner
kann jedoch Hintergrundverunreinigungen, Schleier und weitere Schäden am Bild
hervorrufen.
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Ein
magnetisches Glied kann auf dem Messglied der Entwicklungsvorrichtung
vom Magnetbürstentyp
positioniert werden, wie auch in der Vergangenheit vorgeschlagen.
Durch Ausüben
einer Rückhaltekraft
veranlasst das magnetische Glied die magnetischen Körner, sich
in einer Rakellücke
zwischen ihm selbst und der Hülsenoberfläche in Form
eines Vorhangs aufzureihen, so dass die Tonerkörner, die den Vorhang passieren,
beim Berühren
der magnetischen Körner
zusätzlich
geladen werden. Wenn jedoch die Rückhaltekraft des magnetischen
Glieds über
die Maßen
stark ist, wirkt eine exzessive Belastung sowohl auf die magnetischen
Körner
als auch auf die Hülse
und kann damit eine Abnutzung ihrer Oberflächen verursachen. Folglich
wird der Reibungswiderstand auf der Oberfläche der Hülse und den Oberflächen der
magnetischen Körner
verringert, was bedingt, dass die magnetischen Körner und die Hülse aufeinander
rutschen, wodurch sich die Beförderungsfähigkeit
der Hülse
und die Menge des aufgehäuften
Entwicklers entscheidend verringern. Die entstehenden Bilder leiden
an Granularität
oder an Halbtonunregelmäßigkeiten.
Falls hingegen die Rückhaltekraft
des magnetischen Glieds zu schwach ist, sind die magnetischen Körner nicht
zur Bildung des Vorhangs in der Lage und können das Aufladen der Tonerkörner in
keinster Weise fördern.
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Techniken,
die zur vorliegenden Erfindung in Bezug stehen, sind beispielsweise
auch in den japanischen Patentoffenlegungen Veröffentlichungs-Nr. 62-138860,
5-6103, 10-39620 und 11-327305 und ferner in US-A-6,081,684 offenbart.
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JP-A-11
327 305 beschreibt eine Entwicklungsvorrichtung und eine Bilderzeugungsvorrichtung,
die in der Lage sind, einen drehbaren Entwicklerträger mit
Zwei-Komponentenentwickler
gleichmäßig zu überziehen,
dessen Tragkraft über
einen langen Zeitraum hinweg gemindert wird, und zwar durch Einstellen
der Normal-Richtungskomponente
und der Tangential-Richtungskomponente der Flussdichte eines magnetischen
Pols, der die Menge des Entwicklers an der Position eines Entwicklerschichtstärkeregulierungselements
spezifizierten Werten anpasst.
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US-A-6,081,684
beschreibt ein Bilderzeugungsverfahren zur Verbesserung der Entwicklerrezirkulationsfähigkeit
innerhalb einer Entwicklereinheit, das die Schritte des magnetischen
Adsorbierens eines Magnetismus aufweisenden Entwicklers auf einen Entwicklerträger durch
die Wirkung eines Magnetfeldes umfasst, das durch ein Magnetfelderzeugungselement
zwecks Bildung einer magnetischen Schleife erzeugt wird, des Regulierens
der Entwicklermenge in der magnetischen Schleife einhergehend mit
der Drehung des Entwicklerträgers
um eine mittlere Längsachse
durch ein Entwicklerregulierungselement, das in einem Entwicklerträgerrotationswinkelbereich
angeordnet ist, der sich von einer Position eines Normal-Magnetflussdichteinflexionspunkts,
an dem eine Komponente des Magnetfelds, das normal zum Entwicklerträger ist,
null wird, zu einer Position eines Normal-Magnetflussdichtepeaks erstreckt,
an dem die Komponente des Magnetfelds, das normal zum Entwicklerträger ist,
einen Maximalwert aufweist, in einer Richtung, in die der Entwicklerträger gedreht
wird, und ferner des Entwickelns eines latenten Bildes auf einem
Bildträger
unter Verwendung der magnetischen Schleife mit einer regulierten
Entwicklermenge, wobei das Magnetfeld so erzeugt wird, dass eine
Position eines Tangential-Magnetflussdichtepeaks, an dem eine Komponente
des Magnetfelds, das tangential zum Entwicklerträger ist, einen Maximalwert
aufweist, unmittelbar vorgelagert dem Entwicklerregulierungselement
in der Richtung, in welcher der Entwicklerträger gedreht wird, der Position
des Normal-Magnetflussdichteinflexionspunkts vorgelagert positioniert
ist in der Richtung, in die der Entwicklerträger gedreht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungsvorrichtung
zu bieten, die in der Lage ist, die aufzuhäufende Entwicklermenge zu stabilisieren,
den Entwickler vor Verschlechterung zu schützen und die Reibungsladung des
Entwicklers passend zu machen, um dadurch eine stabile, hohe Bildqualität zu gewährleisten,
und ferner ein Bilderzeugungsgerät
zur Verfügung
zu stellen, das dieselbe nutzt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Entwicklungsvorrichtung
zu bieten, welche die magnetische Rückhaltekraft eines magnetischen
Glieds, das auf einem Messglied positioniert ist, passend machen
kann, und ein Bilderzeugungsgerät
zur Verfügung
zu stellen, das dieselbe nutzt.
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Eine
Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen
Entwicklerträger,
um einen Entwickler, der aus Toner und magnetischer Körnern besteht
und der auf demselben deponiert ist, zu einer Entwicklungsposition
zu befördern,
wo der Entwicklerträger
einem Bildträger
zugewandt ist. Ein Magnetfelderzeugungselement ist an seiner Stelle
im Innern des Entwicklerrägers
befestigt, um eine normale Magnetkraft und eine tangentiale Magnetkraft
auszuüben.
Ein Messglied ist der Oberfläche
des Entwicklerträgers
zugewandt, wobei eine Lücke
zum Regulieren der Menge des Entwicklers dazwischen liegt, der durch
den Entwicklerträger
zu der Entwicklungsposition hin befördert wird. Ausgegangen wird
von einem Normal-Flussdichteverteilungsbereich, welcher, unter normalen
Flussdichten Bmy normaler Magnetkräfte, die auf der Oberfläche des
Entwicklerträgers messbar
sind, einer einzigen maximalen Flussdichte max (Bmy) entspricht.
Dann wird das Messglied so positioniert, dass seine Kante, innerhalb
des obigen Normal-Flussdichteverteilungsbereichs, einem Abschnitt
des Entwicklerträgers
zugewandt ist, der die folgenden Bedingungen (1) bis (3) erfüllt:
- (1) Die normale Flussdichte Bmy ist größer als
die Hälfte
der Maximalflussdichte max (Bmy);
- (2) der Tangential-Flussdichteverteilungsbereich tangentialer
Magnetkräfte
weist eine maximale tangentiale Flussdichte Bmx auf, die sich auf
der Oberfläche
des Entwicklerträgers
messen lässt, angeordnet
nachgelagert einem Abschnitt des Entwicklerträgers, wo die normale Flussdichte Bmy
maximal ist in Richtung der Entwicklerbeförderung; und
- (3) die Normal-Flussdichteverteilung Bmy ist größer als
die tangentiale Flussdichte Bmx.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obige und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in
Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen hervor, in denen:
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1 eine
Darstellung ist, die ein Bilderzeugungsgerät zeigt, das die vorliegende
Erfindung verkörpert;
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2 eine
Darstellung ist, die eine in der veranschaulichenden Ausführangsform
enthaltene Schubladeneinheit zeigt;
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3 eine
Perspektivdarstellung ist, welche die aus dem Bilderzeugungsgerät herausgezogene Schubladeneinheit
zeigt;
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4 eine
Darstellung ist, die einen von vier Entwicklungsabschnitten zeigt,
die in einer Entwicklungsvorrichtung vom Revolvertyp angeordnet
sind, die in der veranschaulichenden Ausführungsform enthalten ist;
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5 ein
Abschnitt einer in der Entwicklungsvorrichtung enthaltenen Entwicklungswalze
ist;
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6 eine
Graphik ist, welche die Flussdichteverteilungen der Entwicklungswalze
zeigt;
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7 eine
Darstellung zur Erläuterung
der Entwicklungsvorrichtung ist;
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8 eine
Graphik ist, die ein Verhältnis
zwischen der Menge eines aufgehäuften
Entwicklers und der Anzahl der Druckkopien veranschaulicht; und
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9 ein
Schaubild ist, das die Granularität basierend auf der Körnergröße magnetischer
Körner zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Blick auf 1 der Zeichnungen ist ein die
vorliegende Erfindung verkörperndes
Bilderzeugungsgerät
dargestellt, das gemeinhin mit Bezugsziffer 100 bezeichnet
wird. Wie veranschaulicht, besteht das Bilderzeugungsgerät 100 im
Allgemeinen aus einem Scanner oder einem Farbbildleseabschnitt 200 und
ferner aus einem Drucker oder einem Farbbildaufzeichnungsabschnitt 400.
Der Scanner 200 beleuchtet eine auf eine Glasplatte 202 gelegte Vorlage
D mit einer Lampe 205. Die aus der Vorlage D hervorgehende
Reflexion, welche die Farbbildinformationen repräsentiert, wird via die Spiegel 204A, 204B und 204C sowie
eine Linse 6 auf einen Farbsensor 207 fokussiert.
Der Farbsensor 207 liest die getrennten Farbkomponenten
der Farbbildinformationen, z.B. eine blaue (B), eine grüne (G) und
eine rote (R) Farbkomponente und transformiert diese in entsprechende
elektrische Bildsignale.
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Insbesondere
umfasst in der veranschaulichenden Ausführungsform der Farbsensor 207 Mittel zur
Trennung von B, G und R sowie einen CCD-Bildsensor (Charge Coupled
Device) oder einen ähnlichen
photoelektrischen Transducer und liest die drei verschiedenen Farben
zur selben Zeit. Ein nicht gezeigter Bildbearbeitungsabschnitt wandelt
die elektrischen B-, G- und R-Signale zu Farbbilddaten, die sich
aus schwarzen (BK) Daten, magentafarbenen (M) Daten, zyanfarbenen
(C) Daten und gelben (Y) Daten zusammensetzen. In diesem Augenblick
werden die Lampe 205 und die Spiegel 204A bis 204C,
wie 1 zeigt, in Reaktion auf ein Scannerstartsignal
nach links bewegt, das synchron ist mit dem Betrieb des Druckers 400,
während
das Dokument D gelesen wird. Indem das Dokument D wiederholt, d.h.
viermal, gelesen wird, erzeugt der Scanner 200 sequenziell
Bilddaten vier verschiedener Farben. Mit den Bilddaten jeder Farbe
erzeugt der Drucker 400 ein Tonerbild, während er
solche Tonerbilder übereinander
lagert, um dadurch ein Vollfarbbild herzustellen.
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Der
Drucker 400 umfasst eine optische Schreibeinheit oder Latentbilderzeugungsmittel 401, eine
photoleitende Trommel oder einen Bildträger 414 und eine Entwicklungsvorrichtung
vom Revolvertyp oder ein (nachstehend Revolver genanntes) Entwicklungsmittel 420.
Die optische Schreibeinheit 401 transformiert die Farbbilddatenausgabe
aus dem Scanner 200 zu einem optischen Signal und scannt die
Trommel 414 mit dem optischen Signal, wodurch sie ein latentes
Bild auf der Trommel 414 erzeugt. Zu diesem Zweck weist
die optische Schreibeinheit 401 einen Laser oder ein Laserstrahlemissionsmittel 441 auf,
einen nicht dargestellten Lasertreiber, einen polygonalen Spiegel 443,
einen Spiegelmotor 444, der den polygonalen Spiegel 443 zur
Rotation veranlasst, eine fθ Linse 442 und
einen Spiegel oder Reflektor 446.
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Die
Trommel 414 ist entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar, wie
von einem Pfeil in 1 angezeigt. Um die Trommel 414 herum
angeordnet sind eine Trommelreinigungseinheit 421, eine
Löschlampe 414M,
eine Ladeeinrichtung oder Lademittel 419, ein Potentialsensor 414D,
der auf das Potential des latenten Bildes reagiert, das auf der
Trommel 414 erzeugt wird, einer der Entwicklungsabschnitte,
die im Revolver 420 angeordnet sind, ein Dichtigkeitsmustersensor 414P und
ein Zwischenbildtransportband oder Zwischenbildtransportkörper 415 (nachstehend Band
genannt).
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Wie
aus 2 hervorgeht, umfasst der Revolver 420 einen
BK-Entwicklungsabschnitt 420K,
einen C-Entwicklungsabschnitt 420C, einen M-Entwicklungsabschnitt 420M und
einen Y-Entwicklungsabschnitt 420Y, die von einem Träger 420A getragen werden.
Ein nicht veranschaulichter Revolvertreiber veranlasst den Träger 420A dazu,
sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, wie in 1 durch
einen Pfeil angezeigt.
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Ist
der Revolver 420 in Stand-by-Position, befindet sich BK 420K an
einer im Voraus ausgewählten
Entwicklungsposition, wo er der Trommel 414 zugewandt ist.
Beim Start eines Kopiervorgangs beginnt der Scanner 200,
BK-Bilddaten mit vorbestimmtem Timing auszugeben. Die optische Schreibeinheit 401 fängt an,
die geladene Oberfläche
der Trommel 414 mit einem Laserstrahl in Übereinstimmung
mit den BK-Bilddaten zu scannen, wodurch ein latentes Bild auf der
Trommel 414 erzeugt wird. Dieses latente Bild wird als
latentes BK-Bild
bezeichnet; in gleicher Weise wird auch hinsichtlich der anderen latenten
Bilder verfahren. Sobald der führende
Rand des latenten BK-Bildes an der Entwicklungsposition angelangt,
beginnt der BK-Entwicklungsabschnitt 420K, das Bild mittels
BK-Toner zu entwickeln. Wenn sich der nachrückende Rand des latenten BK-Bildes von
der Entwicklungsposition weg bewegt, wird der Revolver 420 gedreht,
um den nächsten Entwicklungsabschnitt
zur Entwicklungsposition zu bringen. Diese Drehung ist wenigstens
abgeschlossen, bevor der führende
Rand des nächsten
latenten Bildes, das aus den nächsten
Bilddaten stammt, an der Entwicklungsposition ankommt.
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Wie
Pfeile in 1 anzeigen, wird beim Start des
Bilderzeugungsvorgangs die Trommel 414 entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, wohingegen das Band 415 im Uhrzeigersinn gedreht
wird, und zwar von einem nicht dargestellten Motor. Ein BK-Tonerbild, ein C-Tonerbild,
ein M-Tonerbild und ein Y-Tonerbild werden sequenziell auf der Trommel 414 erzeugt,
während
sie der Reihe nach übereinander zum
Band 415 transferiert werden. Als Ergebnis davon wird auf
dem Band 415 ein Vollfarbbild geschaffen.
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Spezifischer
ausgedrückt,
wird das Band 415 über
eine Antriebsrolle 415D, eine gegenüberliegende Rolle 415T für den Bildtransfer,
eine gegenüberliegende
Rolle 415C für
die Bandreinigung und über
angetriebene Rollen geführt.
Ein nicht dargestellter Motor treibt das Band 415 via die
Antriebsrolle 415D steuerbar an. Eine Entladeeinheit (corona
discharger) 416 transferiert das BK-Tonerbild von der Trommel 414 zum
Band 415, das sich in Kontakt mit und mit der gleichen
Geschwindigkeit wie die Trommel 414 bewegt. Nachstehend
wird der Transfer eines Tonerbildes von der Trommel 414 zum
Band 415 als Bandtransfer bezeichnet.
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Nach
dem Bandtransfer des BK-Tonerbildes entfernt die Trommelreinigungseinheit 421 etwas
Toner, der auf der Trommel 414 zurückgeblieben ist, um dadurch
die Trommel 414 für
den nächsten
Bilderzeugungszyklus vorzubereiten. Der von der Trommelreinigungseinheit 421 gesammelte
Toner wird über
ein Rohr zu einem Tank für
Abfalltoner transportiert, obwohl dies nicht speziell veranschaulicht
ist. Eins über
das andere werden das BK-, das C-, das M- und das Y-Tonerbild der
Reihe nach von der Trommel 414 zum Band 415 transferiert.
Mittels einer Entladeeinheit (corona discharger) 417 wird
das daraus hervorgehende Vollfarbtonerbild vom Band 415 zu
einem Blatt oder einem Aufzeichnungsmedium transferiert.
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Nach
dem BK-Bilderzeugungszyklus beginnt der Scanner 200 C-Bilddaten
mit zuvor ausgewähltem
Timing auszugeben. Folglich wird auf der Trommel 414 ein
latentes C-Bild in Übereinstimmung
mit den C-Bilddaten in der gleichen Weise erzeugt wie das latente
BK-Bild. Der Revolver 420 wird
gedreht, nachdem sich der nachrückende
Rand des latenten BK-Bildes
von der Entwicklungsposition weg bewegt hat, aber bevor der führende Rand
des latenten C-Bildes an der Entwicklungsposition angelangt, und der
C-Entwicklungsabschnitt 420 wird an der Entwicklungsposition
angeordnet. Daraufhin entwickelt der C-Entwicklungsabschnitt 420 das
latente C-Bild.
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Sobald
sich der nachrückende
Rand des latenten C-Bildes von der Entwicklungsposition weg bewegt,
wird der Revolver 420 gedreht, um den M-Entwicklungsabschnitt zur Entwicklungsposition zu
bringen. Diese Drehung wird außerdem
durchgeführt,
bevor der führende
Rand eines latenten M-Bildes an der Entwicklungsposition angelangt
ist. Das Lesen des Bildes, das Erzeugen des latenten Bildes und
der Entwicklungsvorgang werden, abgesehen von den Farben, mit BK
und C genauso ausgeführt wie
mit M und Y, und zwecks Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht
speziell beschrieben.
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Eine
Bandreinigungsvorrichtung 415U umfasst eine Einlassdichtung,
ein Gummiblatt, eine Auslassspule und einen Mechanismus zum Bewegen
der Einlassdichtung und des Gummiblatts, wenn auch nicht extra dargestellt.
Während
der Bandtransfers der Tonerbilder mit der zweiten bis vierten Farbe,
welche der ersten Farbe bzw. BK folgen, hält der obige Mechanismus die
Einlassdichtung und das Gummiblatt von der Oberfläche des
Bandes 415 beabstandet.
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Eine
mit AC-Vorspannung überlagerte DC-Vorspannung
oder eine DC-Vorspannung wird an die Entladeeinheit 417 angelegt,
so dass die Entladeeinheit 417 das Vollfarbbild vom Band 415 zu
einem Blatt transferiert. Dieser Bildtransfer wird im Folgenden
als Blatttransfer bezeichnet. Ein Blattdepot 482 beherbergt
eine Mehrzahl von Blattkassetten, die jeweils mit einem Stapel Blätter bestimmter
Größe beladen
werden. Wenn ein Blatt aus einer bestimmten dieser Blattkassetten
ausgegeben wird, transportiert ein Zufuhrrollenpaar 483 das
Blatt in Richtung eines Registrierrollenpaars 418. Bei
der veranschaulichenden Ausführungsform
ebenfalls verfügbar
ist ein manuelles Zufuhrfach 412B, um dem Bediener zu gestatten,
eine Tageslichtprojektorfolie, ein verhältnismäßig dickes Blatt oder ähnliches
Spezialpapier, das gerade zur Hand ist, einzulegen.
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Beim
Start der Bilderzeugung wird ein Blatt aus einem beliebigen der
Blattfächer
dem Registrierrollenpaar 418 zugeführt und dadurch zeitweilig
gestoppt. Das Registrierrollenpaar 418 beginnt, das Blatt
so zu befördern,
dass der führende
Rand des Blattes den führenden
Rand des auf dem Band 415 erzeugten Vollfarbtonerbildes
an der Entladeeinheit 417 trifft. Wenn sich das Blatt über der
Entladeeinheit 417, die mit einem positiven Potential verbunden
ist, bewegt, und zwar zusammen mit dem Tonerbild, transferiert die
Entladeeinheit 417 beinahe das gesamte Tonerbild vom Band 415 zum
Blatt. Anschließend
entlädt
eine nicht dargestellte Entladungsbürste, die an der linken Seite
der Entladeeinheit 417 positioniert ist, das Blatt, um
es dadurch vom Band 415 zu trennen. Danach wird das Blatt
mit dem Tonerbild einem Förderband 422 übergeben.
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Das
Förderband 422 fördert das
Blatt zu einer Fixiereinheit 423. In der Fixiereinheit 423 arbeiten eine
Wärmewalze 423A,
die auf eine vorgegebene Temperatur reguliert wird, und eine Druckwalze 423B zusammen,
um das Tonerbild mittels Wärme
und Druck auf dem Blatt zu fixieren. Das aus der Fixiereinheit 423 kommende
Blatt wird mit nach oben zeigender Vorderseite, d.h. mit nach oben
gewandter Bildfläche
des Blattes, durch ein Ausgangswalzenpaar 424 an ein nicht
dargestelltes Kopierfach ausgegeben.
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Nach
dem zuvor erläuterten
Bandtransfer reinigt die Trommelreinigungseinheit 421 die
Oberfläche
der Trommel 414 z.B. mit einer Bürstenrolle und einem Gummiblatt.
Im Anschluss daran entlädt
die Löschlampe 414M die
Oberfläche
der Trommel 414 gleichmäßig.
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Nach
dem Blatttransfer drückt
der zuvor erwähnte
Mechanismus der Bandreinigungsvorrichtung 415U die Einlassdichtung
und das Gummiblatt gegen das Band 415, um dadurch die Oberfläche des Bandes 415 zu
reinigen. Im Kopierwiederholmodus werden nach Bearbeitung des ersten
Blattes das Scannen und der Bilderzeugungsvorgang mit einem zweiten
Blatt und zuvor ausgewähltem
Timing ausgeführt.
Insbesondere nachdem das Vollfarbtonerbild vom Band 415 zum
ersten Blatt transferiert worden ist, wird ein für das zweite Blatt bestimmtes
BK-Tonerbild von der Trommel 414 zum Abschnitt des von der
Bandreinigungsvorrichtung 415U gereinigten Bandes 415 transferiert.
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Während sich
die obige Beschreibung auf einen Vollfarbmodus konzentriert, wiederholt
die veranschaulichende Ausführungsform
in einem Dreifarben- oder Zweifarbenmodus den oben erläuterten Vorgang
so oft, wie es den gewünschten
Farben und der gewünschten
Anzahl von Kopien entspricht. Des Weiteren erzeugt die veranschaulichende
Ausführungsform
im Einfarbmodus eine gewünschte
Anzahl von Kopien, während
sie einen bestimmten der Entwicklungsabschnite des Revolvers 420 in
der Entwicklungsposition und das Blatt der Bandreinigungsvorrichtung 415U in
Kontakt mit dem Band 415 hält.
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Wie
aus 2 und 3 hervorgeht, sind in der veranschaulichenden
Ausführungsform
der Revolver 420 und die Trommel 414 auf einer
Schubladeneinheit 500 montiert, die sich aus dem Körper des Geräts 100 in
Richtung des Bedieners herausziehen lässt. Wie 3 zeigt,
sind BK-Entwicklungsabschnitt 420K bis Y-Entwicklungsabschnitt 420Y jeweils
in eine aus dem Revolver 420 entfernbare Einheit eingebaut.
Insbesondere kann der Bediener die obige Einheit nach oben dadurch
entfernen, dass er die Schubladeneinheit 500 herauszieht
und dann die Schrauben entfernt, mit denen entgegengesetzte Enden
einer Entwicklungswalze befestigt sind, die nachstehend beschrieben
wird.
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Wie
aus 4 ersichtlich, umfassen die Entwicklungsabschnitte 420K bis 420Y,
die in ihrer Gestaltung identisch sind, jeweils eine Entwicklungswalze
oder einen Entwicklungsträger 41,
die Schrauben 42 und 43, eine Rakel oder ein Mess-
bzw. Dosierglied 44, ein Gehäuse 45 und eine Abdeckung 46. Wie 5 darstellt,
setzt sich die Entwicklungswalze 41 zusammen aus einer
zylindrischen Hülse 41s und aus
einer Magnetwalze oder einem Magnetfeldererzeugungsmittel 41m,
das die Magnetpole P1 bis P5 aufweist. Die Magnetwalze 41m ist
an ihrer Stelle im Innern der Hülse 41s befestigt.
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Wird
die Hülse 41s gedreht,
wird ein aus Toner- und Magnetkörnern
bestehender Entwickler bedingt durch die Magnetpole der Magnetwalze 41m auf
der Oberfläche
der Hülse 41s gehalten
und von dieser transportiert. Wie 4 zeigt,
bilden in diesem Augenblick die Rakel 44, die der Hülse 41s gegenüberliegt
und aus einem nichtmagnetischen Material ist, und der Magnetpol
der Magnetwalze 41m, welcher der Rakel 44 zugewandt
ist, einen Entwicklerverweilabschnitt a an der vorgelagerten Seite
in Richtung des Entwicklertransports. Im Entwicklerverweilabschnitt
a wird die Reibeladung des Entwicklers gefördert. Des Weiteren ist ein
magnetisches Glied 44a vorgelagert und in der Nähe der Kante
der Rakel 44 in Richtung des Entwicklertransports positioniert. Das
magnetische Glied 44a dient dazu, der Richtwirkung der
Magnetkraft des Pols, welcher der Rakel 44 zugewandt ist,
Gleichmäßigkeit
zu verleihen, wodurch Unregelmäßigkeiten
bei der Menge des von der Hülse 41s transportierten
Entwicklers verringert werden.
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Um
mit einem Entwicklungsabschnitt obiger Ausführung ein Tonerbild von hoher
Qualität
auf der Trommel 414 zu erzeugen, ist es notwendig, die
Menge des auf die Hülse 41s gehäuften Entwicklers
(die z.B. via eine Rakellücke
Dg zwischen der Rakel 44 und der Hülse 41s transportiert
wird) zu stabilisieren, um die Verschlechterung des Entwicklers
zu verringern und um die Ladungsmenge, die auf den Toner aufgebracht
wird, passend zu halten. Unter der Menge des aufgehäuften Entwicklers
ist die Menge jenes Entwicklers zu verstehen, der auf dem Abschnitt
der Hülse 41s vorhanden
ist, die von der Rakellücke
Dg um eine Bereichseinheit von 1 cm3 fortbewegt
ist; diese Menge wird nachstehend durch ρ (g/cm2)
dargestellt.
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Anhand
von Versuchen wurde herausgefunden, dass Messungen auf der Oberfläche der
Entwicklungswalze 41 zufolge die obigen Bedingungen für eine hohe
Bildqualität
merklich von der Magnetkraftverteilung des Magnetpols der Magnetwalze 41m beeinflusst
wurden, welcher der Kante der Rakel 44 zugewandt war. Spezifischer
ausgedrückt,
unterliegt die Menge ρ des
Entwicklers, wenn die Magnetkraft des obigen jeweiligen Magnets
in zur Oberfläche
der Entwicklungswalze 41 normaler Richtung größer ist
als in tangentialer Richtung, erheblichen Schwankungen, da die Transportkraft
durch die Oberflächengestaltung
der Hülse 41s und
jener des einzelnen magnetischen Korns entscheidend beeinflusst
wird.
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Hierbei
nimmt die auf der Hülse 41s abzulagernde
Menge des Entwicklers zu und bewirkt, dass zwischen den Körnern des
Entwicklers eine übermäßige Reibung
herrscht. Als Ergebnis davon tritt eine Verschlechterung des Entwicklers
ein, die gewöhnlich
als „toner
spent" bezeichnet
wird.
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Im
umgekehrten Fall wird davon ausgegangen, dass Messungen auf der
Oberfläche
der Entwicklungswalze 41 zufolge die Magnetkraft des Magnetpols,
welcher der Rakel 44 zugewandt ist, in tangentialer Richtung
größer ist
als in normaler Richtung. In diesem Fall ist die Entwicklertransportfähigkeit
verbessert und verringert deshalb die Fluktuation der Menge ρ des Entwicklers,
die der Oberflächengestaltung
der Hülse 41s und
jener des einzelnen Korns zugeschrieben wird. Allerdings sinkt die
Menge des Entwicklers, die sich auf der Hülse 41s halten lässt, was
zur Folge hat, dass der Toner nicht in ausreichendem Maße durch
Reibung aufladbar ist. Dies verschlechtert den Bildhintergrund und
verringert die Fähigkeit,
ein solides Bild folgen zu lassen.
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Bei
der veranschaulichenden Ausführungsform
wird die Kante der Rakel 44 dazu veranlasst, einem bestimmten
Abschnitt der Hülse 41s gegenüberzuliegen,
und zwar unter angemessener Berücksichtigung
des oben dargelegten Einflusses der Magnetkraftverteilung des Magnetpols,
welcher der Rakel 44 zugewandt ist, auf die Bildqualität, wie im
Folgenden beschrieben. Ausgegangen wird von einem Normal-Flussdichteverteilungsbereich,
welcher, unter den normalen Flussdichten Bmy normaler Magnetkräfte, die
sich auf der Oberfläche
der Entwicklungswalze 41 messen lassen, einer einzigen
maximalen Flussdichte max (Bmy) entspricht. Dann liegt in der veranschaulichenden
Ausführungsform
die Kante der Rakel, innerhalb des obigen Normal-Flussdichteverteilungsbereichs,
einem Abschnitt der Entwicklungswalze 41 gegenüber, der
den folgenden Bedingungen (1) bis (3) genügt:
- (1) Die normale Flussdichte Bmy ist größer als
die Hälfte
der maximalen Flussdichte max (Bmy);
- (2) die obige Position liegt in einem Tangential-Flussdichteverteilungsbereich,
der die maximale tangentiale Flussdichte Bmx aufweist, die auf der
Oberfläche
der Entwicklungswalze 41 messbar ist, nachgelagert dem
Abschnitt der Entwicklungswalzenoberfläche, wo die normale Flussdichte
Bmy maximal in Richtung der Entwicklerbeförderung ist; und
- (3) die Normal-Flussdichteverteilung Bmy ist größer als
die tangentiale Flussdichte Bmx.
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Zu
beachten gilt, dass die maximale Flussdichte max (Bmy) den Maximalwert
der normalen Flussdichten Bmy darstellt, die vom jeweiligen Magnetpol
ausgehen, und gewöhnlich
600 × 10–4 T
beträgt.
Falls die obigen Bedingungen (1) bis (3) erfüllt sind,
besteht die Möglichkeit,
die Menge ρ des
Entwicklers zu stabilisieren, die Verschlechterung des Entwicklers
zu verringern und die auf den Toner aufzubringende Ladungsmenge
passend zu machen.
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6 veranschaulicht
eine Graphik, welche die Normal-Flussdichteverteilungen (Phantomlinien) und
die Tangential-Flussdichteverteilungen (durchgezogene Linien) zeigen,
die von den Magnetpolen der Entwicklungswalze 41 erzeugt
werden. Wie dargestellt, handelt es sich in der veranschaulichenden Ausführungsform
bei den Magnetpolen P1, P2, P3, P4 und P5 jeweils um einen S-Pol,
N-Pol, N-Pol, S-Pol und N-Pol, obwohl eine derartige Anordnung nur
der Erläuterung
dient. Der Pol P4 erzeugt normale Flussdichten, die sich in Richtung
der Kante der Rakel 44 in Form einer einzigen Schleife
Bmy erstrecken. Außerdem
entspricht der Tangential-Flussdichteverteilungsbereich mit der
maximalen tangentialen Flussdichte Bmx, die auf der Oberfläche der
Entwicklungswalze 41 messbar ist, nachgelagert dem Abschnitt
der Entwicklungswalzenoberfläche,
wo die tangentiale Flussdichte Bmy in Richtung des Entwicklerbeförderung
maximal ist, einer einzelnen Schleife Bmx.
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In
der veranschaulichenden Ausführungsform
beträgt,
wie aus der Graphik in 6 hervorgeht, die maximale Flussdichte
max (Bmy) in normaler Richtung im Wesentlichen 700 × 10–4 T.
Deshalb ist der Flussdichtebereich in normaler Richtung, welcher
der Bedingung (1) genügt,
größer als
einschließlich
350 × 10–4 T.
Solange die Flussdichte in normaler Richtung größer ist als einschließlich 300 × 10–4 T, besteht
die Möglichkeit,
die Rückhaltekraft
zum Zurückhalten
des Entwicklers auf der Entwicklungswalze 41 bei der Messposition
der Rakel 44 aufrechtzuerhalten, um dadurch die Menge ρ des Entwicklers konstant
zu halten.
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In 6 erfüllt eine
durch Schraffierung kenntlich gemachte Zone Z alle drei Bedingungen
(1) bis (3). Allerdings ist die Grenze, an der die Flussdichte
Bmx in tangentialer Richtung mit max (Bmy) des Pols P4 zusammenfällt, null
und deshalb ausgeschlossen. Die andere Grenze, an welcher Bmy = Bmx
gilt, ist einbezogen, weil sie den Bedingungen (1) bis
(3) genügt.
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Das
magnetische Glied 44a, das an die Kante der Rakel 44 grenzt, übt eine
magnetische Rückhaltekraft
aus, die bewirkt, dass sich magnetische Körner des Entwicklers in Form
eines Vorhangs in der Rakellücke
Dg aneinander ketten. Der Vorhang lädt die Tonerkörner, welche
die Lücke
passieren, durch Reibung weiter auf, bedingt durch den Kontakt mit
den magnetischen Körnern,
wodurch genügend Ladung
auf die Tonerkörner
aufgebracht wird.
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Falls
jedoch die magnetische Rückhaltekraft des
magnetischen Glieds 44a das normale Maß überschreitet, wirkt eine übermäßige Belastung
sowohl auf die magnetischen Körner
als auch auf die Hülse 41s und
bedingt, dass sich feine Ondulationen derselben abnutzen. Dies verringert
zum einen den Reibungswiderstand der Oberfläche der Hülse 41s, zum anderen
jenen der Oberflächen
der magnetischen Körner
und bewirkt dadurch, dass die magnetischen Körner auf der Hülse 41s rutschen.
Folglich lässt
die Beförderungsfähigkeit
der Hülse 41s merklich
nach, was ein Bild körnig
oder Halbtonbilder unregelmäßig macht.
Wenn hingegen die magnetische Rückhaltekraft
des magnetischen Glieds 44a unzureichend ist, sind die
magnetischen Körner
nicht zur Bildung des Vorhangs in der Lage.
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In
Anbetracht des Vorangehenden definiert die veranschaulichende Ausführungsform
die Position des magnetischen Glieds 44a spezifisch. Wie
aus 7 hervorgeht, befindet sich die Rakel 44 im
Revolver 420 an einer Position, an der die normale Flussdichte
in der Zone Z (6) 600 × 10–4 T
beträgt.
Das magnetische Glied 44a verfügt über eine Dicke von 0.5 mm und
ist an der vorgelagerten Fläche
der Rakel 44 in jener Richtung befestigt, in der die Hülse 41s den
Entwickler befördert.
Es wird davon ausgegangen, dass sich die Entfernung zwischen der
Oberfläche
der Hülse 41s und
der Kante der Rakel 44 auf D1 und die Entfernung zwischen
der Oberfläche
der Hülse 41s und
dem magnetischen Glied 44a auf D2 beläuft. In diesem Fall ist das
magnetische Glied 44a so positioniert, dass es das folgende
Verhältnis
erfüllt:
0.3 <D2 – D1 < 1.0
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Beim
obigen Verhältnis
liegt die Entfernung zwischen der Kante der Rakel 44 und
jener des magnetischen Glieds 44a im Bereich von 0.3 mm
bis 1.0 mm.
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8 veranschaulicht
die Kurven F1 und F2, die jeweils ein Verhältnis zwischen der Menge ρ des Entwicklers
und der Anzahl von Ausdrucken aufzeigen, die unter einer bestimmten
Bedingung ausgegeben werden. Spezifischer ausgedrückt, ist
Kurve F1 maßgeblich,
wenn die Entfernung f = D2 – D1
im obigen Bereich von 0.3 mm bis 1.0 mm liegt, während Kurve F2 Gültigkeit
hat, wenn die Entfernung f gleich null ist, d.h. wenn die Kante
der Rakel 44 und jene des magnetischen Glieds 44a bündig sind.
Die in 8 dargestellten Daten wurden gewonnen, indem die
Entfernung D1 konstant gehalten wurde. Wie ersichtlich, beginnt
die Menge ρ,
wenn die Entfernung f null beträgt,
um rund 1000 Ausdrucke abzunehmen und sinkt dann unter einen Wert
von 0.03, wo ein Bild körnig
wird.
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Im
Gegensatz dazu bleibt die Menge ρ stabil über 0.05,
falls die Entfernung f zwischen 0.3 und 1.0 mm liegt, selbst wenn
mehr als 10000 Ausdrucke ausgegeben werden.
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Wenn
die Entfernung f 0.3 mm unterschreitet, aber 0 mm übertrifft,
ist die Menge ρ geringer
als F1, aber größer als
F2, obwohl dies nicht speziell dargestellt ist. Dies ist dadurch
begründet,
dass eine unter 0.3 mm liegende Entfernung f die Rückhaltekraft des
magnetischen Glieds 44a auf dem Träger verstärkt und dadurch die Beförderungsfähigkeit
aufgrund der Abnahme des Reibungswiderstands entscheidend senkt.
Die Abnahme des Reibungswiderstands ist der Abnutzung der Oberflächen der
Trägerkörner und
des Tonerfilms auf der Oberfläche
der Hülse 41s zuzuschreiben.
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Wenn
hingegen die Entfernung f 1.0 mm übertrifft, nimmt die Entfernung
von der Oberfläche der
Hülse 41s zu,
obwohl die Menge ρ die
gleiche ist wie bei einer Entfernung f zwischen 0.3 mm und 1.0 mm.
Während
die magnetische Rückhaltekraft
des Magnetfelderzeugungsmittels in umgekehrtem Verhältnis zum
Quadrat der Entfernung abnimmt, ist das magnetische Glied 44a nicht
in der Lage, den Vorhang aus den magnetischen Körnern wunschgemäß zu bilden,
wenn die Entfernung f 1.0 mm überschreitet.
Folglich kann das magnetische Glied 44a das Aufladen des
Toners durch Reibung nicht unterstützen.
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In
der veranschaulichenden Ausführungsform
werden magnetische Körner
genutzt, die eine Körnergröße von jeweils
50 μm oder
darunter besitzen, was im Gegensatz zur üblichen Körnergröße von etwa 65 μm steht.
Die Körnergröße von 50 μm oder darunter
verbessert die Bildqualität
effizient. Beträgt
die Körnergröße 50 μm oder darüber in Bezug auf
ein Halbtonpunktbild, dessen Farbwert zwischen 70 und 90 liegt,
beläuft
sich die Granularität
auf ungefähr
0.3. Wenn allerdings die Körnergröße für ein solches
Bild auf ungefähr
35 μm gesenkt
wird, verringert sich die Granularität auf 0.1, was beinahe eine
Verdreifachung der Punktreproduzierbarkeit bedeutet.
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9 vergleicht
die Körnergrößen von
35 μm, 50 μm und 65 μm der magnetischen
Körner
hinsichtlich der Granularität
eines Bildes durch Verwendung der Stufen 0 bis 5; je höher die
Stufe, desto größer die
Punktreproduzierbarkeit. Wie dargestellt, gehören a (Körnergröße 65 μm), b (Körnergröße 50 μm) und c (Körnergröße 35 μm) jeweils zu den Stufen 2, 3
und 4. Dies zeigt an, dass eine höhere Punktreproduzierbarkeit
mit geringerer Körnergröße erzielbar ist.
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Zusammenfassend
geht hervor, dass die vorliegende Erfindung eine Entwicklungsvorrichtung und
ein dieselbe nutzendes Bilderzeugungsgerät bietet, die in der Lage sind,
die Menge eines anzuhäufenden
Entwicklers zu stabilisieren, den Entwickler vor Verschlechterung
zu schützen
sowie die auf den Entwickler anzuwendende Ladungsmenge passend zu
machen und dadurch eine stabile Bildqualität sicherzustellen. Des Weiteren
gewährleistet
eine adäquate
Menge von nach Wunsch geladenem Entwickler eine Bilderzeugung von
hoher Qualität
in Zusammenspiel mit hoher Punktreproduzierbarkeit.
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Nachdem
sie die Lehren der vorliegenden Offenbarung erhalten haben, verfügen Fachleute
auf diesem Gebiet über
die Möglichkeit,
zahlreiche Modifikationen auszuführen,
ohne von der Tragweite besagter Offenbarung abzuweichen.