DE68916103T2

DE68916103T2 - Vorrichtung zur Tonbildübertragung für elektrophotographisches Kopiergerät.

Info

Publication number: DE68916103T2
Application number: DE68916103T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hosaka; Tsutomu Kanai; Tadayoshi Ohno
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 2009-04-29
Also published as: US5168313A; EP0339673B1; DE68916103D1; KR0139317B1; KR900016816A; EP0339673A2; EP0339673A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrofotografischen Druck, der in einer Kopiermaschine, einem Drucker im allgemeinen, in Faksimilegeräten u.dgl. verwendet werden soll, und betrifft insbesondere eine Übertragung elektrostatischen Toners bei einem derartigen elektrofotografischen Drucken und zugehörige Merkmale.

Beschreibung des Standes der Technik

Es gibt zwei Arten von Vorrichtungen für die elektrostatische Übertragung eines Tonerbildes von einer fotoleitfähigen Trommel auf Empfangspapier, von denen eine Art eine Korona- Ladevorrichtung verwendet, und die andere Art eine leitfähige Walze oder eine Trommel mit einer von außen angelegten Spannung, und die in dem U.S. Patent mit der Nummer 2 626 865 beschrieben ist.
Unter diesen beiden ist die Art, welche eine Korona- Ladevorrichtung verwendet, bei allgemeinen, monochromatischen Kopiergeräten populär, infolge ihres einfachen Aufbaus. Bei dieser Art einer Vorrichtung werden elektrische Ladungen von der Korona-Ladevorrichtung als Korona-Ionen erzeugt, die durch Anlegen einer Spannung von mehreren kV über feine Wolframdrähte erzeugt werden. Die erzeugten Ladungen werden dann von hinten auf das Empfangspapier aufgebracht, so daß der Toner von der fotoleitfähigen Trommel auf das Empfangspapier durch die elektrischen Felder übertragen wird, die infolge der auf den Empfangspapieren anhaftenden Ladungen erzeugt werden.
Die Erfinder haben festgestellt, daß bei einer derartigen Vorrichtung die Stärke der elektrischen Felder bei unterschiedlichen Empfangspapieren variiert, da unterschiedliche Widerstände der unterschiedlichen Empfangspapiere die Ladungsmenge ändern, die an den unterschiedlichen Empfangspapieren anhaftet, infolge des Ladungs-Kriechverlustes durch das Empfangspapier, selbst bei denselben Ladungsmengen, die von der Korona-Ladevorrichtung erzeugt werden. Eine derartige Differenz der elektrischen Feldstärke für unterschiedliche Empfangspapiere beeinflußt den Tonerübertragungswirkungsgrad.
Da normale Papiere, die im allgemeinen als Empfangspapiere verwendet werden, ihren Widerstand deutlich je nach Umgebungsfeuchtigkeit ändern, und da die Differenz der elektrischen Feldstärke für unterschiedliche Empfangspapiere den Tonerübertragungswirkungsgrad beeinflußt, ist es schwierig gewesen, einen gleichmäßigen Farbdruck zu erzielen, da die Farbbalance im Farbdruck, bei welchem unterschiedliche Farbtoner überlagert werden, gestört werden kann. Selbst bei einfarbigem Drucken trat üblicherweise eine Schwankung der Bilddichte infolge der Feuchtigkeitsänderung auf.
Weiterhin besteht ein Problem bezüglich Bildstörungen infolge einer Streuung von Toner auf den Empfangspapieren, die durch Funkenentladung von Ladungen auf den Empfangspapieren zur fotoleitfähigen Trommel hervorgerufen wird, welche beim Berühren und Lösen der Empfangspapiere von der fotoleitfähigen Trommel auftreten. Diese Probleme sind schon bei monochromatischem Druck bemerkenswert, insbesondere jedoch beim Farbdruck, bei welchem die Farbtoner einander exakt überlagert werden müssen.
Zur Beseitigung derartiger Schwierigkeiten hat es einige Vorschläge gegeben. Ein Vorschlag besteht darin, ein Isoliergitter einzusetzen, wie in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S56-164370 beschrieben. Allerdings tritt immer noch eine Variation des Tonerübertragungswirkungsgrades auf, da der Widerstand der Empfangspapiere durch die Umgebungsfeuchtigkeit geändert wird.
Ein weiterer Vorschlag besteht in der Verwendung einer weichen, leitfähigen Schaumgummiwalze, wie im japanischen, offengelegten Patent Nr. S50-22640 beschrieben. Bei diesem Verfahren läßt sich ein Bild hoher Qualität erhalten, und zusätzlich ist die Übertragung auf dicke Empfangspapiere, beispielsweise Umschläge, und auf Empfangspapiere mit einer unebenen, weichen Oberfläche möglich.
Allerdings hat sich die Herstellung einer leitfähigen Schaumgummiwalze mit exakter Formgebung als schwierig herausgestellt. Darüber hinaus werden, um die Schaumgummiwalze leitfähig auszubilden, leitfähige Teilchen eingemischt, beispielsweise leitfähiger Kohlenstoffruß, jedoch wird die Elastizität der Walze durch die Mischungsmenge geändert, so daß sich die gewünschte Elastizität schwer erzielen ließ. Weiterhin besteht eine Schwierigkeit bezüglich von Entladungen innerhalb von Schäumen der leitfähigen Schaumgummiwalze, welche die Lebensdauer der Walze verringern und die Bildqualität verschlechtern.
Darüber hinaus variiert selbst bei der leitfähigen Schaumgummiwalze der Tonerübertragungswirkungsgrad in gewissem Maße, entsprechend der Umgebungsfeuchtigkeit, wenn die Empfangspapiere übliche Papiere sind. Dies ist besonders problematisch für den Farbdruck, der einen stabilen Tonerübertragungswirkungsgrad erfordert, da hierdurch eine Farbschwankung zwischen unterschiedlem Drucken hervorgerufen werden kann. Aus diesem Grunde hat es sich als erforderlich herausgestellt, den Widerstand der Walze auf einen geeigneten Wert einzustellen, welcher wirksam mit der Variation des Oberflächenwiderstands der Empfangspapiere bei unterschiedlichen Feuchtigkeiten und unterschiedlichen Empfangspapieren fertig werden kann, wie im japanischen, offengelegten Patent Nr. S50-150437 beschrieben. Dies erfordert das Eindiffundieren leitfähiger Körper derselben Art gleichmäßig in konstanter Dichte in das Gummi, was sich als extrem schwierig herausgestellt hat.
Wenn der Berührungsdruck zwischen der Walze und der fotoleitfähigen Trommel groß ist, tritt darüber hinaus eine Verschlechterung des Bildes auf, die als "Mittenlücke" bezeichnet wird, wobei der Toner in der Mitte des Bildes nicht auf die Empfangspapiere übertragen wird. Das Bild kann auch durch die Schwankung der Bilddichten infolge Anderung des Berührungsdrucks zwischen der Walze und der fotoleitfähigen Trommel beeinträchtigt werden, was durch derartige Vorgänge, wie Maschinenschwingungen, hervorgerufen wird. Letzteres tritt besonders deutlich bei Bedingungen mit hoher Feuchte hervor.
Darüber hinaus ist dieses Verfahren kompliziert, entweder infolge einer exakten Spalteinstellung zwischen der Übertragungswalze und der fotoleitfähigen Trommel, oder infolge der Drehzapfenanordnung für die Übertragungswalze.
Der Tonerübertragungswirkungsgrad kann weiterhin durch die Übertragungsvorspannung beeinflußt werden, die bei der elektrostatischen Tonerübertragung verwendet wird.
Für die Tonerübertragung unter Verwendung der Korona- Ladevorrichtung nimmt nämlich der Tonerübertragungswirkungsgrad mit wachsender Übertragungsvorspannung zu, jedoch nur bis zu einem gewissen, maximalen Tonerübertragungswirkungsgrad, und eine weitere Erhöhung der Übertragungsvorspannung darüber hinaus verringert den Tonerübertragungswirkungsgrad. Die beste Übertragungsvorspannung, welche den maximalen Tonerübertragungswirkungsgrad ergibt, nimmt gewöhnlich in einer feuchteren Umgebung höhere Werte an, und in einem solchen Fall wird gewöhnlich der maximale Tonerübertragungswirkungsgrad geringer.
Die Erfinder haben festgestellt, daß dies durch die Tatsache hervorgerufen wird, daß mit wachsender Umgebungsfeuchtigkeit der Oberflächenwiderstand der Empfangspapiere infolge der Feuchtigkeit abnimmt, was wiederum die Kriechverluste der Koronaladungen hervorruft, und so zu einer Erhöhung der Übertragungsvorspannung führt, und daß bei sinkendem Volumenwiderstand die Menge an inversen Ladungen, die von den Empfangspapieren auf den übertragenen Toner aufgebracht werden, zunimmt, so daß es eine wachsende Menge invers übertragenen Toners gibt, der zur fotoleitfähigen Trommel zurückkehrt. Hierbei wird die Übertragungszeit durch die Zeit bestimmt, welche die Empfangspapiere erfordern, um durch die Korona-Ladevorrichtung zu gelangen, und diese Zeit legt auch die Zeit für die Tonerschichtspannung fest, die Zeit zur Übertragung des Toners, und die Zeit für die von dem Empfangspapier abgegebenen inversen Ladungen zum übertragenen Toner. Dies bedeutet, daß der Tonerübertragungswirkungsgrad durch Einstellung einer geeigneten Übertragungszeit verbessert werden kann. Dies stimmt ebenfalls für eine Übertragung, bei welcher die Übertragungswalze verwendet wird.
Allerdings haben die Erfinder festgestellt, daß für die Übertragung, bei welcher die Walze verwendet wird, der Übertragungswirkungsgrad auch vom Widerstand der Walze abhängt. Ist nämlich der Widerstand der Walze größer als 10&sup9; Ω x cm², so verringert sich der Tonerübertragungswirkungsgrad, wenn die an die Tonerschicht auf der fotoleitfähigen Trommel anzulegende Übertragungsvorspannung abnimmt, wogegen bei einem Widerstand der Walze von weniger als 10&sup7; Ω x cm² die Übertragungsvorspannung zu stark ansteigt, so daß die übermäßigen inversen Ladungen, die dem Toner zugeführt werden, zu einer Erhöhung des invers übertragenen Toners führen.
Ein weiteres, beim elektrofotografischen Drucken auftretendes Problem besteht darin, daß der Benutzer auf mühsame Weise regelmäßig einen Überschußtonerbehälter leeren muß, bevor dieser überläuft, und den leeren Tonervorrat nachfüllen muß. Einer der Hauptgründe für den Anstieg der Menge derartigen überschüssigen Toners besteht in der Entwicklung des Bereichs auf der fotoleitfähigen Trommel, der außerhalb des Bereiches liegt, die von Empfangspapieren einer bestimmten Größe abgedeckt werden. Dies führt dazu, daß der gesamte Toner in diesem äußeren Bereich verschwendet wird, und daher die Menge an Überschußtoner ebenso wie die an verbrauchtem Toner erhöht wird.
Um diesem Problem zu begegnen, gibt es einen Vorschlag, die Korona-Ladevorrichtung so zu steuern, daß der verschwenderische Betrieb reduziert wird, wie in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S56-140370 beschrieben. Es gibt einen weiteren Vorschlag, eine zusätzliche Lichtquelle zum Löschen der latenten, elektrostatischen Bilder auf der fotoleitfähigen Trommel in dem äußeren Bereich vorzusehen, wie im japanischen, offengelegten Patent Nr. S59- 160159 beschrieben ist.
Dies sind allerdings beides Versuche, den Toner elektrostatisch zu kontrollieren, so daß sie keine Lösung für einen Toner bieten, der nicht elektrostatisch kontrolliert werden kann, beispielsweise ungeladenen Toner sowie Toner, der körperlich an der fotoleitfähigen Trommel anhaftet. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, daß die Menge des sogenannten Nebeltoners, die an dem Abschnitt der fotoleitfähigen Trommel ohne ein latentes, elektrostatisches Bild anhaftet, verhältnismäßig groß ist, und schnell zunimmt, wenn sich die Eigenschaften der fotoleitfähigen Trommel verschlechtern. Darüber hinaus erzeugt die Verwendung einer zusätzlichen Lichtquelle verschiedene Schwierigkeiten, welche die Kosten betreffen, den verfügbaren Raum und die Verstärkung der Verschlechterung der Eigenschaften der fotoleitfähigen Trommel infolge einer erhöhten Beleuchtung mit Licht.
Darüber hinaus führt bei der Übertragung unter Verwendung einer Übertragungswalze die Berührung zwischen der Übertragungswalze und der fotoleitfähigen Trommel mit dem restlichen Toner zu einem Anhaften des Toners an der Übertragungswalze, was zur Verschmutzung der Rückseite der Empfangspapiere führt.
Um diesem Problem zu begegnen, gibt es Vorschläge, die Übertragungswalze von der fotoleitfähigen Trommel zu trennen, wenn keine Empfangspapiere vorhanden sind, wie in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S48-40442 beschrieben, und an die Übertragungswalze eine Vorspannung mit derselben Polarität wie jener des Toners anzulegen, wie im japanischen, offengelegten Patent Nr. 551-9840 beschrieben.
Allerdings erfordert ersteres einen komplizierten Mechanismus zum Antrieb der Übertragungswalze, was bezüglich einer Verringerung der Abmessungen und Kosten Schwierigkeiten hervorruft, wogegen letzteres nicht mit derartigen Tonern fertig werden kann, die nicht elektrostatisch kontrolliert werden können, beispielsweise ungeladener Toner und Toner, der körperlich an der fotoleitfähigen Trommel anhaftet.
Als eine Lösung in dieser Situation gibt es einen Vorschlag, eine Reinigungsklinge vorzusehen, welche den anhaftenden Toner von der Übertragungswalze abwischt, wie in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S48-68239 beschrieben.
Eine derartige Reinigungsklinge für die Übertragungswalze ist in Fig. 1 dargestellt. Die Reinigungsklinge 301 berührt die Übertragungswalze 302 an einem Kontaktpunkt 303 auf der Übertragungswalze 302, und ein guter Reinigungszustand kann dadurch erzielt werden, daß ein Winkel α zwischen der Reinigungsklinge 301 und einer Tangentenlinie 304 der Übertragungswalze 302 am Kontaktpunkt 303 spitz gewählt wird, und ein Halterungspunkt 305 der Reinigungsklinge 301 vor dem Kontaktpunkt 303 in bezug auf eine Drehrichtung A der Übertragungswalze 301 angeordnet wird.
Bei dieser Anordnung, bei welcher der Halterungspunkt 305 unterhalb der Übertragungswalze 302 liegt, wird nicht nur ein Halterungsteil 306 der Reinigungsklinge 301 durch das Herunterfallen abgewischten Toners verdreckt, sondern kann auch die Ansammlung des heruntergefallenen, abgewischten Toners auf dem Halterungsteil 306 das Herabfallen des abgewischten Toners selbst stören, so daß die Rückgewinnung des abgewischten Toners schwierig wird.
Darüber hinaus ist diese Reinigungsklinge 301 bei einer weichen Übertragungswalze nicht wirkungsvoll und führt zu einer Verschmutzung der Übertragungswalze 302 und der Rückseite der Empfangspapiere, sowie zu einer nicht perfekten Übertragung.
Darüber hinaus hat ein Benutzer auch bei dieser Reinigungsklinge 301 immer noch auf mühsame Weise einen Überschußtonerbehälter regelmäßig zu leeren, bevor dieser überläuft, was verhältnismäßig häufig auftreten kann, wenn die Menge des Toners auf der Übertragungswalze 302 zunimmt.
Es gibt noch weitere, bei diesen Walzen auftretende Schwierigkeiten. Zuerst wird darauf hingewiesen, daß der Vorgang des elektrofotografischen Druckens im wesentlichen die nachstehenden Schritte umfaßt.
(1) Den Ladungsschritt, in welchem die Oberfläche der leitfähigen Trommel durch die Korona-Ladevorrichtung geladen wird;
(2) den Belichtungsschritt, in welchem die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel dem Licht von der Lichquelle ausgesetzt wird, beispielsweise einer Laserdiode, die zwischen Einschalt- und Ausschaltzuständen entsprechend Eingangssignalen oszilliert, so daß das latente, elektrostatische Bild auf der fotoleitfähigen Trommel ausgebildet wird;
(3) dem Entwicklungsschritt, in welchem der Entwickler, beispielsweise Toner, vorgesehen wird, um das latente elektrostatische Bild auf der fotoleitfähigen Trommel sichtbar zu machen;
(4) dem Übertragungsschritt, in welchem das sichtbar gemachte Tonerbild auf das Empfangspapier übertragen wird;
(5) dem Reinigungsschritt, in welchem das verbleibende Bild, das auf der fotoleitfähigen Trommel nach dem Übertragungsschritt übrigbleibt, gereinigt wird; und
(6) dem Fixierschritt, in welchem das Tonerbild auf dem Empfangspapier durch Erwärmen oder andere Verfahren fixiert wird.
Bei diesem Laserdrucker wird die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 101 gleichmäßig durch die negative Korona-Ladevorrichtung 102 geladen, und diese Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 101 wird den Abtastlaserstrahlen von dem Scanner 103 ausgesetzt, welcher zwischen Einschalt- und Ausschaltzuständen entsprechend den Eingangssignalen oszilliert. Die negativen Ladungen auf dem belichteten Abschnitt der fotoleitfähigen Trommel 101 werden entladen, und das latente, elektrostatische Bild wird auf der fotoleitfähigen Trommel 101 erzeugt. Das latente, elektrostatische Bild wird von der Entwicklereinheit 104 entwickelt, die mit einer Entwicklerwalze versehen ist, welche negativ geladenen Toner trägt. Das Tonerbild auf der fotoleitfähigen Trommel 101 wird dann auf das Empfangspapier S durch die positive Ladevorrichtung 105 übertragen, und das Übertragungsblatt 5 wird zur Fixiereinheit 109 geschickt, in welcher das Tonerbild auf dem Empfangspapier S fixiert wird. Hierbei verbleibt etwas restlicher Toner auf der fotoleitfähigen Trommel 101 nach dem Übertragungsschritt. Dieser restliche Toner wird von der Reinigungsklinge 107a der Reinigungseinheit 107 entfernt. Dann wird die gesamte fotoleitfähige Trommel 101 von der Entladungslampe 106 beleuchtet, um sämtliche verbleibenden Ladungen zu entfernen, bevor sie zur negativen Korona-Ladevorrichtung 102 zurückkehrt, um den Vorgang zu wiederholen.
Der überschüssige Toner, der im Reinigungsschritt anfällt, sammelt sich in einem nicht gezeigten Überschußtonerbehälter, und für den Benutzer besteht die Schwierigkeit, einen derartigen Überschußtonerbehälter regelmäßig zu leeren, bevor er überläuft.
Darüber hinaus wird der Reinigungsschritt von der Reinigungsvorrichtung mit der Reinigungsklinge 107a ausgeführt, welche so gegen die fotoleitfähige Trommel 101 gedrückt wird, daß sie entlang der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 101 wischt, was mechanisch Beschädigungen auf der fotoleitfähigen Trommel 101 hervorrufen kann, oder zur Ausbildung eines Tonerfilms auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel führen kann, wodurch die Bildqualität leiden kann.
Ein Vorschlag, um mit dieser Situation fertig zu werden, besteht darin, den Entwicklungsschritt und den Reinigungsschritt zusammen durch eine einzige Einrichtung durchzuführen, die in dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S59-133573 beschrieben ist. Dies beruht auf der Tatsache, daß bei dem elektrofotografischen Vorgang unter Verwendung einer Umkehrentwicklervorrichtung die Ladung der fotoleitfähigen Trommel gleichförmig sein kann, unabhängig vom Vorhandensein des restlichen Toners, und daß es bei einem Übertragungswirkungsgrad von mehr als 70% möglich ist, daß die Ladungen auf der fotoleitfähigen Trommel entladen werden, selbst wenn sie sich unter dem restlichen Toner befinden.
Allerdings erscheinen selbst in diesem Fall einige Gedächtniseffektbilder, insbesondere unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit. Dies liegt daran, daß bei Zuständen mit hoher Feuchtigkeit der Übertragungswirkungsgrad häufig unter 70% absinkt. Die EP-A-0 323 252 beschreibt einen ähnlichen Gegenstand und beansprucht ein früheres Prioritätsdatum als in der vorliegenden Anmeldung, jedoch fehlt ihr jeglicher Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Prioritätsdatum für diesen Gegenstand in der vorliegenden Anmeldung.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung für das elektrofotografische Drucken zur Verfügung gestellt werden, welche im wesentlichen nicht dem Einfluß von Umgebungsfeuchtigkeitsbedingungen unterliegt, und bei welcher es möglich ist, die gewünschte Elastizität und den Widerstand der Übertragungswalze für elektrostatischen Toner zu erzielen, so daß stabile Bilder hoher Qualität erzielt werden können, unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken zur Verfügung gestellt werden, welche keine Schwankungen der Übertragungsvorspannung hervorruft, keine Beschädigung der fotoleitfähigen Trommel, oder Verschmutzung der Rückseite der Empfangspapiere.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken zur Verfügung gestellt werden, welche einen Reinigungsmechanismus aufweist, der für die weiche Walze so wirksam sein kann, daß stabile Bilder hoher Qualität mit einem hohen Tonerübertragungswirkungsgrad erzielt weden können.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken zur Verfügung gestellt werden, bei welcher der überschüssige Toner von der fotoleitfähigen Trommel, und ebenso der Tonerverbrauch, verringert werden kann, so daß die Veschmutzung der Empfangspapiere verhindert und die Wartung durch den Benutzer vereinfacht werden kann.
Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Vorrichtung zum elektrofotografischen Drucken zur Verfügung gestellt werden, bei welcher eine konventionelle Reinigungsvorrichtung weggelassen werden kann, ohne das Auftreten von Restbildern infolge restlichen Toners auf der fotoleitfähigen Trommel.
Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine Übertragungsvorrichtung für eine elektrofotografische Druckvorrichtung zur Verfügung gestellt, wie sie im nachstehenden Patentanspruch 1 beansprucht wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Übertragungsvorrichtung für eine elektrofotografische Druckvorrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher ein von einem Toner gebildetes Tonerbild auf ein Empfangspapier übertragen werden kann, und welche aufweist: Eine fotoleitfähige Trommeleinrichtung zum Tragen des Tonerbildes, welches entsprechend einem auf ihr ausgebildeten, latenten, elektrostatischen Bild erzeugt wird; eine Übertragungswalzeneinrichtung, welche in Berührung mit der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung gelangt, um die Übertragung des Tonerbildes auf das Empfangspapier durchzuführen, wobei das Empfangspapier zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung und der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung gefördert wird, die Übertragungswalzeneinrichtung eine Außenoberfläche aufweist, welche in Berührung mit dem Empfangspapier gelangt, und welche einen Widerstand aufweist, der mit steigendem Atmosphärendampfdruck abnimmt; und eine Übertragungsvorspannungsquelleneinrichtung zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung, welche die Übertragung des Tonerbildes auf die Übertragungswalzeneinrichtung veranlaßt.
Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung eine Übertragungsvorrichtung für eine elektrofotografische Druckvorrichtung zur Verfügung gestellt, bei welcher ein durch einen Toner gebildetes Tonerbild auf ein Empfangspapier übertragen werden soll und welche aufweist: Eine fotoleitfähige Trommeleinrichtung zum Tragen des Tonerbildes, welches entsprechend einem auf ihr ausgebildeten, latenten, elektrostatischen Bild erzeugt wird; eine Übertragungswalzeneinrichtung, welche in Berührung mit der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung gelangt, um die Übertragung des Tonerbildes auf das Empfangspapier zu bewirken, wobei das Empfangspapier zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung und der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung gefördert wird; eine Übertragungsvorspannungsquelleneinrichtung zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung, welche die Übertragung des Tonerbildes auf die Übertragungswalzeneinrichtung bewirkt; eine Entwicklungseinrichtung zum Zuführen von Toner zu dem latenten, elektrostatischen Bild auf der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung; eine Sensoreinrichtung zur Erfassung eines Bereichs auf der fotoleitfähigen Trommeleinrichtung, welchem der Toner von der Entwicklereinrichtung zugeführt werden soll; und eine Tonersteuereinrichtung zum Steuern der Entwicklereinrichtung, so daß Toner nur dem Bereich zugeführt wird, der durch die Sensoreinrichtung erfaßt wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer konventionellen Reinigungsklinge für die Übertragungswalze.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines konventionellen Laserdruckers.
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Übertragungswalze, die in der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen werden soll.
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht der Übertragungsvorrichtung, welche die Übertragungswalze von Fig. 3 verwendet.
Fig. 5 ist ein Graph der Auftrittswahrscheinlichkeit für Mittenlücken in Abhängigkeit von dem Übertragungsdruck bei der Übertragungsvorrichtung von Fig. 3.
Fig. 6 ist ein Graph des Tonerübertragungswirkungsgrades in Abhängigkeit vom Widerstand der Übertragungswalze bei unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeiten für die Übertragungsvorrichtung von Fig. 3.
Fig. 7 ist eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Übertragungswalze, welche bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Fig. 8 ist eine Längsschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Übertragungswalze, die bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Fig. 9 ist eine Längsschnittansicht einer vierten Ausführungsform der Übertragungswalze, die bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Fig. 10(A) und (B) sind Längsschnittansichten von Übertragungsvorrichtungen, welche die Übertragungswalze von Fig. 3 bzw. Fig. 8 verwendet, zur Erläuterung des Unterschieds zwischen zwei Ausführungsformen.
Fig. 11 ist ein Graph des Widerstands pro Flächeneinheit der Übertragungswalze in Abhängigkeit von dem Dampfdruck der Atmosphäre, für eine fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze, die bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Fig. 12 ist ein Graph des Tonerübertragungswirkungsgrads in Abhängigkeit vom Dampfdruck der Atmosphäre für die Übertragungsvorrichtung, welche die fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze verwendet.
Fig. 13 ist ein Modellschaltbild zur Erläuterung der Wirkung der fünften Ausführungsform auf die Übertragungswalze.
Fig. 14 ist eine Längsschnittansicht einer sechsten Ausführungsform der Übertragungswalze, die bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Fig. 15 ist ein Graph des Widerstands pro Flächeneinheit in Abhängigkeit vom Verformungsbetrag für die Übertragungsvorrichtung unter Verwendung der Übertragungswalze von Fig. 14, bei zwei unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeiten.
Fig. 16 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 17 ist eine weitere schematische Darstellung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16, zur Erläuterung der Übertragungsvorspannung, die bei dieser Ausführungsform verwendet werden soll.
Fig. 18(A) und (B) sind Graphen der übertragenen Tonermenge in Abhängigkeit von der Übertragungsvorspannung bei unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeiten, für die Vorrichtung von Fig. 17 und für eine konventionelle Druckvorrichtung.
Fig. 19 ist eine weitere schematische Darstellung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16, zur Erläuterung der Reinigung der Übertragungswalze bei dieser Ausführungsform.
Fig. 20 ist eine weitere schematische Darstellung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung der Reinigung der Übertragungswalze bei dieser Ausführungsform.
Fig. 21 ist eine weitere schematische Darstellung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung einer alternativen Art und Weise der Reinigung der Übertragungswalze bei dieser Ausführungsform.
Fig. 22 ist eine weitere schematische Darstellung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 21 zur Erläuterung der Übertragungswalzen- Reinigungsklinge bei dieser Ausführungsform.
Fig. 23(A), (B) und (C) sind schematische Darstellungen der Übertragungswalze und der Übertragungswalzen- Reinigungsklinge in der Vorrichtung von Fig. 21, zur Erläuterung der Sorgfalt, die bei der Anordnung der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge herrschen sollte.
Fig. 24 ist ein Graph des Winkels zwischen der Tangentenlinie der Übertragungswalze und der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge in Abhängigkeit vom Berührungsdruck zwischen der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge und der Übertragungswalze bei der Vorrichtung von Fig. 21.
Fig. 25 ist ein Graph, welcher die Wirksamkeit der Reinigung durch die Übertragungswalzen- Reinigungsklinge für Wellen unterschiedlicher Tiefe und Breite auf der Übertragungswalze bei der Vorrichtung von Fig. 21 zeigt.
Fig. 26 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung der Art und Weise der Verringerung des überschüssigen Toners bei dieser Vorrichtung.
Fig. 27(A) und (B) sind schematische Teildarstellungen der Vorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung des Betriebs mit zwei möglichen Ausführungsformen des Sensors, der bei dieser Vorrichtung verwendet werden soll.
Fig. 28(A) und (B) sind schematische Teildarstellungen der Vorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung des Ablaufs der Tonerzufuhrsteuerung, welche bei dieser Vorrichtung durchgeführt werden soll.
Fig. 29(A) und (B) sind schematische Teildarstellungen der Vorrichtung von Fig. 16 zur Erläuterung von Zeitabläufen beim Übertragungsvorgang in dieser Vorrichtung.
Fig. 30 ist ein Zeitablaufdiagramm für die Übertragungsvorrichtungssteuerung, die von der Vorrichtung von Fig. 16 ausgeführt werden soll.
Fig. 31(A), (B) und (C) sind Zeitablaufdiagramme für die Übertragungsvorspannungssteuerung, die bei der Vorrichtung von Fig. 16 durchgeführt werden soll.
Fig. 32(A), (B) und (C) sind schematische Teildarstellungen einer Abänderung der Vorrichtung von Fig. 16, zur Erläuterung der Art und Weise der Verringerung des überschüssigen Toners bei dieser Vorrichtung.
Fig. 33 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Abänderung der Vorrichtung von Fig. 16.
Fig. 34 ist ein Graph des Übertragungswirkungsgrades in Abhängigkeit vom Potentialpegel der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel nach der Laserbeleuchtung für die Vorrichtung von Fig. 16.
Fig. 35 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Entwicklerwalze, die bei der Vorrichtung von Fig. 21 eingesetzt werden soll.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Übertragungswalze gezeigt, die bei der elektrofotografischen Druckvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden soll.
Bei dieser Ausführungsform weist die Übertragungswalze 5 koaxiale Schichten auf, einschließlich einer Widerstandsschicht 1, einer leitfähigen Schicht 2 innerhalb der Widerstandsschicht 1, eines isolierenden, elastischen Schwammgummis 3 innerhalb der leitfähigen Schicht 2, und einer metallischen Welle 4 durch das Zentrum. Das elastische Schwammgummi 3 umfaßt leitfähige Abschnitte 6 nahe den Seitenkanten, welche elektrisch die leitfähige Schicht und die metallische Welle 4 verbinden.
Diese Übertragungswalze weist getrennte mechanische und elektrische Funktionen auf, so daß die Walzenhärte durch Auswahl des elastischen Schwammgummis 3 eingestellt werden kann, während der Walzenwiderstand durch Auswahl der Widerstandsschicht 1 eingestellt werden kann.
Die Widerstandsschicht 1 besteht aus einem der nachstehend angegebenen Kunstharze: Beispielsweise Polyesterharz, Polyäthylenharz, Fluorharz oder Vinylchloridharz oder Gummi, in welchen feine leitfähige Teilchen, wie beispielsweise aus leitfähigem Kohlenstoff, Kupfer oder Nickel eindiffundiert sind, oder flexible Widerstandsbögen, beispielsweise aus einem leitfähigen Polymerharz. Der Widerstand pro Flächeneinheit der Widerstandsschicht 1 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 x 10&sup7; - 1 x 10¹&sup0; Ω x cm², wobei der Bereich zwischen 1 x 10&sup8; - 5 x 10&sup8; Ω x cm² besonders wünschenswert ist. Ein derartiger Widerstand pro Flächeneinheit kann dadurch erreicht werden, daß die Menge der feinen leitfähigen Teilchen geändert wird, die in das Kunstharz oder das Gummi eindiffundieren sollen, oder die Menge an Ionendonatoren geändert wird, die in ein Polymerharz, wie beispielsweise Fluorharz eingemischt werden sollen. Darüber hinaus unterliegt der Widerstand der Widerstandsschicht 1 vorzugsweise keinen oder praktisch keinen Einflüssen von der Umgebungsfeuchtigkeit. In dieser Hinsicht weist die Kunstharzbogenstruktur einen in bezug auf Änderungen der Feuchtigkeit stabileren Widerstand auf, verglichen mit einer geschäumten Struktur, da die Kunststoffbogenstruktur keine Luftblasen aufweist. Dies ermöglicht es der Kunstharzbogenstruktur, konstante elektrische und mechanische Tonerübertragungsbedingungen aufrechtzuerhalten, unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit, zum Empfang von Papieren unterschiedlicher Dicken, beispielsweise Papieren, Umschlägen und Postkarten, die zwischen die Übertragungswalze 5 und die fotoleitende Trommel eingebracht werden sollen. Zum Zwecke der Entfernung angesammelten, restlichen Toners auf der Walzenoberfläche, welcher eine Verschmutzung der Rückseite der Empfangspapiere hervorruft, ist darüber hinaus die Oberfläche der Widerstandsschicht 1 vorzugsweise so glatt wie möglich ausgebildet. Die Dicke der Widerstandsschicht 1 ist möglichst so dünn, daß sie in einem Bereich von 0,02 bis 2 mm liegt, damit sie nicht die Flexibilität des elastischen Schwammgummis 3 stört.
Die leitfähige Schicht 3 wird entweder aus leitfähigem Kunstharz hergestellt, das durch Eindiffundieren feiner leitender Teilchen, wie beispielsweise aus Kohlenstoffruß in ein Harz, wie beispielsweise Polyester, hergestellt wird, oder aus dünnen Metallbögen, oder aus leitfähigen, anhaftenden Substanzen. Es ist wesentlich, daß diese leitfähige Schicht 2 sowohl leitend als auch flexibel ist. Der Volumenwiderstand der leitfähigen Schicht 2 muß ausreichend geringer sein als jener der Widerstandsschicht 1, also kleiner sein als 10&sup6; Ω x cm, oder bevorzugt weniger als 10&sup5; Ω x cm. Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Widerstandsschicht 1 und die leitfähige Schicht 2 elektrisch verbunden sind, und die Dicke der leitfähigen Schicht 2 sollte so gering wie möglich sein, damit sie nicht die Flexibilität des elastischen Schwammgummis 3 stört. Die ausreichende Flexibilität des elastischen Schwammgummis 3 kann dadurch aufrechterhalten werden, daß die Gesamtdicke der Widerstandsschicht 1 und der leitfähigen Schicht 2 weniger als 1/10 der Dicke des elastischen Schwammgummis 3 beträgt.
Das elastische Schwammgummi 3 besteht aus einem zusammendrückbar verformbaren, elastischen Körper, beispielsweise geschäumtem Schwammgummi, geschäumtem Polyäthylen, oder geschäumtem Urethan. Da ein Teil der Übertragungswalze 5 in enge Berührung mit der fotoleitenden Trommel treten soll, muß der elastische Schwammgummi 3 fähig sein, verläßlich und wiederholt flexibel an einem Ort verformt zu werden, in welchem er in enger Berührung steht, und in einer freigegebenen Position seine Ursprungsform wieder einzunehmen. Mit anderen Worten ist der elastische Schwammgummi 3 vorzugsweise kriechfest und beständig gegen plastische Verformung. Die geschäumte Struktur kann entweder eine durchgehende Schaumstruktur oder eine diskontinuierliche Schaumstruktur sein, jedoch ist die kontinuierliche Schaumstruktur wünschenswerter, da sie in bezug auf die Umgebungstemperatur stabiler ist. Die Flexibilität des elastischen Schwammgummis 3 kann frei durch Auswahl der Materialzusammensetzung, der geschäumten Struktur und der Schaummenge, und der Härte ausgewählt werden, solange sie nur unterhalb eines Wertes bleibt, der 30º des japanischen Industriestandards (JIS) des Schwammgummis mit getrennt geschäumter Struktur entspricht. Zur Erzielung einer ausreichenden Flexibilität muß die Dicke des elastischen Schwammgummis 3 mehr als 2 mm betragen.
Der leitfähige Abschnitt 6 besteht aus Schwammgummi mit leitfähigen Teilchen und ist härter als der elastische Schwammgummi 3. Dieser leitfähige Abschnitt 6 des elastischen Schwammgummis 3 verbindet elektrisch die leitfähige Schicht 2 und die Metallwelle 4, so daß durch Zufuhr elektrische Energie an die metallische Welle 4 Spannungen an die Widerstandsschicht 1 angelegt werden können.
Eine derartige Übertragungswalze 5 wurde, wie nachstehend angegeben, hergestellt. Eine 10 mm-dicke Schicht aus Urethan- Schwammgummi mit einer Härte entsprechend 20º JIS wurde um eine SUS-Welle von 8 mm Durchmesser ausgebildet. Dann wurde etwa 5 mm von beiden Kanten dieses Urethan-Schwammgummi so ausgebildet, daß es eine Volumenleitfähigkeit von 10&sup4; Ω x cm aufwies. Dieser Urethan-Schwammgummi wurde mit der leitfähigen Schicht eines Volumenwiderstands von 10&sup4; Ω x cm und der Widerstandsschicht mit einem Widerstand pro Flächeneinheit von 10&sup8; Ω x cm² abgedeckt, wobei diese beiden Schichten aus Polyesterharz hergestellt wurden, in welches leitfähiger Kohlenstoff eindiffundiert wurde, oder aus Fluorharz mit einem Donator aus leitfähigen Ionen, jeweils für eine Dicke von 0,1 mm.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird die Tonerübertragungsvorrichtung beschrieben, welche die Übertragungswalze 5 von Fig. 3 verwendet.
Bei dieser Übertragungsvorrichtung soll ein Empfangspapier 9 zwischen die Übertragungswalze 5 und eine fotoleitfähige Trommel 7, welche ein Tonerbild 8 befördert, eingeführt werden. Dreht sich die fotoleitfähige Trommel 7 in einer durch einen Pfeil angedeuteten Richtung, so wird das Tonerbild 8 auf der fotoleitfähigen Trommel 7 in einen Übertragungsbereich zwischen Punkten B und C gebracht und gelangt dort in Berührung mit dem Empfangspapier 9. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Übertragungsvorspannung von etwa 1 bis 3 kV mit einer Polarität vorgesehen, die entgegengesetzt zu jener der Tonerladungen (negativ in Fig. 4) ist, die von einem Hochspannungsgenerator 10 an das Tonerbild 8 angelegt wird, so daß das Tonerbild 8 elektrostatisch auf das Empfangspapier 9 übertragen wird, und auf dem Empfangspapier 9 ein Bild 11 bildet. Im Übertragungsbereich zwischen den Punkten B und C stehen die fotoleitfähige Trommel 7 und das Empfangspapier 9 in enger Berührung mit einer breiten Quetschbreite, infolge der elastischen Verformung des elastischen Schwammgummis 3 der Übertragungswalze 5. Weiterhin hält der flexible Aufbau des elastischen Schwammgummis 3 den konstant niedrigen Übertragungsdruck in diesem Übertragungsbereich aufrecht. Darüber hinaus ist ein gleichförmiger Übertragungszustand über einen weiten Bereich einer mechanischen Walzenbewegung erhältlich, da die Übertragungswalze 5 im allgemeinen in einer weichen Berührung mit der fotoleitfähigen Trommel 7 steht, und der Widerstand der Widerstandsschicht 1 ist beinahe unabhängig von dem angelegten Druck.
Im allgemeinen verhindert bei einem Übertragungsverfahren mittels Walze ein übermäßiger Übertragungsdruck, daß der Toner in einem mittleren Bereich auf das Empfangspapier 9 übertragen wird. Beispielsweise können nur Außenkanten von Buchstaben übertragen werden, die innen leer sind. Die Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit des Auftretens solcher "Mittenlücke" und dem Übertragungsdruck für die Übertragungsvorrichtung von Fig. 4 ist in Fig. 5 aufgezeichnet, wobei die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Mittenlücke durch ein Verhältnis eines leeren Bereichs innerhalb eines vorbestimmten, quadratischen Bildes repräsentiert wird. In der Praxis ist es ausreichend, wenn dieses Verhältnis kleiner als 10 ist. Für die Übertragungsvorrichtung von Fig. 4 ist daher ein Übertragungsdruck innerhalb eines Bereiches von 20 bis 300 g/cm² geeignet und liegt bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 20 bis 200 g/cm². Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die Beziehung von Fig. 5 für die Übertragungswalze 5 gilt, bei welcher der elastische Schwammgummi eine Härte von kleiner oder gleich jener aufweist, die 30º JIS entspricht.
Die Beziehung zwischen dem Volumenwiderstand der Widerstandsschicht 1 und dem Tonerübertragungswirkungsgrad für die Übertragungsvorrichtung von Fig. 4 ist in Fig. 6 für vier unterschiedliche Umgebungsfeuchtigkeiten gezeigt. In Fig. 6 wird der Tonerübertragungswirkungsgrad durch das Verhältnis einer Menge des Toners, der bezüglich einer Summe dieser Menge auf das Empfangspapier 9 übertragen wird, zu einer Menge des Toners repräsentiert, der auf der fotoleitfähigen Trommel 7 verbleibt.
Die Widerstands-Kunstharzbögen der Widerstandsschicht 1 können nur unter Berücksichtigung ihrer elektrischen Eigenschaften ausgelegt werden. Der nicht adäquat kleine Volumenwiderstand führt zu einer ernsthaften Verringerung des Tonerübertragungswirkungsgrades, infolge der Entladung zwischen der Widerstandsschicht 1 und der fotoleitfähigen Trommel 7, wenn die Übertragungsvorspannung angelegt wird, oder zu einer Erzeugung der inversen Tonerübertragung, hervorgerufen durch die Ladungsinjektion von dem Empfangspapier 9 zu den Tonerbildern 8. Andererseits führt ein übermäßiger Volumenwiderstand auch zu einer Verringerung des Tonerübertragungswirkungsgrades, infolge des Abfalls der Übertragungsvorspannung, die an die Tonerschicht selbst verteilt wird. Daher ist für die Übertragungsvorrichtung von Fig. 4 ein Widerstand pro Flächeneinheit innerhalb eines Bereiches von 1 x 10&sup7; bis 1 x 10¹&sup0; Ω x cm² geeignet, und wird insbesondere ein Wert von 1 x 10&sup8; bis 5 x 10&sup8; Ω x cm² angestrebt. Wie in Fig. 6 gezeigt, läßt sich durch die Übertragungsvorrichtung von Fig. 4, wenn der Widerstand innerhalb dieses bevorzugten Bereiches läßt, ein Tonerübertragungswirkungsgrad von mehr als 80% erzielen, selbst bei einer Umgebungsfeuchtigkeit von mehr als 80% relativer Feuchte.
Daher ist es bei dieser Ausführungsform der Übertragungsvorrichtung möglich, sowohl mechanisch als auch elektrisch die stabilen Übertragungsbedingungen aufrechtzuerhalten, und es ist der hohe Tonerübertragungswirkungsgrad selbst für eine hohe Umgebungsfeuchtigkeit erzielbar, so daß eine äußerst zufriedenstellende Bilderzeugung möglich wird.
Es gibt verschiedene andere Ausführungsformen, die für die Übertragungswalze möglich sind, und die sich am einfachsten als Verbesserung der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ansehen lassen, und nachstehend werden einige dieser anderen Ausführungsformen beschrieben.
Fig. 7 zeigt als eine zweite Ausführungsform der Übertragungswalze eine Übertragungswalze, bei welcher eine leitfähige Gummischicht 12 zwischen der leitfähigen Schicht 2 des Polyesterharzbogens und dem elastischen Schaumgummi 3 des geschäumten Gummischwamms vorgesehen ist. Diese Übertragungswalze ist nützlich, wenn eine Verstärkung der Anhaftung zwischen der leitfähigen Schicht 2 der Polyesterharzbögen und dem elastischen Schwammgummi 3 des geschäumten Gummischwamms wünschenswert ist. Der Rest dieser dritten Ausführungsform von Fig. 7 ist im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform von Fig. 3.
Als eine dritte Ausführungsform der Übertragungswalze zeigt Fig. 8 eine Übertragungswalze, bei welcher die Widerstandsschicht 1 entlang der Richtung der Drehachse länger ausgebildet ist als die leitfähige Schicht 2 und der elastische Schwammgummi 3, so daß sich eine Länge d von jeder Kante der Widerstandsschicht 1 herauserstreckt. Diese Länge d liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 0,5 bis 5 mm, aus einem nachstehend noch erläuterten Grund. Bei der Herstellung kann die Widerstandsschicht zuerst entlang einer Richtung der Drehachse ausreichend länger als die leitfähige Schicht 2 und der elastische Schwammgummi 3 ausgebildet werden, und dann abgeschnitten werden, so daß sich die Kanten um eine Länge d herauserstrecken.
Als eine vierte Ausführungsform der Übertragungswalze zeigt Fig. 9 eine Übertragungswalze ähnlich wie jener von Fig. 8, jedoch werden die Verlängerungen an den Kanten der Widerstandsschicht 1 dadurch erhalten, daß dünne Isolierbänder 13a und 13b an den Kanten der Widerstandsschicht 1 der Übertragungswalze von Fig. 3 angebracht werden. Die Isolierbänder 13a und 13b sind vorzugsweise äußerst glatt und abriebfest. Der Rest dieser dritten und vierten Ausführungsformen von Fig. 8 und Fig. 9 ist im wesentlichen gleich der ersten Ausführungsform von Fig. 3.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 10(A) und (B) wird im Gegensatz zum Betriebsablauf der ersten Ausführungsform nunmehr der Betriebsablauf der Übertragungsvorrichtung erläutert, welche die dritte Ausführungsform der Übertragungswalze von Fig. 8 verwendet. Selbstverständlich gilt die nachstehende Beschreibung des Betriebsablaufs für die dritte Ausführungsform von Fig. 8 entsprechend für die vierte Ausführungsform von Fig. 9.
Fig. 10(A) zeigt eine Situation für die Übertragungsvorrichtung, welche die Übertragungswalze der ersten Ausführungsform verwendet, wogegen 10(B) eine Situation für die Übertragungsvorrichtung zeigt, welche die Übertragungswalze der dritten Ausführungsform verwendet. In jeder Situation weist die Übertragungsrolle eine Länge LTR entlang der Achse auf, die Widerstandsschicht eine Länge LRL entlang der Achse, und die fotoleitfähige Trommel 7 einen lichtempfindlichen Abschnitt 14 einer Länge LIB entlang der Achse, sowie Kunststoffrahmen 15a und 15b an beiden Kanten des lichtempfindlichen Abschnitts 14. Zusätzlich erstreckt sich in Fig. 10(B) die Widerstandsschicht 1 an beiden Kanten 2 mm nach außen, so daß LTR = LRL + 4 mm. Die hohe Übertragungsvorspannung mit einer Polarität entgegengesetzt jener des Toners wird von dem Hochspannungsgenerator 10 über eine Federplatte 16 angelegt, welche die Metallwelle 4 berührt, und zwar an die Übertragungswalze in beiden Situationen.
In einer Situation, in welcher die Übertragungsvorrichtung die Übertragungswalze der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 10(A) verwendet, ist die Länge der Übertragungswa1ze LRT kürzer als jene des lichtempfindlichen Abschnitts 14 der leitfähigen Trommel 7, welche LIB beträgt. Wenn daher das Empfangspapier 9, dessen Breite kleiner ist als die Länge LTR der Übertragungswalze, zwischen die Übertragungswalze und die lichtempfindliche Trommel 7 eingeführt wird, verformen sich die Kanten der elastischen Übertragungswalze auf die dargestellte Weise, so daß die Kanten der leitfähigen Schicht 2 sehr nahe an die fotoleitfähige Trommel 7 herankommen oder diese sogar berühren können. Wird in einer derartigen Situation die Übertragungsvorspannung angelegt, so kann eine Entladung zwischen der leitfähigen Schicht 2 und der fotoleitfähigen Trommel 7 auftreten, oder kann die Berührung zwischen der leitfähigen Schicht 2 und der fotoleitfähigen Trommel 7 einen Kurzschluß hervorrufen. Dies führt dazu, daß die Übertragungsvorspannung instabil wird, was zu dichten Schwankungen des Bildes führt, und es erscheinen Nadelstiche auf dem lichtempfindlichen Abschnitt 14, welche die fotoleitfähige Trommel 7 beschädigen.
Andererseits ist, in einer Situation, in welcher die Übertragungsvorrichtung die Übertragungswalze der in Fig. 10(B) gezeigten dritten Ausführungsform verwendet, die Länge der Übertragungswalze LRT größer als jene des lichtempfindlichen Abschnitts 14 der fotoleitfähigen Trommel 7, welche LIB beträgt, so daß die Kanten der leitfähigen Schicht 2 nicht sehr nahe an die fotoleitfähige Trommel 7 herankommen oder diese berühren, und daher tritt keine Entladung zwischen der leitfähigen Schicht 2 und der fotoleitfähigen Trommel 7 auf, oder ein Kurzschluß infolge einer Berührung zwischen der leitfähigen Schicht 2 und der fotoleitfähigen Trommel 7. Bei der dritten Ausführungsform der Übertragungswalze kann daher die Übertragungsvorspannung stabil sein, ohne Dichteschwankungen in dem Bild hervorzurufen, und auf dem lichtempfindlichen Abschnitt 14 wird kein Nadelstich erzeugt. Der bevorzugte Bereich für die Länge d jedes verlängerten Abschnitts der Widerstandsschicht 1 wird auf der Grundlage der Bedingung festgelegt, daß keine Funkenentladung bei der hohen Übertragungsvorspannung von 3 kV auftritt, was zu einer Untergrenze von 0,5 mm führt, und daß er nicht so lang ist, daß er infolge Ermüdung aufgrund der Verformung abbricht, was zu einer Obergrenze von 5 mm führt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Übertragungswalze der ersten Ausführungsform dadurch von diesen Schwierigkeiten befreit werden kann, daß einfach die Länge LTR größer ist als die Länge LIB des lichtempfindlichen Abschnitts 14 der fotoleitfähigen Trommel 7, jedoch verbleiben die Probleme bezüglich des verfügbaren Raums, einer Schwingung der Übertragungswalze entlang der Achsenrichtung, und der Möglichkeit einer extremen Verformung. Bei den Übertragungswalzen der vierten und fünften Ausführungsformen sind derartige Überlegungen unnötig, ohne die Herstellung wesentlich zu komplizieren.
Als fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze wird die Zusammensetzung der Widerstandsschicht 1 bei der ersten Ausführungsform von Fig. 3 auf nachstehend angegebene Weise abgeändert.
Bei dieser fünften Ausführungsform weist die Widerstandsschicht 1 die Eigenschaft auf, daß ihr Widerstand mit steigendem Atmosphärendampfdruck abnimmt. Eine derartige Widerstandsschicht 1 kann entweder aus leitfähigem Polyvinylidenfluorid, Polyurethan, Polysilikon oder Polyester mit eindiffundiertem, leitfähigem Kohlenstoff hergestellt werden. Der Widerstand pro Flächeneinheit der Widerstandsschicht 1 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 x 10&sup7; bis 5 x 10&sup9; Ω x cm², wenn der Atmosphärendampfdruck in einem Bereich von 10 bis 40 mb liegt.
Wie bei der ersten Ausführungsform von Fig. 3, ist die Widerstandsschicht 1 so ausgelegt, daß sie eine Bogenstruktur aufweist, so daß ihr Widerstand in bezug auf Änderungen der Feuchtigkeit stabiler ist als eine geschäumte Struktur, da die Bogenstruktur keine Luftblasen enthält. Dies ermöglicht es der Bogenstruktur, konstante elektrische Tonerübertragungsbedingungen aufrechtzuerhalten, unabhängig von der Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, zum Empfang von Papieren unterschiedlicher Dicke, beispielsweise von Papieren, Umschlägen und Postkarten zwischen der Übertragungswalze und der fotoleitfähigen Trommel. Zum Zwecke der Reinigung angesammelten, restlichen Toners auf der Oberfläche, welcher eine Verschmutzung der Rückseite der Empfangspapiere hervorruft, ist darüber hinaus die Widerstandsschicht 1 vorzugsweise so glatt wie möglich. Die Dicke der Widerstandsschicht 1 ist möglichst so gering, daß sie innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 2 mm liegt, damit sie nicht die Flexibilität des elastischen Schwammgummis 3 stört.
Vorzugsweise ist bei der Widerstandsschicht 1 bei dieser fünften Ausführungsform der Widerstand im wesentlichen unabhängig vom ausgeübten Druck, um die stabile Zufuhr der Übertragungsvorspannung zum Toner sicherzustellen. Hierbei ist selbstverständlich ein vollständig von dem angelegten Druck unabhängiger Widerstand noch wünschenswerter, aber es kann auch ein Widerstand verwendet werden, der in einer linearen Beziehung zum angelegten Druck steht, oder ein Widerstand, der eine stufenförmige Beziehung zum angelegten Druck um eine bestimmte Schwelle herum aufweist.
Der Rest dieser fünften Ausführungsform ist im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform von Fig. 3.
Eine Übertragungswalze gemäß der fünften Ausführungsform wurde auf nachstehend angegebene Weise hergestellt. Eine 10 mm dicke Schicht aus Urethanschwamm mit einer Härte entsprechend 20º JIS wurde um eine SUS-Welle mit 8 mm Durchmesser herum ausgebildet. Dann wurde etwa 5 mm von beiden Kanten dieser Urethan-Schwammgummischicht die Volumenleitfähigkeit so ausgebildet, daß sie 10&sup4; Ω x cm betrug. Diese Urethan-Schwammgummischicht wurde mit der leitfähigen Schicht mit einem Volumenwiderstand von 2 x 10&sup6; Ω x cm und der Widerstandsschicht mit einem Widerstand von 1 x 10&sup8; Ω x cm² abgedeckt, die beide aus Polyvinylidenfluorid bestanden, jeweils mit einer Dicke von 0,1 mm.
Weiterhin wurde zu Vergleichszwecken eine Übertragungswalze hergestellt, deren Widerstandsschicht mit annähernd 50 um dickem Polyvinylidenchlorid bedeckt wurde, nämlich als eine Übertragungswalze, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit ist, entsprechend dem japanischen, offengelegten Patent Nr. S51-59636.
Die Beziehungen zwischen dem Widerstand pro Flächeneinheit und dem Atmosphärendampfdruck bei der Übertragungsvorspannung von 1,5 kV für diese beiden Übertragungswalzen sind in Fig. 11 gezeigt. Wie man sieht, nimmt bei der Übertragungswalze gemäß der fünften Ausführungsform der Widerstand der Widerstandsschicht 1 ab, wenn der Atmosphörenddampfdruck zunimmt, und ändert sich von etwa 1 x 10&sup9; Ω x cm² auf 1 x 10&sup7; Ω x cm², wenn sich der Atmosphärendampfdruck von 10 mb auf 40 mb ändert. Im Gegensatz hierzu zeigt das Vergleichsbeispiel einen praktisch konstanten Widerstand in bezug auf den Atmosphärendampfdruck.
Dieselbe Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer Mittenlücke und dem Übertragungsdruck für die Übertragungsvorrichtung bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 5 kann unter Verwendung der fünften Ausführungsform der Übertragungswalze erhalten werden.
Als nächstes wurde die Beziehung zwischen dem Atmosphärendampfdruck und dem Tonerübertragungswirkungsgrad für die Übertragungsvorrichtung gemessen, welche die fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze verwendet, und ebenso für jene, welche die Übertragungswalze verwendet, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit ist, als Vergleichsbeispiel, und das Ergebnis ist in Fig. 12 für vier unterschiedliche Atmosphärendampfdrücke gezeigt. In Fig. 12 wird der Tonerübertragungswirkungsgrad durch das Verhältnis einer Menge des Toners, der auf das Empfangspapier 9 übertragen wird, in bezug auf eine Summe dieser Menge, und einer Menge des Toners repräsentiert, die auf der fotoleitfähigen Trommel 7 verbleibt. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, kann die Übertragungsvorrichtung, welche die fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze verwendet, mehr als 80% des Tonerübertragungswirkungsgrades für einen weiten Bereich des Atmosphärendampfdrucks aufrechterhalten (entsprechend Bedingungen zwischen 10ºC und 25% Feuchte und 40ºC bei 90º Feuchte), wogegen das Vergleichsbeispiel der Übertragungswalze, welche im wesentlichen unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit ist, den Tonerübertragungswirkungsgrad unterhalb von 80% absinken läßt, wenn der Atmosphärendampfdruck erhöht wurde. Da es in der Praxis ausreichend ist, wenn der Tonerübertragungswirkungsgrad oberhalb von 80% liegt, zeigt das in Fig. 12 dargestellte Ergebnis den deutlichen Vorteil der fünften Ausführungsform der Übertragungswalze.
Dieser Unterschied zwischen der Übertragungsvorrichtung, welche die fünfte Ausführungsform der Übertragungswalze verwendet, und jener, welche die Übertragungswalze verwendet, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit ist, läßt sich auf nachstehende Weise erklären.
Der Vorgang der Tonerübertragung läßt sich elektrisch durch ein einfaches Modell darstellen, bei welchem die fotoleitfähige Trommel, die Tonerschicht, das Empfangspapier und die Übertragungswalze durch den jeweiligen Widerstand Rs, Rt, Rp und Rr in Reihenschaltung repräsentiert werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist. In diesem Modell wird die Übertragungsvorspannung V auf Vs, Vt, Vp und Vr unterteilt, durch die Widerstände Rs, Rt, Rp und Rr. Damit nun die Tonerschicht von der fotoleitfähigen Trommel auf das Empfangspapier übertragen werden kann, muß an die Tonerschicht eine ausreichend hohe Spannung angelegt werden, um die elektrostatische Anziehung zwischen der Tonerschicht und der fotoleitfähigen Trommel zu überwinden. Diese an die Tonerschicht anzulegende Spannung ist gegeben durch:
Vt = [Rt/(Rs + Rt + Rp + Rr)]V ... (1)
Unter den Termen in dieser Gleichung (1) läßt sich der Widerstand entsprechend dem Empfangspapier, Rp, einfach ändern. Insbesondere, wenn das Empfangspapier ein hygroskopisches Papier ist, kann mit steigendem Atmosphärendampfdruck dieser Widerstand Rp bis in die Größenordnung von 10&sup6; Ω x cm absinken. Darüber hinaus kann auch der Widerstand Rt, welcher dem Toner selbst entspricht, durch den Atmosphärendampfdruck beeinflußt werden, wenngleich in geringerem Ausmaß, verglichen mit dem Empfangspapier. Bei der Übertragungswalze, die im wesentlichen unabhängig von der Umgebungsfeuchtigkeit ist, kann daher bei niedrigem Atmosphärendampfdruck der Widerstand Rt der Tonerschicht höher bleiben als der Widerstand Rr der Übertragungswalze, und daher kann die Spannung Vt an der Tonerschicht ausreichend hoch sein, jedoch nimmt bei ansteigendem Atmosphärendampfdruck der Widerstand Rt des Toners ab, während der Widerstand der Übertragungswalze unverändert bleibt, so daß der Widerstand Rt des Toners nicht länger höher sein kann als der Widerstand Rr der Übertragungswalze, und aus diesem Grunde nimmt die Spannung Vt ab, ebenso wie der Tonerübertragungswirkungsgrad. Da andererseits bei der Übertragungsvorrichtung unter Verwendung der fünften Ausführungsform der Übertragungswalze diese Übertragungswalze einen Widerstand aufweist, der bei steigendem Atmosphärendampfdruck abnimmt, nimmt der Widerstand Rr der Übertragungswalze bei sinkendem Widerstand Rt des Toners ab, so daß die Spannung Vt und daher der Tonerübertragungswirkungsgrad im wesentlichen von der Änderung des Atmosphärendampfdrucks unbeeinträchtigt bleiben. Mit anderen Worten wird bei der Übertragungsvorrichtung und Verwendung der fünften Ausführungsform der Übertragungswalze die Änderung des Widerstands des Toners infolge der Änderung des Atmosphärendrucks im wesentlichen durch die Änderung des Widerstands der Übertragungswalze kompensiert, so daß der Tonerübertragungswirkungsgrad unbeeinträchtigt bleibt. Selbstverständlich können die Widerstände bei der voranstehenden Argumentation durch den Volumenwiderstand ersetzt werden. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn der Widerstand pro Flächeneinheit der Widerstandsschicht 1 der Übertragungswalze geringer wird als 1 x 10&sup7; Ω x cm², die Ladungsinjektion von der Übertragungswalze auf das Empfangspapier auftritt, und einen Ladungsfluß in den Toner hinein hervorruft, welcher Toner mit entgegengesetzter Polarität erzeugt, was zu einer Abnahme des Tonerübertragungswirkungsgrades führt. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn der Widerstand pro Flächeneinheit der Widerstandsschicht 1 der Übertragungswalze größer als 1 x 10¹&sup0; Ω x cm² wird, die an die Übertragungswalze angelegte Spannung Vr zu groß wird und die an den Toner angelegte Spannung Vt zu klein wird, so daß der Tonerübertragungswirkungsgrad abnimmt.
Als eine sechste Ausführungsform der Übertragungswalze zeigt Fig. 14 eine Übertragungswalze, bei welcher die erste Ausführungsform der Übertragungswalze von Fig. 3 mit Führungsringen 18a und 18b an den Seitenkanten versehen ist. Jeder dieser Führungsringe 18a und 18b weist einen Radius auf, der um etwa 300 um kleiner ist als jener der Übertragungswalze selbst, und besteht aus einem nicht zusammendrückbaren Isolator, beispielsweise Terlinguaite. Der Rest dieser sechsten Ausführungsform von Fig. 14 ist im wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform von Fig. 3.
Nachstehend wird die Tonerübertragungsvorrichtung erläutert, welche die Übertragungswalze von Fig. 14 verwendet.
Bei dieser Übertragungsvorrichtung soll ein Empfangspapier 9 zwischen der Übertragungswalze 5 und einer fotoleitfähigen Trommel 7 gehaltert werden, welche ein latentes, elektrostatisches Tonerbild 8 (Fig. 4) trägt. Wenn sich die fotoleitfähige Trommel 7 in einer durch einen Pfeil bezeichneten Richtung dreht, wird das Tonerbild 8 auf der fotoleitfähigen Trommel 7 in einen Übertragungsbereich zwischen Punkten B und C gebracht, und gelangt dort in Berührung mit dem Empfangspapier 9. An diesem Punkt ist eine Übertragungsvorspannung mit einer Polarität entgegengesetzt zu jener der Tonerladungen vorhanden, die von einem Hochspannungsgenerator 10 an das Tonerbild 8 angelegt wird, so daß das Tonerbild 8 elektrostatisch auf das Empfangspapier 9 übertragen wird, und auf dem Empfangspapier 9 ein Bild 11 ausbildet. Die Übertragungsvorspannung muß annähernd 2 kV für eine normale Bilderzeugung sein, bei welcher das Bild durch Toner erzeugt wird, dessen Polarität entgegengesetzt jener der Tonerladungen auf der fotoleitfähigen Trommel 7 ist, die auf dem geladenen Abschnitt der fotoleitfähigen Trommel 7 anhaften, und annähernd 1 kV für Umkehr-Bilderzeugung betragen, bei welcher das Bild durch den Toner erzeugt wird, dessen Polarität gleich jener der Tonerladungen auf der fotoleitfähigen Trommel 7 ist, die an dem ungeladenen Abschnitt der fotoleitfähigen Trommel 7 anhaften. In dem Übertragungsbereich zwischen den Punkten B und C stehen die fotoleitfähige Trommel 7 und das Empfangspapier 9 in Berührung mit einer breiten und konstanten Einquetschbreite, infolge der elastischen Verformung des elastischen Schwammgummis 3 und der Führungsringe 18a und 18b, deren Durchmesser kleiner sind als der der Übertragungswalze. Die flexible Struktur des elastischen Schwammgummis 3 hält darüber hinaus den konstant niedrigen Übertragungsdruck in diesem Übertragungsbereich aufrecht. Weiterhin ist ein gleichförmiger Übertragungszustand erzielbar.
Dieselbe Beziehung zwischen der Wahrscheinlichkeit eines Auftretens einer Mittenlücke und dem Übertragungsdruck, wie bei der Übertragungsvorrichtung für die erste Ausführungsform von Fig. 5, kann unter Verwendung der sechsten Ausführungsform der Übertragungswalze erzielt werden.
Die Beziehung zwischen dem Betrag der Verformung der Übertragungswalze in einer Richtung ihres Radius und dem Widerstand pro Flächeneinheit der Übertragungswalze für die Übertragungsvorrichtung, welche die Übertragungswalze von Fig. 14 verwendet, ist in Fig. 15 für zwei unterschiedliche Feuchtigkeiten der Umgebung gezeigt. Hierbei ergibt sich der Betrag der Verformung der Übertragungswalze in der Richtung ihres Radius durch Substrahieren des Radius der Führungsringe von der Summe des Radius der Übertragungswalze und der Dicke des Empfangspapiers. In Fig. 15 ist ein Bereich, in welchem der Tonerübertragungswirkungsgrad höher als 90% wird, schraffiert dargestellt, wobei, wie voranstehend der Tonerübertragungswirkungsgrad durch das Verhältnis einer Menge des Toners, der auf das Empfangspapier 9 übertragen wurde, in bezug auf eine Summe dieser Menge, und einer Menge des Toners repräsentiert wird, der auf der fotoleitfähigen Trommel 7 verbleibt.
Wie vorher geschildert, können die Widerstandskunstharzbögen der Widerstandsschicht 1 nur unter Berücksichtigung ihrer elektrischen Eigenschaften ausgelegt werden. Der inadäquat niedrige Widerstand führt zu einer ernsthaften Verringerung des Tonerübertragungswirkungsgrades, infolge einer Funkenentladung zwischen der Widerstandsschicht 1 und der fotoleitfähigen Trommel 7, wenn die Übertragungsvorspannung angelegt wird, oder zur Erzeugung einer inversen Tonerübertragung, hervorgerufen durch die Ladungsinjektion von dem Empfangspapier 9 zum Tonerbild 8. Andererseits führt der übermäßige Volumenwiderstand ebenfalls zu einer Verringerung des Tonerübertragungswirkungsgrades, infolge des Absinkens der Übertragungsvorspannung, die an die Tonerschicht selbst abgegeben wird. Bei der Übertragungsvorrichtung, welche die Übertragungswalze von Fig. 14 verwendet, ist daher ein Widerstand pro Flächeneinheit innerhalb eines Bereichs von 1 x 10&sup7; bis 1 x 10¹&sup0; X x cm² geeignet und liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 x 10&sup8; bis 5 x 10&sup8; X x cm². Wie aus Fig. 15 hervorgeht, ist bei einem Widerstand pro Flächeneinheit innerhalb dieses bevorzugten Bereichs der Tonerübertragungswirkungsgrad höher als 90% erreichbar, bei der Übertragungsvorrichtung, welche die Übertragungswalze von Fig. 14 verwendet, selbst bei einer Umgebungsfeuchtigkeit von mehr als 90% relativer Feuchte.
Die Anderung des Betrags der Verformung der Übertragungswalze führt weiterhin zu einer Vergrößerung der Einquetschbreite, welche die Berührungszeit zwischen der fotoleitfähigen Trommel 7, dem Empfangspapier 9 und der Übertragungswalze bestimmt, also die Übertragungszeit. Fig. 15 zeigt Werte des Betrages der Verformung und des Widerstands pro Flächeneinheit der Übertragungswalze, welche einen Tonerübertragungswirkungsgrad von mehr als 90% ergeben, wenn sich die fotoleitfähige Trommel mit einer Geschwindigkeit von 100 mm/sec bewegt. Der Betrag der Verformung ist vorzugsweise geringer als 300 um und besonders bevorzugt geringer als 150 um. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Führungsringe 18a und 18b einen Radius aufweisen, der um nicht mehr als 300 um kleiner ist als jener der Übertragungswalze. Wird die Geschwindigkeit der fotoleitfähigen Trommel erhöht, so wird die Übertragungszeit entsprechend derselben Quetschbreite verkürzt, und der zulässige Betrag der Verformung nimmt zu. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der fotoleitfähigen Trommel erhöht allerdings auch die Möglichkeit des Auftretens einer Mittenlücke, und daher ist der voranstehend erwähnte Bereich für den zulässigen Betrag der Verformung eher vorzuziehen.
Die Führungsringe 18a und 18b, die aus einem harten Isolator bestehen, sind vorzugsweise so angeordnet, daß sie in Berührung mit dem Umfangsbereich der fotoleitfähigen Trommel 7 gelangen, so daß sie nicht den Bilderzeugungsbereich der fotoleitfähigen Trommel 7 beschädigen. Die Führungsringe l8a und 18b können mit Weichgummi abgedeckt sein, um die Reibung zwischen der fotoleitfähigen Trommel 7 und den Führungsringen 18a und 18b zu erhöhen, und so die Drehung der Übertragungswalze zu unterstützen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird nunmehr die elektrofotografische Druckvorrichtung beschrieben, welche die Übertragungsvorrichtung aufweist, die die Übertragungswalze gemäß der vorliegenden Erfinding verwendet. Mierbei kann grundsätzlich die Übertragungswalze aus einer der voranstehend beschriebenen, verschiedenen Ausführungsformen bestehen.
Fig. 16 zeigt eine elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Umkehr-Entwicklervorrichtung. Bei dieser Vorrichtung werden negative Ladungen 23 auf einer fotoleitfähigen Trommel 21 durch eine Ladevorrichtung 22 erzeugt. Diese fotoleitfähige Trommel 21 mit negativen Ladungen 23 wird dann durch Lichtsignale 24 beleuchtet, beispielsweise Laserstrahlen, so daß ein umgekehrtes, latentes, elektrostatisches Bild erzeugt wird. Dieses latente, elektrostatische Bild wird durch eine Entwicklervorrichtung 26 entwickelt, um so ein sichtbares Bild 27 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 zu erzeugen. Die Entwicklervorrichtung 26 weist eine Entwicklerwalze 70 auf, die durch eine Vorspannungsquelle 25 mit einer negativen Vorspannung von etwa 600 Volt vorgespannt wird, was annähernd gleich dem Oberflächenpotential der fotoleitfähigen Trommel 21 ist. Der Toner mit negativer Polarität, der in der Entwicklervorrichtung 26 enthalten ist, wird ebenfalls mit derselben Spannung durch die Entwicklerwalze 70 vorgespannt. Dieses sichtbare Bild 27 wird dann auf ein Empfangspapier 28 übertragen, welches zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und einer Übertragungswalze 29 gefördert wird, an welche eine positive Spannung von etwa 2 kV von einer Übertragungsvorspannungsquelle 20 angelegt wird, so daß ein Tonerbild 31 auf dem Empfangspapier 28 erzeugt wird. Der auf der fotoleitfähigen Trommel 21 verbleibende, restliche Toner 32 wird durch die Reinigungsvorrichtung 33 entfernt, und die negative Ladung 23 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 wird durch die Löschlampe 34 gelöscht, vor der Rückkehr zur Ladevorrichtung 22 zur Wiederholung des Vorgangs.
In dieser elektrofotografischen Druckvorrichtung erfolgt das Anlegen der Übertragungsvorspannung vorzugsweise in gepulster Form, wie in Fig. 17 gezeigt ist.
Für die Übertragungswalze 29 mit einer Quetschbreite von etwa 2 mm beträgt die Übertragungszeit annähernd 0,02 sec bei einer Verfahrensgeschwindigkeit von 100 mm/sec. Für eine derartige Übertragungswalze 29 ist die Übertragungsvorspannung in gepulster Form mit einer lmpulsbreite von 0,005 sec und einer Periode von 0,01 sec geeignet. Diese Impulsperiode wird so festgelegt, daß keine Ansammlung von Ladungen entweder auf dem Empfangspapier 28 oder auf der Übertragungswalze 29 auftritt.
Die Beziehung zwischen der Menge an übertragenem Toner und dem Absolutwert der Übertragungsvorspannung, sowohl in gepulster als auch in ungepulster Form, ist in Fig. 18(A) und 18(B) für eine Umgebungsfeuchtigkeit von 40% relativer Feuchte bzw. 80% relativer Feuchte gezeigt.
Im Falle einer Umgebungsfeuchtigkeit von 40% relativer Feuchte gemäß Fig. 18(A) zeigt die ungepulste Übertragungsvorspannung, die durch eine Kurve A dargestellt ist, daß der Tonerübertragungswirkungsgrad den Maximalwert von 90% bei der Übertragungsvorspannung mit einem Absolutwert von etwa 1,2 kV erreicht, und daß der Tonerübertragungswirkungsgrad um dieses Maximum herum stark absinkt. Andererseits zeigt die gepulste Übertragungsvorspannung, die durch eine Kurve B dargestellt ist, daß der Tonerübertragungswirkungsgrad den Maximalwert von 90% über einen vergrößerten Bereich zwischen 2 kV und 3 kV erreicht.
Im Falle einer Umgebungsfeuchtigkeit von 80% relativer Feuchte gemäß Fig. 18(B), in welchem sowohl der Toner als auch das Empfangspapier 28 feucht sind, zeigt die ungepulste Übertragungsvorspannung, die durch eine Kurve C dargestellt wird, daß der Tonerübertragungswirkungsgrad den etwas niedrigeren Maximalwert von 80% bei der Übertragungsvorspannung mit einem Absolutwert von etwa 1,8 kV erreicht, was sich von dem Falle der Umgebungsfeuchtigkeit mit 40% relativer Feuchte unterscheidet. Andererseits zeigt die gepulste Übertragungsvorspannung, die durch eine Kurve D dargestellt ist, daß der Tonerübertragungswirkungsgrad den Maximalwert von 90% über einen verbreiterten Bereich zwischen 2 kV und 3,5 kV erreicht.
Daher kann durch die gepulste Übertragungsvorspannung nicht nur die Maximalmenge an übertragenem Toner zwischen zwei unterschiedlichen Umgebungsfeuchtigkeiten aufrechterhalten werden, sondern kann dieses Maximum auch für die Übertragungsvorspannung mit denselben Absolutwerten erhalten werden, so daß die Stabilität der Tonerübertragung wesentlich verbessert werden kann.
Darüber hinaus weist diese Übertragungswalze 29 einen Widerstand pro Flächeneinheit von 10&sup8; X x cm² auf, jedoch kann bei der Herstellung dieser Wert des Widerstands pro Flächeneinheit zwischen 10&sup7; X x cm² und 10&sup8; X x cm² variieren. Aus diesem Grunde ist die Übertragungsvorspannungsquelle 30 aus Vorsichtsgründen mit einem einstellbaren Widerstand 35 versehen, und in dieser Beziehung zeigt die Verwendung der gepulsten Übertragungsvorspannung den zusätzlichen Vorteil, nämlich daß es möglich ist, den Schutz an einen weiteren Variationsbereich des Oberflächenwiderstands anzupassen als bei der ungepulsten Übertragungsvorspannung.
Es wird darauf hingewiesen, daß der verbesserte Tonerübertragungswirkungsgrad und dessen Stabilität bezüglich Umgebungsbedingungen, infolge der Verwendung der gepulsten Übertragungsvorspannung, hauptsächlich deswegen erzielbar ist, da durch die gepulste Übertragungsvorspannung die Zeit für das Injizieren umgekehrter Ladungen von dem Empfangspapier 28 in den Toner ausgeschaltet werden kann, so daß die inverse Übertragung des Toners verhindert werden kann. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Übertragungsvorspannung auch als eine Wechselspannung erhalten werden, die eine Gleichspannungs-Vorspannung aufweist, statt der nur gepulsten Spannung gemäß Fig. 17.
In der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16 wird nunmehr der Toner auf einem Teil des sichtbaren Bildes 27 außerhalb der Abmessungen des Empfangspapiers 28 direkt auf die Übertragungswalze 29 übertragen und verschmutzt die Übertragungswalze 29. Weiterhin wird bei einem Beförderungsfehler des Empfangspapiers 28 das gesamte sichtbare Bild 27 direkt auf die Übertragungswalze 29 übertragen. Weiterhin kann selbst im Normalbetrieb die Übertragungswalze 29 durch wandernden Toner verschmutzt werden. Eine derartige Verschmutzung der Übertragungswalze 29 durch den Toner führt nicht nur zu einer Verschmutzung der Rückseite des Empfangspapiers 28, sondern der isolierende Toner auf der Übertragungswalze kann auch zu Schwankungen der Übertragung beitragen.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Fig 19 und 20 die Art und Weise der Reinigung der verschmutzten Übertragungswalze 29 beschrieben.
Bei einer in Fig. 19 gezeigten Ausführungsform ist eine Steuerladevorrichtung 36 vorgesehen, die oberhalb der Übertragungswalze 29 angeordnet ist, und eine positive Spannung an den negativ geladenen Toner 37 anlegt, der an der Übertragungswalze 29 anhaftet. Durch diese Steuerladevorrichtung 36 wird beim Durchlauf der negativ geladene Toner 37 in positiv geladenen Toner 38 umgewandelt. Der positiv geladene Toner 38 wird dann zur fotoleitfähigen Trommel 21 durch die Übertragungsvorspannung von 600 Volt, die durch die Übertragungsvorspannungsquelle 30 angelegt wird, zurückübertragen. Dies führt dazu, daß der positiv geladene Toner 39 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 auftaucht, die dann durch die Reinigungsvorrichtung 33 gereinigt wird, ebenso wie bezüglich des restlichen Toners 31 von der ursprünglichen Übertragung. Hierbei ist das Oberflächenpotential der fotoleitfähigen Trommel 21 vorzugsweise niedriger als etwa 100 Volt.
Eine derartige Reinigung der Übertragungswalze 29 kann dadurch erfolgen, daß exklusiv für diesen Zweck eine Drehung der fotoleitfähigen Trommel 21, welche der Drehung der ursprünglichen Übertragung folgt, reserviert wird. Die Entwicklervorrichtung 26 kann während dieses Vorgangs der Reinigung der Übertragungswalze 29 abgeschaltet werden.
Alternativ hierzu ist bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 20 gezeigt ist, ebenfalls eine Steuer-Ladevorrichtung 36 vorgesehen, die oberhalb der Übertragungswalze 29 angeordnet ist, und eine positive Spannung an negativ geladenen Toner 37 anlegt, der an der Übertragungswalze 29 anhaf tet. Durch diese Steuer-Ladevorrichtung 36 wird beim Durchgang der negativ geladene Toner 37 in positiv geladenen Toner 38 umgewandelt. Der positiv geladene Toner 38 wird dann zur fotoleitfähigen Trommel 21 zurückübertragen. Hierbei wird die Rückübertragung des positiv aufgeladenen Toners 38 durch die Oberflächenspannung der fotoleitfähigen Trommel 21 erzielt, deren Wert durch die Ladevorrichtung 22 auf -600 Volt geändert wird. Bei dieser alternativen Ausführungsform von Fig. 20 ist es daher nicht erforderlich, daß die Übertragungsvorspannung an die Übertragungswalze 29 beim Reinigen der Übertragungswalze 29 angelegt wird. Wie bei der vorherigen Ausführungsform, taucht im Ergebnis der positiv geladene Toner 39 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 auf, welche daraufhin durch die Reinigungsvorrichtung 33 gereinigt wird, ebenso wie bezüglich des restlichen Toners 31 von der ursprünglichen Übertragung. Wie bei der vorherigen Ausführungsform kann diese Reinigung der Übertragungswalze 29 dadurch erfolgen, daß eine Drehung der fotoleitfähigen Trommel 21, folgend auf die Drehung der ursprünglichen Übertragung, exklusiv für diesen Zweck reserviert wird. Die Entwicklervorrichtung 26 kann während dieses Vorgangs der Reinigung der Übertragungswalze 29 abgeschaltet werden.
Die Reinigung der verschmutzten Übertragungswalze 29 kann ebenfalls unter Verwendng einer Reinigungsklinge für diesen Zweck erzielt werden. Diese Art der Reinigung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 21 erläutert.
In Fig. 21 ist die elektrofotografische Druckvorrichtung von Fig. 16 weiterhin mit einer Übertragungswalzen- Reinigungsklinge 40 ausgerüstet, die an der Übertragungswalze 29 angebracht ist, und mit einem Überschußtonerbehälter 41 zum Aufsammeln überschüssigen Toners 42, der durch die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 von der Übertragungswalze 29 entfernt wurde.
Die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 kann aus entweder Gummi bestehen, beispielsweise Polyurethangummi, Nitrilgummi oder Äthylen-Propylen-Gummi, oder aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyäthylen oder Polycarbonat. Der Klingenkontaktdruck der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 100 bis 400 g/20 cm und besonders bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 150 bis 300 g/20 cm. Ein zu geringer Klingenkontaktdruck führt zu einer unzureichenden Reinigung, wogegen ein zu hoher Klingenkontaktdruck die Drehung der Übertragungswalze 29 behindert und auch eine Beschädigung der Übertragungswalze 29 hervorrufen könnte. In dieser Beziehung sollte darüber hinaus die Übertragungswalze auf ihrer Oberfläche keine Einbuchtung aufweisen, die tiefer als 150 um ist, bevorzugt nicht tiefer als 120 um, um eine wirksame Reinigung zu erleichtern.
In Bezug auf diese Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 müssen weitere Vorsichtsmaßnahmen bei deren Anordnung in bezug auf die Übertragungswalze vorgenommen werden.
In Fig. 22 ist ein Beispiel der Detailanordnung und der Anordnung der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 in bezug auf die Übertragungswalze 29 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 durch ein Halterungsteil 43 gehaltert, welches um einen Drehpunkt 44 verschwenkbar ist, und welches die Übertragungswalzen Reinigungsklinge 40 in Berührung mit der Übertragungswalze 29 unter Wirkung der Zugkraft bringt, die von einem Federteil 45 ausgeübt wird. Die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 wird so gehaltert, daß eine Tangentenlinie 46 der Übertragungswalze 29 an einem Berührungspunkt 47 der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 und die Übertragungswalze 29 einen spitzen Winkel α mit der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 bilden. Weiterhin ist der Drehpunkt 44 des Halterungsteils 43 so angeordnet, daß er sich an der Seite der Übertragungswalze der Tangentenlinie 46 befindet. Der Übertragungsdruck der Übertragungswalze 29 auf die fotoleitfähige Trommel 21 wird so eingestellt, daß er weniger als 200 g/cm² beträgt, entsprechend der Quetschbreite von annähernd 2 mm, so daß ein Liniendruck 40 g/cm beträgt. Der Klingenberührungsdruck zwischen der Übertragungswalze 29 und der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 wird so eingestellt7 daß er etwa 15 g/cm beträgt. Dieser Klingenkontaktdruck ist ausreichend gering, wenn er um mehr als 5 g/cm niedriger ist als der Übertragungsdruck, soweit die Bewegung der Übertragungswalze 29 betroffen ist.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 23(A), (B) und (C) wird nunmehr der Grund für diese besondere Anordnung der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 erläutert.
Fig. 23(A) zeigt eine Situation entgegengesetzt zur voranstehend beschriebenen Anordnung, so daß nunmehr der Drehpunkt 44 des Halteteils 43 so angeordnet ist, daß er auf der gegenüberliegenden Seite der Übertragungswalzenseite der Tangentenlinie 46 liegt. Für diesen Fall ist ein Diagramm der Kraft, die durch die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 auf die Übertragungswalze 29 ausgeübt wird, in Fig. 23(B) gezeigt. Wie aus Fig. 23(B) hervorgeht, weist eine Kraft FTL entlang der Tangentenlinie 46 eine Komponente FLTH in einer Richtung von dem Berührungspunkt 47 zu dem Drehpunkt 44 auf, und eine weitere Komponente FLTP in einer Richtung senkrecht hierzu von dem Berührungspunkt 47 zum Drehpunkt in Richtung auf die Übertragungswalze 29 hin. Die letztgenannte Komponente FLTP wirkt daher so, daß sie die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 in die Übertragungswalze 29 hineinbohrt, was nicht nur die Bewegung der Übertragungswalze 29 behindern könnte, sondern die Übertragungswalze 29 auch beschädigen könnte, was zu einer unzureichenden Übertragung und ebenfalls Reinigung führen könnte.
Im Gegensatz hierzu ist für die voranstehend beschriebene Anordnung, bei welcher der Drehpunkt 44 des Halterungsteils 43 so angeordnet ist, daß er auf der Übertragungswalzenseite der Tangentenlinie 46 liegt, ein Diagramm für die Kraft, die von der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 auf die Übertragungswalze 29 ausgeübt wird, in Fig. 23(C) dargestellt. Wie aus Fig. 23(C) hervorgeht, weist eine Kraft FTL entlang der Tangentenlinie 46 eine Komponente FTLH in einer Richtung von dem Berührungspunkt 47 zu dem Drehpunkt 44 auf, und eine weitere Komponente FTLP in einer Richtung senkrecht hierzu von dem Berührungspunkt 47 zu dem Drehpunkt, weg von der Übertragungswalze 29. Daher wird das Hineinbohren der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 verhindert, da die letztgenannte Komponente FTLP dauernd so wirkt, daß sie in diesem Fall die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 heraufdrückt. Hierbei ist ebenfalls die ausreichende Reinigungsfähigkeit durch den spitzen Winkel α zwischen der Tangentenlinie 46 und der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 gesichert. Dies führt dazu, daß die Balance zwischen der Komponente FTLP und der äußeren Kraft, die von dem Federteil 45 ausgeübt wird, eine stabile Reinigungsfähigkeit der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 zur Verfügung stellen kann. Aus der voranstehenden Erläuterung wird deutlich, daß die Position des Drehpunktes 44 in bezug auf den Berührungspunkt 47 irrelevant ist, so daß eine entgegengesetzte Anordnung wie die in Fig. 1 gezeigte Anordnung bezüglich des Standes der Technik ebenso zufriedenstellend sein kann, jedenfalls solange die voranstehenden Bedingungen in bezug auf die Position des Drehpunkts 44 bezüglich der Tangentenlinie 46 und den Winkel α zwischen der Tangentenlinie 46 und der Übertragungswalzen- Reinigungsklinge 40 erfüllt sind.
Fig. 24 zeigt eine Beziehung zwischen dem Winkel α zwischen der Tangentenlinie 46 und der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 und dem Klingenberührungsdruck zwischen der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 auf die Übertragungswalze 29. Wie hieraus hervorgeht, ist ein Winkel α von weniger als 30º und ein Klingenberührungsdruck von mehr als 10 g/cm besser. In jedem Fall sollte dieser Klingenberührungsdruck geringer sein als 500 g/cm, um eine Permanente Verformung der Übertragungswalze 29 zu verhindern. Wenn der Übertragungsdruck zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 auf weniger als 200 g/cm² oder entsprechend 40 g/cm eingestellt ist, und die Übertragungswalze 29 immer noch als Reaktion auf die Drehung der fotoleitfähigen Trommel 21 gedreht werden soll, so muß der Klingenberührungsdruck geringer sein als 35 g/cm. Daher liegt der besonders bevorzugte Wert für den Klingenberührungsdruck innerhalb eines Bereichs von 10 bis 35 g/cm.
Zusätzlich kann die Übertragungswalze 29 auf ihrer Oberfläche Einbuchtungen aufweisen, in welchen sich der Toner ansammeln kann, und die nicht gut gereinigt werden können. Eine derartige Einbuchtung ist entweder eine Rauhigkeit der Oberflächenschicht, oder sonst eine Welligkeit mit einer Wellenlänge von 2 bis 3 mm, die auftritt, wenn die Oberflächenschicht über einem elastischen Körper angebracht wird. Bezüglich der Einbuchtungen infolge der Rauhigkeit der Oberflächenschicht ist deren Tiefe vorzugsweise geringer als eine typische Größe eines Tonerteilchens, nämlich gewöhnlich etwa 12 u. Daher ist die Tiefe dieser Art einer Einbuchtung vorzugsweise geringer als 5 um, da es nur etwa 5% Tonerteilchen mit Abmessungen von 5 um gibt, so daß in der Praxis die Verschmutzung der Übertragungswalze 29 durch einen derartig geringen Prozentsatz von Toner vernachlässigbar ist. Bezüglich der Einbuchtungen infolge der Welligkeit ist in Fig. 25 der Wirkungsgrad für die Reinigung durch die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 für eine Welligkeit unterschiedlicher Tiefe und Breite gezeigt. Wie aus Fig. 25 hervorgeht, beträgt die Tiefe vorzugsweise weniger als 20 um, um eine ausreichende Reinigung durch die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 zu erzielen. Fig. 25 zeigt darüber hinaus, daß die Breite der Welligkeit eine geringe Auswirkung auf die Reinigungsfähigkeit der Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 hat.
Wie bereits bei der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt wurde, ist es wünschenswert, die Menge des überschüssigen Toners zu minimalisieren, der gesammelt und entfernt werden muß. Eine derartige Verringerung überschüssigen Toners kann auf die nachstehend angegebene Weise erzielt werden.
Fig. 26 zeigt die wesentlichen Teile der elektrofotografischen Druckvorrichtung, welche eine derartige Verringerung des überschüssigen Toners erzielen kann. Hierbei ist ein Sensor 80 vorgesehen, der eine Vorderkante PF und die Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 feststellt, wenn dieses zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 befördert wird. Der Sensor 80 teilt einem Mikrocomputer 81 diese Erfassungen mittels Sensorsignalen S mit. Dieser Mikrocomputer 81 ist mit einem Tonerzufuhrsteuerprogramm versehen, welches eine Tonerzufuhrsteuereinheit 82 der Entwicklerwalze 70 mittels Tonersteuersignalen Q steuert, entsprechend den Sensorsignalen S. Weiterhin steuert der Mikrocomputer 81 die Übertragungsvorspannungsquelle 30 mittels Übertragungssteuersignalen U. Auf der fotoleitfähigen Trommel 21 bezeichnen Markierungen F und R die Oberseite bzw. Unterseite des Abschnitts, der entwickelt werden soll, entsprechend der Vorderkante PF bzw. der Hinterkante PR des Empfangspapiers 28.
Gewöhnlich wird die Größe des Empfangspapiers 28 durch eine Detektorvorrichtung auf dem Papiertablett ermittelt, und die Bewegung durch Signale von einer Papierzufuhrwalze festgelegt. Fall jedoch auch Empfangspapier 28 in anderen als Standardgrößen benutzt werden soll, so ist der Sensor 80 erforderlich.
Fig. 27(A) zeigt eine mögliche Ausführungsform des Sensors 80, welcher eiinen Mikroschalter 83 zur Erzeugung von Sensorsignalen S verwendet, der durch ein Betätigungsglied 84 ein- und ausgeschaltet wird, so daß er heruntergedrückt wird, wenn die Vorderkante PF durch Führungen 85a, 85b und 85c zugeführt wird, und gelöst wird, wenn die Hinterkante PR hindurchgeht.
Fig. 27(B) zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des Sensors 80, welcher ein Paar verwendet, das aus einer LED- Vorrichtung 86a zum Aussenden von Licht und einer Fotodiodenabbildungsvorrichtung 86b zum Empfang des Lichtes von der LED-Vorrichtung 86a besteht, wobei die Unterbrechung des Lichtempfangs der Fotodiodenabbildungsvorrichtung 86b infolge des Durchgangs des Empfangspapiers 28 entlang den Führungen 85a und 85b die Fotodiodenabbildungsvorrichtung B6b dazu veranlaßt, die Sensorsignale S zu erzeugen. FIierbei kann die Erfassung durch den Sensor 80 eingeschränkt werden, nämlich auf die Erfassung der Hinterkante PR allein, wobei die Erfassung der Vorderkante PF einem Signal von einer Papierzufuhrwalze überlassen bleibt, wenn der Sensor 80 aus konstruktiven Gründen so nahe an der fotoleitfähigen Trommel 21 angeordnet werden muß, daß die Erfassung der Vorderkante PF durch den Sensor 80 nur zu spät erfolgen könnte.
Die Tonerzufuhrsteuereinheit 81 steuert die Entwicklerwalze 70 auf die nachstehend angegebene Weise.
Wie in Fig. 28(A) gezeigt ist, weist die Entwicklerwalze 70 eine hohlzylindrische Muf fe 87 auf, innerhalb derer sich eine Magnetwalze 88 befindet, die zwei Paare entgegengesetzter Magnetpole N1, N2 und S1, S2 trägt, wobei die Muf fe 87 und die Magnetwalze 88 getrennt drehbar sind. Bei der Unterdrückung der Tonerzufuhr wird diese Entwicklerwalze 70 so gesteuert, daß der Magnetpol N1, über welchem sich ein Haufen von Toner 89 befindet, entfernt von der fotoleitfähigen Trommel 21 angeordnet wird, so daß der Haufen von Toner 89 nicht die fotoleitfähige Trommel 21 berührt, selbst wenn die Muffe 87 konstant in der Richtung eines Pfeils gedreht wird, um den Toner aufgeladen zu halten.
Andererseits wird, wie in Fig. 28(B) gezeigt ist, zur Bereitstellung der Tonerzufuhr diese Entwicklerwalze 70 so gesteuert, daß die Magnetwalze 88 im Gegenuhrzeigersinn solange gedreht wird, bis der Magnetpol N1, über welchem der Haufen an Toner 89 vorhanden ist, am nächsten an der fotoleitfähigen Trommel 21 angeordnet ist, so daß der Haufen von Toner 89 die fotoleitfähige Trommel 21 berührt, selbst wenn die Muffe 87 konstant in Richtung eines Pfeils gedreht wird, um den Toner aufgeladen zu halten.
Die Zeitbeziehung für eine derartige Tonerzufuhrunterdrückung ist wie folgt.
Zuerst wird die Magnetwalze 88 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, bis der Magnetpol N1, der den Haufen von Toner 89 trägt, sich am nächsten an der fotoleitfähigen Trommel 21 befindet, so daß der Haufen von Toner 89 die fotoleitfähige Trommel 21 an einem mit F bezeichneten Punkt berührt, und wenn sich die fotoleitfähige Trommel 21 im Uhrzeigersinn dreht, trifft der mit F bezeichnete Punkt die Vorderkante PF des Empfangspapiers 28 zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29, um mit der Übertragung zu beginnen, wie in Fig. 29(A) gezeigt ist.
Wenn sich dann die fotoleitfähige Trommel 21 weiter im Uhrzeigersinn dreht, so daß der mit R bezeichnete Punkt unter die Entwicklerwalze 70 gelangt, wird die Magnetwalze 88 im Uhrzeigersinn gedreht, bis der Magnetpol N1, der den Haufen von Toner 89 trägt, von der fotoleitfähigen Trommel 21 entfernt angeordnet ist, so daß die Zufuhr des Toners aufhört, wie in Fig. 29(B) gezeigt ist. Der mit R bezeichnete Punkt auf der fotoleitfähigen Trommel 21 kommt schließlich herum, so daß er die Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragngswalze 29 trifft, um die Übertragung zu beenden.
Bei diesem Übertragungsvorgang werden die Tonerzufuhrsteuerung durch die Entwicklerwalze 70 und ebenso die Übertragung durch die Übertragungswalze 29 durch die Entwicklungssignale Q und die Übertragungssignale U von dem Mikrocomputer 81 gesteuert, entsprechend den Sensorsignalen S, mit dem in Fig. 30 gezeigten Zeitablauf, wobei das Einschalten und Ausschalten der Signale binär durch 1 bzw. 0 dargestellt ist.
Zum Zeitpunkt T0 stellt nämlich der Sensor 80 den Durchgang der Vorderkante PF des Empfangspapiers 28 fest, und erzeugt die Sensorsignale S für den Mikrocomputer 81.
Dann schickt der Mikrocomputer 81 die Entwicklersignale Q an die Tonerzufuhrsteuereinheit 82 zum Zeitpunkt T1, der zeitlich hinter dem Zeitpunkt T0 liegt, um die Zufuhr von Toner von der Entwicklerwalze 70 an dem mit F bezeichneten Punkt zu beginnen.
Dann schickt der Mikrocomputer 81 die Übertragungssignale U an die nicht gezeigte Übertragungsvorspannungsquelle zum Zeitpunkt T2, der zeitlich hinter dem Zeitpunkt T1 liegt, um mit dem Anlegen der Übertragungsvorspannung an die Übertragungswalze 29 zu beginnen, und so die Übertragung zu beginnen, wenn der mit F bezeichnete Punkt die Vorderkante PF des Empfangspapiers 28 trifft.
Stellt der Sensor 80 den Durchgang der Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 fest und halten die Sensorsignale S für den Mikrocomputer 81 zum Zeitpunkt T3 an, so stoppt der Mikrocomputer 81 die Entwicklungssignale Q für die Tonerzufuhrsteuereinheit 82 nach einer vorbestimmten Zeitverzögerung Ta bezüglich der Zeit T3, um die Zufuhr von Toner von der Entwicklerwalze 70 zum mit R bezeichneten Punkt anzuhalten.
Schließlich stoppt der Mikrocomputer 81 die Übertragungssignale U zur Übertragungsvorspannungsquelle nach einer vorbestimmten Zeitverzögerng Tb gegenüber der Zeit T3, um das Anlegen der Übertragungsvorspannung an die Übertragungswalze 29 zu stoppen, und so die Übertragung zu beenden, wenn der mit R bezeichnete Punkt die Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 trifft.
Bei der Festlegung des Zeitablaufs für das Anlegen der Übertragungsvorspannung ist folgendes zu berücksichtigen.
Grundsätzlich beginnt das Anlegen der Übertragungsvorspannung, wenn die Vorderkante PF des Empfangspapiers 28 zum Berührungspunkt zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 gelangt, und endet, wenn die Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 den Berührungspunkt zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 erreicht. Dies verhindert einen versehentlichen Druck, beispielsweise infolge wandernden Toners, und verringert darüber hinaus die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Beschädigung der fotoleitfähigen Trommel 21 infolge eines Anlegens der Übertragungsvorspannung, ohne daß das Empfangspapier 28 zwischen der fotoleitfähigen Trommel und der Übertragungswalze 29 vorhanden ist.
Wenn dieses Anlegen der Übertragungsvorspannung allerdings zum exakten oder einem zu frühen Zeitpunkt durchgeführt wird, kann ein Stau des Empfangspapiers 28 auftreten, welches um die fotoleitfähige Trommel 21 herumgewickelt wird. Aus diesem Grund wird vorzugsweise das Anlegen der Übertragungsvorspannung begonnen, nachdem die Vorderkante Pf des Empfangspapiers 28 sich um eine gewisse Entfernung, beispielsweise 1 mm, gegenüber dem Berührungspunkt zwischen der fotoleitfähigen Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 bewegt hat, wie in Fig. 31(A) gezeigt ist.
Alternativ hierzu kann das Anlegen der Übertragungsvorspannung früher beginnen, mit einer verringerten Spannung, bei welcher ein Stau weniger häufig auftritt. Zwei Beispiele für eine derartige Übertragungsvorspannung sind in Fig. 31(B) gezeigt, in welcher die Übertragungsvorspannung allmählich erhöht wird, sowie in Fig. 31(C), in welcher die Übertragungsvorspannung stufenweise erhöht wird. In beiden Fällen wurde sorgfältig darauf geachtet, daß die Übertragngsvorspannung unterhalb von 1 kV bleibt, da jenseits dieses Wertes ernsthaft ein Stau zu befürchten ist. Durch diese niedrigere Übertragungsvorspannung wird der Tonerübertragungswirkungsgrad auf unterhalb von 50% verringert, was in der Praxis jedoch nicht zu Schwierigkeiten führt, da sich nahe der Vorderkante PF häufig kein Bild befindet.
Wenn das Anlegen der Übertragungsvorspannung gestoppt wird, ist es entsprechend grundsätzlich am besten, dies exakt dann vorzunehmen, wenn die Hinterkante PR des Empfangspapiers 28 den Berührungspunkt zwischen der fotoleitenden Trommel 21 und der Übertragungswalze 29 erreicht, jedoch kann ein etwas früheres Abschalten ebenfalls akzeptabel sein.
Eine Variation der voranstehend beschriebenen Tonerzufuhrunterdrückung ist in den Fig. 32(A), (B) und (C) gezeigt.
Statt die Bewegung der Magnetwalze 88 zu steuern, ist hier eine Nivellierklinge 90 zur Einstellung der Dicke des Toners auf der Entwicklerwalze um die Muffe 87 herum vorgesehen, deren Bewegung in bezug auf die Muffe 87 so gesteuert wird, daß bei der Unterdrückung der Tonerzufuhr die Nivellierklinge 90 näher an die Muffe 87 herangebracht wird, um so den Haufen von Toner 89 auf der Muffe 87 einzuebnen, wie in Fig. 32(A) gezeigt ist, wogegen bei der Bereitstellung der Tonerzufuhr die Nivellierklinge 90 von der Muffe 87 weg bewegt wird, damit sich der Haufen von Toner 89 der fotoleitfähigen Tommel 21 nähern kann, wie in Fig. 32(B) gezeigt.
Fig. 32(C) zeigt eine weitere Verbesserung dieser Variation, die dadurch erzielt wird, daß eine Entwicklervorspannungssteuerung 91 vorgesehen wird, die an die Muffe 87 angeschlossen ist. In diesem Fall wird, zusätzlich zur voranstehend beschriebenen Bewegung der Nivellierklinge 90 auch die Entwicklervorspannungssteuerung 91 so gesteuert, daß bei der Unterdrückung der Tonerzufuhr die Unterdrückungsspannung VN die nahezu gleich dem Potentialpegel der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 21 ist, an die Muffe 87 angelegt wird, um sicherzustellen, daß die Tonerzufuhr unterdrückt wird, wogegen bei der Bereitstellung der Tonerzufuhr die Versorungsspannung VB, die erheblich niedriger ist als die Unterdrückungsspannung VN, an die Muffe 87 angelegt wird.
Als ähnliche Verbesserung kann eine gesamte Muffe 87 oder sogar die Entwicklervorrichtung selbst dazu veranlaßt werden, sich bei der Unterdrückung der Tonerzufuhr von der fotoleitfähigen Trommel 21 weg zu bewegen, falls dies gewünscht ist.
Eine Variation der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 26 ist in Fig. 33 gezeigt, die besonders geeignet für einen Laserdrucker ist.
Hier ist zusätzlich zu dem Sensor 80 eine Bilddetektoreinheit 92 vorgesehen, welcher Daten bezüglich der Buchstaben und Bilder zugeführt werden, die gedruckt werden sollen, und welche die Information bezüglich der vorderen und hinteren Enden der Buchstaben und Bilder zur Verfügung stellt, die gedruckt werden sollen. Durch diese zusätzliche Information kann der Mikrocomputer 81 eine noch wirksamere Steuerung der Tonerzufuhr von der Entwicklerwalze 70 und des Anlegens der Übertragungsvorspannung von der Übertragungsvorspannungsquelle 30 durchführen, wobei die Verteilung der tatsächlich vorhandenen Buchstaben und Bilder berücksichtigt wird, die gedruckt werden sollen, statt nur die Abmessungen des Empfangspapiers.
Die soeben beschriebene Tonerzufuhrsteuerung kann die Menge an verbleibendem Toner auf der fotoleitfähigen Trommel 21 auf weniger als die Hälfte verringern, und jene auf der Übertragungswalze 29 auf weniger als 1/5. Die letztgenannte Verringerung ist so erheblich, daß Wartungspersonal nur bei regelmäßigen, periodischen Überprüfungen den angesammelten Toner entfernen muß, was den Benutzer von irgendwelchen Wartungsarbeiten in dieser Hinsicht befreit. Darüber hinaus wird offensichtlich hierdurch die Verschmutzung der Übertragungswalze 29 verringert.
Es wird darauf hingewiesen7 daß die soeben beschriebene Anwendung der Tonerzufuhrsteuerung nicht notwendigerweise auf die anderen Merkmale der früher beschriebenen elektrofotografischen Druckvorrichtung beschränkt ist, und in vorteilhafter Weise auch bei anderen Systemen eingesetzt werden kann, etwa solchen, die magnetischen Einkomponententoner verwenden, unmagnetischen Einkomponententoner, oder die eine Corona-Ladevorrichtung statt der Übertragungswalze verwenden.
Bei der voranstehenden Beschreibung der elektrofotografischen Druckvorrichtung von Fig. 16 soll der verbleibende Toner 32 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 durch die Reinigungsvorrichtung 33 entfernt werden, vor dem nächsten Druckvorgang. Unter Verwendung der Übertragungswalze 29 gemäß der vorliegenden Erfindung kann allerdings auch diese Reinigung bezüglich des verbleibenden Toners 32 ohne die Reinigungsvorrichtung 33 durchgeführt werden, wie nachstehend beschrieben ist.
Wie bereits bei den Beschreibungen verschiedener Ausführungsformen der Übertragungswalze erläutert, kann die Verwendung dieser weichen Übertragungswalze gemäß der vorliegenden Erfindung drastisch die Menge an verbleibendem Toner verringern, selbst in einer stark feuchten Umgebung. Dies führt dazu, wenn die fotoleitfähige Trommel 21 durch die Löschlampe 34 beleuchtet wird, um die negativen Ladungen 23 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 zu beseitigen, daß das Beleuchtungslicht von der Löschlampe 34 die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 21 erreichen kann, unabhängig von dem Vorhandensein des verbleibenden Toners 32 auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 21, da der restliche Toner 32 sehr dünn ist, selbst wenn er vorhanden ist. Daher kann die negative Ladung 23 auf der fotoleitfähigen Trommel 21 beinahe vollständig durch diese Beleuchtung mit der Löschlampe ausgeschaltet werden. Wenn die fotoleitfähige Trommel 21 durch die Ladevorrichtung 22 in dem folgenden Druckvorgang aufgeladen werden soll, kann entsprechend die fotoleitfähige Trommel 21 beinahe vollständig gleichmäßig aufgeladen werden, unabhängig vom Vorhandensein des verbleibenden Toners 32, und wenn die fotoleitfähige Trommel 21 daraufhin durch das Lichtsignal 24 für die Ausbildung des latenten, elektrostatischen Bildes beleuchtet werden soll, kann ein vollständiges latentes, elektrostatisches Bild erzeugt werden, da das Lichtsignal 24 die dünne Schicht aus verbleibendem Toner durchdringen kann, selbst wenn diese vorhanden ist. Diese Tatsache wird in Fig. 34 verdeutlicht, welche die Beziehung zwischen dem Übertragungswirkungsgrad und dem Potentialpegel der Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 21 nach der Laserbeleuchtung zeigt. Wie in Fig. 34 dargestellt ist, kann das Entladen der negativen Ladung 23, welches bei der Ausbildung des latenten, elektrostatischen Bildes durch das Lichtsignal 24 durchgeführt wird, wirksam mit höherem Wirkungsgrad durchgeführt werden, der dauernd infolge der Verwendung der Übertragungswalze gemäß der vorliegenden Erfindung erzielbar ist.
Infolge dieser Tatsache ist das Entfernen des verbleibenden Toners 32 vor der Aufladung durch die Ladevorrichtung 22 und der Beleuchtung mit dem Lichtsignal 24 für den nächsten Druckvorgang nicht unbedingt in der elektrofotografischen Druckvorrichtung erforderlich, welche die Übertragungswalze 29 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Tatsächlich kann die Entwicklervorrichtung 26, wie nachstehend angegeben, für die wirksame Entfernung des unnötigen Toners eingesetzt werden.
Wenn die fotoleitende Trommel 21 mit dem latenten, elektrostatischen Bild, welches durch das Lichtsignal 24 erzeugt wird, und dem restlichen Toner 32 von dem vorherigen Druckvorgang zur Entwicklervorrichtung 26 gelangt, weist jener restliche Toner 32, der nicht von dem Lichtsignal 24 beleuchtet wird, so daß die negative Ladung 23 darunter entladen wird, also jener Toner, der sich nicht auf einem Teil des neuen latenten, elektrostatischen Bildes befindet, ein Potential auf, welches niedriger ist als das Potential der Entwicklerwalze 70, die durch die Vorspannungsquelle 25 vorgespannt wird, so daß dieser verbleibende Toner an die Entwicklerwalze angezogen und hierdurch von der fotoleitfähigen Trommel 21 entfernt wird. Andererseits weist der restliche Toner 32, der so von dem Lichtsignal 24 beleuchtet wird, daß die negative Ladung 23 darunter entladen wird, also der Toner auf einem Teil des neuen latenten, elektrostatischen Bildes, ein Potential auf, das größer oder gleich dem der Entwicklerwalze ist, so daß dieser restliche Toner auf der fotoleitfähigen Trommel 21 verbleibt, aber da diese Abschnitte der fotoleitfähigen Trommel 21 ohnehin mit dem Toner von der Entwicklervorrichtung 23 versorgt werden, führt das weitere Vorhandensein des restlichen Toners zu keiner Schwierigkeit.
Auf diese Weise wird nur der restliche Toner 32, der kein Teil des neuen latenten, elektrostatischen Bildes sein wird, wirksam durch die Entwicklervorrichtung 33 entfernt, so daß ungewünschte Phänomene, wie beispielsweise Nebel, infolge des verbleibenden Toners verhindert werden können, ohne die Verwendung der Reinigungsvorrichtung 33 zum Entfernen des restlichen Toners 32.
Eine geeignete Ausbildung der Entwicklerwalze der Entwicklervorrichtung 33 wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 35 beschrieben.
Diese Entwicklerwalze 70 weist eine Muffe 71 auf1 die einen negativen Abschnitt 72 enthält, der an die negative Entwicklervorspannungsquelle 73 angeschlossen ist, und einen positiven Abschnitt 74, der an die positive Entwicklervorspannungsquelle 75 angeschlossen ist, getrennt durch Isolatoren 76a und 76b. Innerhalb dieser Muffe 71 ist eine Magnetwalze 77 vorgesehen, die sich in bezug auf die Muffe 71 in einer Richtung entgegengesetzt zu jener der fotoleitfähigen Trommel 21 drehen kann, wie durch Pfeile angedeutet ist. Die Drehung dieser Magnetwalze 77 in bezug auf die Muffe 71 veranlaßt magnetischen Toner 49 zu einer Bewegung entlang der Muffe 71. Die Dicke dieses magnetischen Toners 49 auf der Muffe 71 wird durch eine nicht gezeigte Klinge gesteuert, die um die Entwicklerwalze 70 herum an einem solchen Ort angeordnet ist, daß sie diese Steuerung der Dicke des magnetischen Toners 49 auf der Muffe 71 durchführt, bevor der magnetische Toner 49 in Berührung mit der fotoleitfähigen Trommel 21 gebracht wird. Dieselbe Klinge ist auch für die negative Aufladung des magnetischen Toners zuständig. Gelangt nunmehr der restliche Toner 32 zum positiven Abschnitt 74 der Entwicklerwalze 70, so wird der negativ geladene, restliche Toner 32 an den Positiven Abschnitt 74 angezogen, und von der fotoleitfähigen Trommel 21 zusammen mit anderem magnetischen Toner 49 weg befördert, der sich entlang der Muffe 71 bewegt, so daß er erneut als Vorrat verwendet werden kann. Wenn andererseits der Absohnitt des latenten, elektrostatischen Bildes zum negativen Abschnitt 72 der Entwicklerwalze 70 gelangt, so haftet der negativ geladene, magnetische Toner 49 elektrostatisch an dem Abschnitt des latenten, elektrostatischen Bildes an, um das sichtbare Bild zu erzeugen.
Daher können bei dieser Ausführungsform sowohl die Reinigung des restlichen Toners vom vorherigen Druck als auch die Entwicklung des neuen, latenten, elektrostatischen Bildes durch dieselbe Entwicklerwalze 70 durchgeführt werden.
Obwohl bei der letzten Ausführungsform der Entwicklerwalze 70 der verbleibende Toner 32 zum Tonervorrat zurückgeführt wird, wird dann, wenn die früher beschriebene Reinigungsvorrichtung 33 verwendet werden soll, der restliche Toner 32 gesammelt, und muß später von einem Benutzer entfernt werden. Auch der an der Übertragungswalze 29 anhaftende Toner, der durch die Übertragungswalzen-Reinigungsklinge 40 entfernt wird, wird gesammelt und muß ebenfalls später vom Benutzer entfernt werden.
Zahlreiche Modifikationen und Variationen der voranstehenden Ausführungsformen, über die bereits beschriebenen Ausführungsformen hinaus, können vorgenommen werden, ohne von den neuen und vorteilhaften Merkmalen der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollen sämtliche derartigen Modifikationen und Variationen durch den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche eingeschlossen sein.

Claims

1. Übertragungsvorrichtung für eine elektrofotografische Druckvorrichtung, bei welcher ein Tonerbild (8), welches durch Toner erzeugt wird, auf ein Empfangspapier (9) übertragen werden soll, und die Vorrichtung umfaßt:

eine Fotoleitertrommeleinrichtung (7) zum Tragen des Tonerbildes (8), welches entsprechend einem hierauf ausgebildeten, latenten, elektrostatischen Bild erzeugt wird;

eine Übertragungswalzeneinrichtung (5), welche in Berührung mit der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) gelangt, um die Übertragung des Tonerbildes (8) auf das Empfangspapier (9) durchzuführen, wobei das Empfangspapier (9) zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) befördert wird; und

eine Übertragungsvorspannungsquelleinrichtung (10) zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung, welche die Übertragung des Tonerbildes (8) hervorruft, an die Übertragungswalzeneinrichtung (5); wobei die Übertragungswalzeneinrichtung (5) aufweist:

eine äußerste Widerstandsschicht (1), welche in Berührung mit dem Empfangspapier (9) gelangt;

eine flexible, leitende Schicht (2), die innerhalb und in gegenüberliegendem, elektrischen Kontakt mit der Widerstandsschicht (1) vorgesehen ist;

eine elastisch verformbare, elastische Schwammgummischicht (3) innerhalb der leitfähigen Schicht (2);

eine metallische Welle (4), innerhalb der elastischen Schwammgummischicht (3), an welche die Übertragungsvorspannung angelegt wird; und

einen elastisch verformbaren, leitfähigen Abschnitt (61, 6b), welcher elektrisch die metallische Welle (4) und die flexible, leitfähige Schicht (2) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei weicher die Widerstandsschicht (1) einen Widerstand pro Flächeneinheit in einem Bereich von 1 x 10&sup7; bis 1 x 10¹&sup0; X x cm² aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Widerstandsschicht (1) einen Widerstand pro Flächeneinheit in einem Bereich von 1 x 10&sup8; bis 5 x 10&sup8; X x cm² aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die leitfähige Schicht (2) einen Volumenwiderstand von weniger als 10&sup6; X x cm aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die leitfähige Schicht (2) einen Volumenwiderstand von weniger als 10&sup6; X x cm aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die elastische Schwammgummischicht (3) eine Dicke aufweist, die nicht geringer ist als das Zehnfache der Summe der Dicken der Widerstandsschicht (1) und der leitfähigen Schicht (2).

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die elastische Schwammgummischicht (3) eine Dicke von mehr als 2 mm aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die elastische Schwammgummischicht (3) eine Gummihärte aufweist, die geringer ist als entsprechend 30º des japanischen Industriestandards, und die Übertragungswalzeneinrichtung (5) zur Berührung mit der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) mit einem Druck in einem Bereich von 20 bis 300 g/cm² ausgelegt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Übertragungswalzeneinrichtung (5) zur Berührung mit der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) unter einem Druck in einem Bereich von 100 bis 200 g/cm² ausgelegt ist.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Widerstandsschicht (1) eine Kunstharzbogenstruktur aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die elastische Schwammgummischicht (3) eine kontinuierliche Schaumstruktur aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Übertragungswalzeneinrichtung (5) weiterhin eine leitfähige Gummischicht (12) zwischen der leitfähigen Schicht (2) und der elastischen Schwammgummischicht (3) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Oberfläche der Übertragungswalzeneinrichtung (5) keine Einbuchtung mit einer größeren Tiefe als 12 um aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die Oberfläche der Übertragungswalzeneinrichtung (5) keine Einbuchtung mit einer größeren Tiefe als 5 um aufweist.

15. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Oberfläche der Übertragungswalzeneinrichtung (5) keine Einbuchtung mit einer größeren Tiefe als 20 um aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Übertragungswalzeneinrichtung (5) weiterhin ein verlängertes Teil (1/13a, 13b) aufweist, welches einen Widerstand aufweist, der nicht geringer als jener der Widerstandsschicht (1) ist, und sich in einer Richtung entlang der Drehachse der Übertragungswalzeneinrichtung (5) so erstreckt, daß es in dieser Richtung länger ist als die leitfähige Schicht (2).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher das verlängerte Teil (1/13a, 13b) länger in der Richtung entlang der Drehachse der Übertragungswalzeneinrichtung (5) als die leitfähige Schicht (2) um eine Länge in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm an beiden Enden ist.

18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Widerstandsschicht (1) einen Widerstand aufweist, der mit steigendem Atmosphärendampfdruck abnimmt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei welcher der Widerstand der Widerstandsschicht (1), multipliziert mit einer Dicke der Widerstandsschicht (1), einen Wert in einem Bereich von 1 x 10&sup7; bis 1 x 10&sup9; X x cm² annimmt, wenn der Atmosphärendampfdruck in einem Bereich von 10 bis 40 mb liegt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, bei welcher die Widerstandsschicht (1) aus Vinylidenfluorid besteht.

21. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, welche weiterhin nicht zusammendrückbare und isolierende Führungsringeinrichtungen (18a, 18b) aufweist, die in Berührung mit der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) stehen und an beiden Seiten der Übertragungswalzeneinrichtung (5) angebracht werden sollen, um die Drehbewegung der Fotoleitertrommeleinrichtung (7) auf die Übertragungswalzeneinrichtung (5) zu übertragen, wobei der Radius der Führungsringeinrichtungen (18a, 18b) geringer ist als jener der Übertragungswalzeneinrichtung (5).

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher der Radius der Führungsringeinrichtung (18a, 18b) um nicht mehr als 300 um geringer ist als jener der Übertragungswalzeneinrichtung (5).

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, bei welcher der Radius der Führungsringeinrichtung (18a, 18b) um nicht mehr als 150 um geringer ist als jener der Übertragungswalzeneinrichtung (5).

24. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Übertragungsvorspannung in gepulster Form angelegt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei welcher die Übertragungsvorspannung in gepulster Form eine Impulsbreite im Bereich zwischen 0,2 sec und 4 pisec aufweist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei welcher die Übertragungsvorspannung in gepulster Form eine Impulsbreite in einem Bereich zwischen 20 msec und 1 msec aufweist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 24, 25 oder 26, bei welcher die Übertragungsvorspannung in gepulster Form zumindest zweimal während eines Zeitraums pulsiert, in welchem ein Punkt auf dem Empfangspapier (9/28) durch den Berührungsbereich zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) gelangt.

28. Vorrichtung nach Anspruch 24, 25 oder 26, bei welcher eine Übertragungsvorspannungsquelleneinrichtung (10/30) vorgesehen ist, die mit einem einstellbaren Widerstand (35) zum Schutz gegen zu hohen Strom versehen ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 24, bei welcher eine Quelle für eine Übertragungsvorspannung in gepulster Form vorgesehen ist, die eine Wechselspannung, vorgespannt durch eine Gleichspannung, ist.

30. Elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Übertragungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei weiterhin vorgesehen ist:

eine Steuerladeeinrichtung (36), die um die Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) angeordnet ist, um den Toner auf der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) aufzuladen; und

eine Reinigungsvorrichtung (33), die um die Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) herum angeordnet ist, um den Toner auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) nach der Übertragung zu entfernen; wobei der Übertragung eine Walzenreinigung folgt, bei welcher Toner auf der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) durch die Steuerladeeinrichtung (36) aufgeladen wird, und dann die Übertragungsvorspannung von der Übertragungsvorspannungsquelleneinrichtung (10/30) angelegt wird.

31. Elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Übertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, wobei weiter vorgesehen ist:

eine Hauptladeeinrichtung (22) zum Aufladen der Fotoleitertrommeleinrichtung;

eine Steuerladeeinrichtung (36), die um die Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) herum angeordnet ist, um den Toner auf der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) aufzuladen; und

eine Reinigungsvorrichtung (33), die um die Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) herum angeordnet ist, um den Toner auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) nach der Übertragung zu entfernen; wobei der Übertragung eine Walzenreinigung folgt, bei welcher Toner auf der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) durch den Steuerlader (36) aufgeladen wird, und die Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) durch die Hauptladeeinrichtung (22) so aufgeladen wird, daß der Potentialpegel der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) niedriger ist als jener der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29).

32. Gerät oder Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem weiterhin eine Übertragungswalzen-Reinigungsklingeneinrichtung (40) vorgesehen ist, die in Berührung mit der Oberfläche der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) gelangt um die Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) vom Toner zu reinigen, und die Klingeneinrichtung (40) einen Drehpunkt aufweist, der so angeordnet ist, daß er in einer Seite näher an der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) in bezug auf eine Tangentenlinie der Oberfläche der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) liegt, an einem Ort, an welchem die Klingeneinrichtung (40) in Berührung mit der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) gelangt.

33. Gerät oder Vorrichtung nach Anspruch 32, bei welcher der Drehpunkt der Klingeneinrichtung (40) in einer Drehrichtung der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) in bezug auf den Ort vorher angeordnet ist, an welchem die Klingeneinrichtung (40) in Berührung mit der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) gelangt.

34. Gerät oder Vorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, bei welcher die Klingeneinrichtung (40) ein Halterungsteil (42) aufweist, welches nicht gerade ist, wobei von außen auf die Klingeneinrichtung (40) ein Druck gegen die Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) ausgeübt wird.

35. Gerät oder Vorrichtung nach Anspruch 32, 33 oder 34, bei welcher ein Liniendruck zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Klingeneinrichtung (40) geringer ist als jener zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) um nicht weniger als 5 g/cm.

36. Gerät oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 32 bis 35, bei welcher ein Liniendruck zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Klingeneinrichtung (40) in einem Bereich von 10 bis 35 g/cm liegt.

37. Elektrofotografische Druckvorrichtung mit einer Übertragungsvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei weiter vorgesehen ist:

eine Entwicklereinrichtung (27) zum Zuführen von Toner an das latente, elektrostatische Bild auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21);

eine Sensoreinrichtung (80) zur Erfassung eines Bereichs, welchem der Toner von der Entwicklereinrichtung (26) zugeführt werden soll; und

eine Tonersteuereinrichtung (81) zum Steuern der Entwicklereinrichtung (26) auf solche Weise, daß Toner nur dem Bereich zugeführt wird, der von der Sensoreinrichtung (80) erfaßt wird.

38. Vorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher weiterhin eine Übertragungssteuereinrichtung (81) vorgesehen ist, um die Übertragungsvorspannungsquelleneinrichtung (10/30) so zu steuern, daß die Übertragungsvorspannung nur dann angelegt wird, wenn der Bereich mit dem Toner zur Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) gelangt.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Steuerung durch die Übertragungssteuereinrichtung (81) so ist, daß das Anlegen der Übertragungsvorspannung beginnt, nachdem eine Vorderkante des Empfangspapiers (9/28) sich um eine vorbestimmte Entfernung von einem Berührungspunkt zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29> und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) bewegt hat.

40. Vorrichtung nach Anspruch 38, bei welcher die Steuerung durch die Übertragungssteuereinrichtung (81) so erfolgt, daß die Übertragungsvorspannung von Null aus erhöht wird, bevor die Vorderkante des Empfangspapiers (9/28) den Berührungspunkt zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) erreicht, auf einen Wert ungleich Null, nachdem die Vorderkante des Empfangspapiers (9/28) sich um eine vorbestimmte Entfernung gegenüber dem Berührungspunkt zwischen der Übertragungswalzeneinrichtung (5/29) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) bewegt hat.

41. Vorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher die Entwicklereinrichtung (26) eine drehbare Magnetwalzeneinrichtung (88) aufweist, um einen lokalisierten Haufen des Toners (89) zu erzeugen, und bei welcher die Tonersteuereinrichtung (81) die Magnetwalzeneinrichtung (88) so steuert, daß die Entfernung zwischen dem lokalisierten Haufen des Toners (89) und der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) geändert wird.

42. Vorrichtung nach Anspruch 37, bei welcher die Entwicklereinrichtung (26) eine Muffe (87) aufweist, von welcher der Toner zugeführt wird, und eine Nivellierklingeneinrichtung (90), die um die Muffe (87) herum angeordnet ist, um die Menge an Toner auf der Muffe (87) zu begrenzen, und bei welcher die Tonersteuereinrichtung (81) die Nivellierklingeneinrichtung (90) so steuert, daß die Menge an Toner auf der Muffe (87) geändert wird.

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, bei welcher die Entwicklereinrichtung (26) weiterhin eine selektive Vorspannungseinrichtung (91) aufweist, um eine ausgewählte Vorspannung an die Muffe (87) anzulegen, und bei welcher die Tonersteuereinrichtung (81) auch die selektive Vorspannungseinrichtung (91) so steuert, daß der Potentialpegel der Muffe (87) geändert wird.

44. Übertragungsgerät oder Druckvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem bzw. welcher die Übertragungswalzeneinrichtung (5) eine Außenoberfläche aufweist, die in Berührung mit dem Empfangspapier (9) gelangt, und die einen Widerstand aufweist, der mit wachsendem Atmosphärendampfdruck absinkt.

45. Gerät oder Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei weiter vorgesehen ist:

eine Entwicklereinrichtung (26) zur Zufuhr von Toner zum latenten, elektrostatischen Bild auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21); und

eine Vorspannungseinrichtung (25), um der Entwicklereinrichtung (26) eine solche Vorspannung zu geben, daß der restliche Toner, der von einem vorherigen Druck auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) verbleibt, und welcher nicht auf einem neuen latenten Bild liegt, welches auf der Fotoleitertrommeleinrichtung (7/21) erzeugt wird, in Richtung auf die Entwicklereinrichtung (26) angezogen wird.

46. Gerät oder Vorrichtung nach Anspruch 45, bei welchem bzw. welcher die Entwicklereinrichtung (26) eine Entwicklerwalze (70) aufweist, die einen positiven Muffenabschnitt (70) und einen negativen Muffenabschnitt (72) aufweist, wobei die Vorspannungseinrichtung (25) eine positive Vorspannungsquelle (75) aufweist, die an den positiven Muffenabschnitt (74) angeschlossen ist, und eine negative Vorspannungsquelle (73), die an den negativen Muffenabschnitt (72) angeschlossen ist.