DE69201922T2

DE69201922T2 - Apparat und Methode zum Übertragen von Toner auf ein Blattsubstrat.

Info

Publication number: DE69201922T2
Application number: DE69201922T
Authority: DE
Inventors: Gopal C. Houston Tx 77095 Bhagat
Original assignee: Compaq Computer Corp
Current assignee: Compaq Computer Corp
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2012-01-31
Also published as: EP0523234A1; BR9204110A; AU645185B2; AU1334492A; ATE120865T1; EP0523234B1; US5119141A; JPH05504427A; WO1992014194A1; CA2078868C; CA2078868A1; DE69201922D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Druck- und Kopiervorrichtungen und betrifft insbesondere die Übertragung von Toner von einer sich drehenden Photoleiterwalze auf Papiermaterial, das durch Einen elektrophotographischen Drucker bzw. Kopierer funktionell zugeführt wird.

Beschreibung verwandter Technik

Bei herkömmlichen elektrophotographischen Bildwiedergabegeräten, wie beispielsweise Druckern und Kopierern wird ein Tonermaterial auf entladene Seitenflächenabschnitte einer ansonsten negativ geladenen sich drehenden Photoleiterwalze aufgetragen. Wenn diese mit Toner bedeckten Walzenoberflächenabschnitte nahe an eine Seitenfläche eines Papierblattes gedreht werden, das durch das Gerät geführt wird, wird Toner von den entladenen "Bild"-Bereichen der Walze durch eine positiv geladene Corotronvorrichtung, die nahe der gegenüberliegenden Seite des Papierblattes angeordnet ist, elektrisch auf das Papier angezogen. Das Blatt wird dann durch eine Erwärinungsvorrichtung geleitet, die den übertragenen Toner thermisch auf dem Papier fixiert.
Obwohl Corotronvorrichtungen die herkömmliche und weit verbreitete Einrichtung zum elektrischen Übertragen von Toner von der Photoleiterwalze auf das mit Toner zu bedruckende Papiermaterial sind, weisen sie eine Reihe von bekannten Problemen, Beschränkungen und Nachteilen auf. So erzeugen beispielsweise corotrone während des Betriebes Ozon, wodurch eine potentielle Gesundheitsgefahr für die Bediener der Geräte entsteht, in die sie integriert sind. Darüber hinaus erfordern Corotrone relativ große Energiernengen, da ihre elektrische Anziehungskraft, die Toner von der Photoleiterwalze auf den Papierbogen anzieht, erzeugt wird, indem die Luft ionisiert wird, die sich in dem Spalt zwischen dem Cortron und der Photoleiterwalze befindet.
Eine weitere Beschränkung, iie mit dem Einsatz von Corotronen auf diesem Gebiet verbunden ist, besteht darin, daß sie relativ uneffektiv bei der Übertragung von Toner von der Walze auf das Papier arbeiten. So werden beispielsweise durch das typische Corotron lediglich 70 bis 75% der Gesamtmenge des für ein bestimmtes zu bedruckendes Blatt auf die Walze aufgetragenen Toners tatsächlich auf das Papier übertragen. Der Toner, der auf der Walze verbleibt, nachdem das Blatt bedruckt worden ist, wird automatisch von der Walze abgeschabt, fällt in ein Tonerauffanggehäuse und wird später entsorgt.
Dieser relativ niedrige Tonerübertragungswirkungsgrad des typischen Corotrons nimmt mit der Zeit aufgrund der unvermeidbaren Verunreinigung des Corotronladungsdrahtes durch Staub, Feuchtigkeit und umherschwebende Tonerteilchen, die sich in Stillstandszeiten des Gerätes an dem Draht ablagern und daran haften, schnell ab. Umherschwebender Toner und Staub, die sich mit der Zeit auf der Cortronabschirmkonstruktion absetzen, werden ebenfalls auf unerwünschte Weise auf die Rückseiten von Papierblättern gerieben, die durch das Gerät transportiert werden, wodurch unansehnliche Streifen auf dem das Gerät verlassenden Papiermaterial zurückbleiben.
Es ist bekannt, daß elektrophotographische Bildwiedergabegräte, wie beispielsweise Drucker und Kopierer anfällig dafür sind, mit schwankender Qualität zu drucken, was durch Veränderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit bewirkt wird. Das herkömmliche Verfahren zum Ausgleich dieser Druckqualitätschwankungen besteht darin, die "Hell/Dunkel"-Einstellung des Gerätes probeweise zu verändern, bis zufriedenstellende Druckqualität erreicht ist. Diese manuelle Einstellung des Gerätes zum Ausgleich der Feuchtigkeitsschwankungen bedeutet natürlich eine Verschwendung von Zeit, Energie, Papier und Toner.
Aus dem obenstehenden ist leicht ersichtlich, daß es wünschenswert wäre, eine verbesserte Vorrichtung und verbesserte Verfahren zum Übertragen von Toner von der Walze auf das Papier in elektrophotographischen Bildwiedergabegeräten zu schaffen, die die obenerwähnten Probleme, Beschränkungen und Nachteile aufheben oder zumindest wesentlich verringern, die bisher mit dem Einsatz von Tonerübertragungscorotronen verbunden waren. Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine derartige verbesserte Vorrichtung und verbesserte Verfahren zu schaffen.
EP-A-0339673 und EP-A-331897 offenbaren Tonerbildübertragungsvorrichtungen mit geladenen Mehrschicht-Übertragunswalzen.
US-A-3837741 offenbart eine Steuerungsanordnung für die Spannungszufuhr zur Übertragungswalze, und US-A-3877416 offenbart eine feuchtigkeitsregulierte Übertragungsvorrichtung für Drucker.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Übertragen von Toner von einem Außenflächenabschnitt eines tonertragenden Elementes auf einen Seitenflächenabschnitt eines in einem elektrophotographischen Bildwiedergabegerät zu bedruckenden Blattelementes geschaffen, wobei die Vorrichtung umfaßt:
ein elektrisch ladbares Anziehelement;
eine Einrichtung, die das Blattelement zwischen dem tonertragenden Element und dem Anziehelement preßt;
eine Gleichspannungsquelle, die mit dem Anziehelement verbunden ist und eine toneranziehende Vorspannung an das Anziehelement anlegt; und
eine Einrichtung, die Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit ausgleicht; dadurch gekennzeichnet, daß:
die Gleichspannungsguelle über einen Regelwiderstand mit dem Anziehelement verbunden ist.; und
die ausgleichende Einrichtung eine Einrichtung einschließlich eines Motors einschließt, die die Einstellung des Regelwiderstandes in Reaktion auf erfaßte Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der der Toner ausgesetzt ist, automatisch verändert.
Es wird des weiteren ein entsprechendes Verfahren geschaffen.
Bei der Umsetzung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird gemäß einer bevorzugten Ausführung derselben die corotronvorrichtung, die herkömmlicherweise eingesetzt wird, um Toner elektrisch von einer sich drehenden, elektrisch geladenen Photoleiterwalze auf ein Blatt Papiermaterial, das durch ein elektrophotographisches Bildwiedergabegerät, wie beispielsweise einen Drucker oder Kopierer transportiert wird, anzuziehen, durch eine elektrostatisch ladbare Anziehrollenkonstruktion ersetzt.
Die Rollenkonstruktion ist parallel gegenüber der Walze angeordnet und wird elastisch in Druckkontakt damit gedrückt, so daß die angetriebene Drehbewegung der Walze die Rollenkonstruktion in einer entgegengesetzten Drehrichtung antreibt. Während der Drehung der Rollenkonstruktion und der Walze wird eine elektrische Vorspannung, die der Walzenladungspolarität entgegengesetzte Polarität aufweist, an die Rollenkonstruktion angelegt, und das durch die Maschine transportierte Papiermaterial wird zwischen und durch die sich gegenläufig drehende Rollenkonstruktion und die Walze hindurchgeleitet.
Wenn ein bestimmtes Blatt des Papiermaterials zwischen der Rollenkonstruktion und der Walze hindurchläuft, wird durch eine einzigartige Kombination von mechanischer Druckkraft und elektrischer Anziehungskraft Toner sehr effektiv von den mit Toner bedeckten Seitenflächen-"Bild"-Bereichen der Walze auf die Seite des Blattes übertragen, die der Walze zugewandt ist. Das heißt, die Pollenkonstruktion preßt das Papier unter Druck an die Walzenbildbereiche, während die entgegengesetzt geladene Rollenkonstruktion den Toner elektrisch von der Walze auf das gepreßte Blatt treibt.
Verglichen mit der Corotrorivorrichtung, die sie auf einzigartige Weise ersetzt, weist die Anziehrolle eine Reihe von überaus wünschenswerten Vorteilen auf. So erzeugt sie beispielsweise in Funktion keine wahrnehmbare Ozonmenge, sie verbraucht erheblich weniger Energie als ein Corotron und sie gewährleistet einen erheblich verbesserten Wirkungsgrad der Übertragung des Toners von der Walze auf das Papier. Darüber hinaus nimmt der Tonerübertragungswirkungsgrad der Anziehrolle im Laufe der Zeit weniger ab, und die Rolle neigt weniger dazu, die Rückseite des Papiers mit Toner zu verschmieren, der sich in Stillstandszeiten des Gerätes an der Rolle abgesetzt hat.
Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Anziehrollenkonstruktion auf eine wahlweise veränderliche Spannung elektrisch vorgespannt, und es ist eine Feuchtigkeitsausgleichseinrichtung vorhanden, die den Betrag dieser Spannung in Reaktion auf erfaßte Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der der Toner ausgesetzt ist, verändert. Auf diese Weise wird die elektrische Toneranziehungskraft in der Rollenkonstruktion automatisch als eine vorgegebene Funktion der erfaßten Feuchtigkeit verändert, um Druckqualitätsschwankungen zu verringern, die durch Änderung der Feuchtigkeit hervorgerufen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 (Stand der Technik) ist eine stark schematische Schnittansicht eines beispielhaften Laserdruckers, bei dem eine Übertragungscorotronvorrichtung verwendet wird, um Toner von der Seite einer sich drehenden Photoleiterwalze auf eine Seitenfläche von Papiermaterial, das funktionell durch den Drucker transportiert wird, elektrisch anzuziehen;
Fig. 2 ist eine stark scheinatische Schnittansicht eines beispielhaften verbesserten Laserdruckers, der Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert und bei dem eine elektrostatisch geladene Anziehwalze anstelle des in Fig. 1 gezeigten Übertragungscorotrons eingesetzt wird, um die Übertragung von Toner von der Photoleiterwalze auf das Papiermaterial, das durch den Drucker transportiert wird, effektiver auszuführen;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht der Anziehrolle und einer damit verbundenen Tragevorrichtung in vergrößertem Maßstab;
Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Anziehwalze entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 in vergrößertem Maßstab; und
Fig. 5 ist eine schematiscbe Darstellung beispielhafter Bauteile, die eingesetzt werden, um die Feuchtigkeitsausgleichseinrichtung herzustellen, die in den Drucker in Fig. 2 schematisch integriert ist.

Ausführliche Beschreibung

In Fig. 1 ist schematisch ein herkömmliches elektrophotographisches Bildwiedergabegerät, beispielhaft in Form eines Laserdruckers 10, dargestellt, das ein Gehäuse 12 enthält, in dem eine Photoleiterwalze 14 durch eine geeignete Antriebseinrichtung 16 drehend, in der dargestellten Richtung im Uhrzeigersinn, angetrieben wird. Während der Drehbewegung der Trommel 14 passiert jeder Umfangsaußenseitenabschnitt derselben nacheinander eine Scorotronladeeinheit 18, einen digital gesteuerten Laserstrahl 20, eine sich drehende Magnetbürstenwalze 22, die in einem Entwicklersumpf 24 angeordnet ist, ein Übertragungscorotron 26, das nach unten von der Unterseite der Walze durch einen Luftspalt 28 getrennt ist, den Schabeklingenabschnitt 30 eines Tonerauffanggehäuses 32, sowie eine Entladungslampe 34.
Während sich die Walze 14 dreht, werden Papierblätter 36 von einem Stapel, der in einer entsprechenden Papierkassette 38 liegt, nach links durch das Gehäuse 12 von einem herkömmlichen Papiertransportsystem, das eine Papierzufuhrwalze 40 mit einem im allgemeinen D-förmigen Querschnitt sowie ein Paar sich gegenläufig drehender Ausrichtklemmwalzen 42 und 44 einschließt, transportiert. Durch die angedeutete, angetriebene Drehbewegung der Transportwalze 40 im Uhrzeigersinn wird das oberste Papierblatt im Stapel derselben zwischen die Klemmwalzen 42, 44 nach links bewegt, die das Blatt durch den Corotronluftspalt 28 nach links transportieren. Auf eine weiter unten beschriebene Weise wird ein Tonermaterial auf die Oberseite des Papierblattes übertragen, das sich nach links durch den corotronspalt bewegt, um das gewünschte Bild auf dem Bogen herzustellen. Die bedruckten Blätter 36, die den Corotronspalt 28 links verlassen, werden durch eine herkömmliche heiße Druckwalzenfixiereinrichtung 46 geleitet, die beim Passieren der Fixiereinrichtung den aufgetragenen Toner thermisch und mechanisch fixiert. Die bedruckten Blätter, die die Fixiereinrichtung 46 verlassen, fallen in ein geeignetes Auffangfach 48 für bedrucktes Papier.
Die Funktion der sich drehenden Walze 14 ist herkömmlich und wird im folgenden kurz beschrieben. Jeder Umfangsaußenflächenabschnitt der Walze 14, der unter der Ladeeinheit 18 hindurchläuft, wird negativ aufgeladen, und wenn der Walzenflächenabschnitt unter dem auftreffenden Laserstrahl 20 hindurchläuft, werden bestimmte Bereiche desselben entladen, wodurch die "Bild"-Bereiche der Walzenoberfläche erzeugt werden, die später die dunklen Bildbereiche auf dem sich nach links bewegenden Papiermaterial 36 erzeugen. Wenn der Walzenflächenabschnitt an dar sich gegenläufig drehenden Magnetwalze 22 entlang gedreht wird, gibt die Walze 22 eine Menge Entwickler 50, der sich in dem Sumpf 24 befindet, in die Nähe des Walzenseitenflächenabschnitts ab. Der negativ geladene Walzenseitenflächenabschnitt zieht eine Menge Tonerbestandteil aus dem Entwicklermaterial auf die Bildbereiche der Walze an. Die mit Toner bedeckten Bildflächen auf dem Walzenseitenflächenabschnitt werden anschließend in eine Position direkt oberhalb des Übertragungscorotrons 26 gedreht. Das corotron 26 erzeugt eine positive Ladung in dem Luftspalt 28, die, wie dies bereits beschrieben wurde, wenn ein bestimmtes Papierblatt 36 nach links durch den Spalt läuft, Toner von den Bildbereichen auf die Oberseite des Papierblattes anzieht.
Wenn der Walzenseitenflächenabschnitt an dem Corotron 26 vorbeigedreht wird, wird verbliebener Toner durch die Klinge 30 von dem Flächenabschnitt abgeschabt, wobei der abgeschabte Toner in das Auffanggehäuse 32 fällt. Schließlich wird, wenn der nunmehr gereinigte Walzenseitenflächenabschnitt unter der Lampe 34 hindurchläuft, der Seitenflächenabschnitt elektrisch entladen und steht somit für die gleichmäßige Wiederaufladung durch das Scorotron 18 für den nächsten Bildzyklus zur Verfügung.
Das Übertragungscorotron 26 umfaßt eine im allgemeinen wannenförmige Abschirmungskonstruktion 52, die eine Oberseitenöffnung aufweist, die der Unterseite der Walze 14 zugewandt und über ihre Länge durch ein Paar Oberseitenränder 54 und 56 begrenzt ist. Entlang der Innenseite der Abschirmung 52 verläuft in Längsrichturg in der Nähe ihrer offenen Oberseite ein Drahtelement 58, das in Funktion des Gerätes positiv geladen wird und die elektrische Anziehungskraft erzeugt, die Toner von der sich drehenden Walze 14 auf die Oberseiten von Papierblättern 36 nach unten zieht, die den Corotronspalt 28 nach linke passieren.
Obwohl es sich um eine herkömmliche Einrichtung handelt und sie weitverbreitet eingesetzt wird, um in elektrophotographischen Bildwiedergabegeräten Toner von Photoleiterwalzen auf Papiermaterial zu übertragen, weist das Corotron 26 eine Vielzahl von bekannten Problemen, Beschränkungen und Nachteilen auf. So wird durch corotron 26 beispielsweise, da es seine elektrische Toneranziehungskraft durch Ionisierung des Luftspalts 28 erzeugt, unvorteilhafterweise Ozon gebildet, das eine potentielle Gesundheitsgefahr für die Bediener des Gerätes 10 darstellt. Darüber hinaus weist das Corotron 26 einen relativ hohen Energieverbrauch auf, das heißt, sein Draht 58 ist normalerweise auf eine positive Spannung in der Größenordnung von 5.000 Voit geladen.
Darüber hinaus erfüllt das Corotron 26 trotz seiner hohen Betriebsspannung seine Aufgabe der elektrischen Übertragung von Toner von der Walze 14 auf die Papierblätter 36 nicht mit besonders hohem Wirkungsgrad. So kann beispielsweise ein Übertragungscorotron, wie das Corotron 26, wenn es neu installiert ist, normalerweise nur ungefähr 70% bis 75% des auf der Walze befindlichen und für die Übertragung auf ein bestimmtes Papierblatt 36 zur Verfügung stehenden Toners auf ein Papierblatt anziehen. Die verbleibenden 25% bis 30% des Toners, die nach dem Bedrucken des Bogens 36 auf der Walze verbleiben, werden durch die Klinge 30 abgeschabt, die sich in dem Gehäuse 32 befindet und sind effektiv verloren. Dieser anfänglich niedrige Tonerübertragungswirkungsgrad des herkömmlichen Cortrons 26 verringert sich darüber hinaus recht schnell durch Verunreinigung seines Ladedrahtes 58, die durch Ablagerung von Schmutz, Feuchtigkeit, Staub und umherschwebenden Toner bei Stillstandszeiten des Gerätes verursacht wird.
Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und umherschwebender Toner in dem Gehäuse 12 neigen des weiteren dazu, sich bei Stillstandszeiten des Gerätes an den nichtgeladenen oberen Seitenrandabschnitten 54, 56 der Corotronabschirmung 52 abzulagern. Dieser Staub, Schmutz und Toner an den Rändern 54, 56 wird unvorteilhafterweise auf die Rückseiten der Blätter 36 gewischt, die später in Funktion des Gerätes den Corotronspalt 28 passieren, wodurch es zur unansehnlicher Streifenbildung auf den Bögen kommt.
Ein weiteres Problem, das dem herkömmlichen Gerät 10 aufgrund des Einsatzes des Übertragungscorotrons 26 innewohnt, besteht in der Anfälligkeit für Bildqualitätsschwankungen, die durch Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit verursacht werden, der der Toner in dem Gehäuse 12 ausgesetzt ist. Das heißt, die effektive elektrische Toneranziehungskraft des Konstantspannungscorotrons 26 und damit sein Tonerübertragungswirkungsgrad schwanken unvorteilhafterweise in Reaktion auf Änderungen der Feuchtigkeit. Das herkömmliche Verfahren des Ausgleichs dieser Druckgualitätsschwankungen ist eine probeweise Verstellung der "Hell/Dunkel"-Bildsteuerung des Gerätes, wodurch es wohl zur Verlängerung der Druckzeit als auch zu Papierverschwendung kommt.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes elektrophotographisches Bildwiedergabegerät, beispielhaft in Form eines Laserdruckers 10a, bei dem die obenerwähnten Probleme, Beschränkungen und Nachteile des Übertragungscorotrons im wesentlichen dadurch aufgehoben werden, daß das Corotron 26 weggelassen und durch eine elektrostatisch ladbare Anziehrollenkonstruktion 60 ersetzt wird. Abgesehen von seiner einzigartigen Übertragungskonstruktion für Toner von der Walze auf das Papier und seiner Funktion, die im folgenden ausführlich beschrieben werden, ist das Gerät 10a hinsichtlich seiner Konstruktion und Funktion mit dem in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Gerät identisch. Dementsprechend sind, um den Vergleich zu erleichtern, die Bauteile des verbesserten Gerätes 10a, die mit denen des herkömmlichen Gerätes 10 identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei sie mit einem Index "a" versehen wurden.
Die Anziehrollenkonstruktion 60 enthält, wie am besten in Fig. 3 und 4 dargestellt, eine längliche, elektrisch leitende Welle 62 (beispielsweise aus Metall), die koaxial von einem röhrenförmigen, radial außenliegenden Rollenkörper 64 umgeben ist, der mit einem geeigneten, elektrisch leitenden Klebstoff 66 fest an der Welle 62 angebracht ist (oder aus einem Stück mit der Welle geformt ist). Die Rollenkonstruktion 60 ist unterhalb und in Längsrichtung parallel zur Unterseite der Walze 14a, angeordnet, wobei die äußeren Enden der Rollenwelle 62 fest in vertikalen Schlitzen 68 aufgenommen sind, die in geeigneten unteren Tragekonstruktionen 70 ausgebildet sind. Der halbleitende äußere Rollenkörper 64 wird mittels zweier gespannter Spiralfederelemente 72 (Fig. 3), die an ihren einander gegenüberliegenden Enden mit den äußeren Wellenenden und geeigneten oberen Tragekonstruktionen 74 verbunden sind, elastisch in Druckkontakt mit der Unterseite der Walze 14a (beispielsweise mit einer Kontaktkraft von ungefähr 0,5 lbs bis ungefähr 2,0 lbs) gespannt. Der Reibkontakt zwischen dem Rollenkörper 64 und der Unterseite der sich drehenden Walze 14a bewirkt, wie dargestellt, daß die Rollenkonstruktion 60 durch die drehend angetriebene Walze 14a durch Reibung entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wobei es zu keinem Schlupf zwischen Walze 14a und der Rollenkonstruktion 60 kommt.
Der dargestellte Rollenkörper 64 besteht aus einem elastischen, im allgemeinen elektrisch halbleitenden Schaummaterial, wie es beispielsweise von Uniroyal Corporation unter dem Handelsnamen "ENSOLITE CEC FOAM" hergestellt wird. Es können jedoch auch andere elektrostatisch ladbare elastische Schaummaterialien, wie beispielsweise Polyurethanschaum, verwendet werden, wenn dies gewünscht wird. Darüber hinaus können auch massive elektrostatisch ladbare Materialien, wie beispielsweise Gummi oder Neopren eingesetzt werden, um den Rollenkörper 64 herzustellen, wenn dies gewünscht wird.
In Fig. 2 und 3 ist zu sehen, daß die Anziehrollenkonstruktion 60 mittels einer herkömmlichen geerdeten Gleichspannungsquelle 76, die mit der Rollenkonstruktion 60 über einen Kupferkontaktstreifen 78 (Fig. 3), der mit einem Ende der Rollenwelle 62 gleitend in Kontakt ist, und einen Regelwiderstand 80, der sich zwischen der Spannungsquelle 76 und dem Kontaktstreifen 78 befindet, verbunden ist, elektrostatisch auf eine wahlweise veränderbare positive Spannung (beispielsweise im Bereich von +300 Volt bis +500 Volt) geladen wird. Der Regelwiderstand 80 hat einen stationären Widerstandsabschnitt 82, der funktionell mit einem beweglichen Kontaktelement 84 in Kontakt ist.
Während der Funktion des verbesserten Gerätes 10a werden die Papierblätter 36a zwischen und durch die Walze 14 und den Rollenkörper 64 transportiert, die miteinander in Druckkontakt sind und einander entgegengesetzt geladen sind. Wenn jeder Bogen 36a den Rollenkorper und die Walze passiert, wird auf seine Oberseite durch eine einzigartige Kombination von mechanischer Druckkraft, die durch den Rollenkörper 64 auf das Blatt ausgeübt wird, und einer elektrischen Anziehungskraft, die durch den positiv geladenen Rollenkörper 64 ausgeübt wird, und die Toner von der Walze auf die Oberseite des Blattes elektrisch anzieht, Toner von der Walze übertragen. Die Federelemente 72 erhalten die mechanische Druckkraft auf das Papierblatt 36a elastisch aufrecht und gleichen darüber hinaus automatisch Unterschiede der Dicke des jeweiligen Papiermaterials aus, da die Rollenkonstruktion 60 leicht nach unten bewegt werden kann, wenn dickeres Papiermaterial vorliegt.
Der Einsatz der elektrostatisch ladbaren Rollenkonstruktion 60 anstelle des herkömmlichen, in Fig. 1 dargestellten Übertragungscorotrons 26 schafft ein verbessertes elektrophotographisches Bildwiedergabegerät 10a (das, wie dargestellt, ein Drucker oder ein Kopier sein kann), das eine Vielzahl von funktionellen Vorteiler aufweist. So erzeugt beispielsweise die positiv geladene Rollenkonstruktion 60 im Unterschied zum Corotron 26 in Funktion keine nachweisbare Ozonmenge. Darüber hinaus weist die Rollenkonstruktion 60, da der Betrag der Ladung an der Rollenkonstruktion 60 nur ungefähr 10% der für das Corotron 26 erforderlichen beträgt, einen erheblich geringeren Energiebedarf auf.
Verglichen mit dem Corotror 26 weist die Anziehrollenkonstruktion 60 darüber hinaus (bei Neuinstallation in dem Gerät 10a) trotz ihres geringeren Energiebedarfs einen wesentlich höheren Tonerübertragungswirkungsgrad auf. Dieser anfängliche Tonerübertragungswirkungsgrad der Rollenkonstruktion liegt annähernd im Bereich von ungefähr 90% bis ungefähr 95%. Bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß dieser anfänglich hohe Tonerübertragungswirkungsgrad der Rollenkonstruktion 60 weitaus weniger dazu neigt, sich aufgrund von Toner- und Schmutzablagerungen an der Rolle zu verschlechtern als beim Corotron 26. Dementsprechend ist davon auszugehen, daß die Gesamtlebensdauer der Rollenkonstruktion 60 bei hoher Bildgualität erheblich länger ist als die des Corotrons 26.
Des weiteren neigt die Rollenkonstruktion 60 nicht zur Streifenbildung auf den Rückseiten der Papierblätter 36a, wie dies bei dem corotron 26 der Fall ist. Obwohl die genauen Gründe für diesen Vorteil gegenwärtig nicht vollständig ersichtlich sind, wird vermutet, daß er darin begründet liegt, daß bei der Funktion der Rollenkonstruktion 60 der gesamte Abschnitt derselben, der mit den Rückseiten der Papierblätter 36 in Kontakt kommt, positiv geladen ist, und so Resttoner und Staub (die sich zuvor an dem Rollenkörper 64 absetzen) fest an der Rollenkonstruktion haften, wodurch verhindert wird, daß der verbleibende Staub und Toner unerwünschterweise auf die Rückseiten der Papierblätter übertragen wird.
Gemäß einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird die Bildgualitätverschlechterung, zu der es aufgrund von Änderungen der Feuchtigkeit kommt, durch das Vorhandensein der schematisch dargestellten Feuchtigkeitsausgleichseinrichtung 86 in dem verbesserten Gerät 10a, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, erheblich verringert. Die Feuchtigkeitsausgleichseinrichtung 86 verändert automatisch die positive Ladungsspannung an der Rollenkonstruktion 60 in Reaktion auf erfaßte Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der der Toner in dem Gehäuse 12a ausgesetzt ist, indem die Einstellung des Regelwiderstandes 80 verändert wird. Diese automatische Einstellung des Regelwiderstandes 80 erhält demzufolge eine vorgegebene Beziehung zwischen der erfaßten Umgebungsluftfeuchtigkeit und der positiven elektrostatischen Ladungsspannung an der Rollenkonstruktion 60 aufrecht, um durch Feuchtigkeit verursachte unerwünschte Schwankungen der Bildqualität auf den bedruckten Papierblätter 36a, die dem Papierauffangfach 48a zugeführt werden, erheblich zu verringern.
Obwohl eine Vielzahl von Systemen und Bauteilen eingesetzt werden könnten, um diese vorgegebene Beziehung zwischen der erfaßten Feuchtigkeit und dem Betrag der positiven Ladungsspannung an der Rollenkonstruktion 60 aufrechtzuerhalten, ist in Fig. 5 schematisch ein beispielhaftes System dargestellt, das einen geeigneten Feuchtigkeitssensor 88 enthält, der in dem Gehäuse 12a angeordnet ist. Der Feuchtigkeitssensor 88 überträgt ein Ausgangssignal 90, das für die erfaßte Umgebungsluftfeuchtigkeit steht, an einen kleinen Elektromotor 92, der eine linear angetriebene Ausgangswelle 94 aufweist, die mit dem beweglichen Kontaktelementabschnitt 84 des Regelwiderstandes 80 verbunden ist. Der axiale Antrieb der Welle 94, der durch den Feuchtigkeitssensor 88 gesteuert wird, bewegt das Kontaktelement 84, wie durch den zweiseitigen Pfeil 96 dargestellt, so daß der Regelwiderstand 80 und damit die Ladungsspannung dar Anziehrollenkonstruktion 60 entsprechend reguliert wird.
Es versteht sich, daß die obenstehende ausführliche Beschreibung lediglich Veranschaulichungs- und Beispielzwecken dient, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Vorrichtung (10a) zum Übertragen von Toner (50a) von einem Außenflächenabschnitt eines tonertragenden Elementes (14a) auf einen Seitenflächenabschnitt eines in einem elektrophotographischen Bildwiedergabegerät (10a) zu bedruckenden Blattelementes (36a), wobei die Vorrichtung umfaßt:

ein elektrisch ladbares Anziehelement (60);

eine Einrichtung (72,74), die das Blattelement zwischen dem tonertragenden Element und dem Anziehelement preßt;

eine Gleichspannungsquelle (76), die mit dem Anziehelement verbunden ist und eine toneranziehende Vorspannung an das Anziehelement anlegt; und

eine Einrichtung (86), die Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit ausgleicht;

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Gleichspannungsguelle (76) über einen Regelwiderstand (80) mit dem Anziehelement verbunden ist; und

die ausgleichende Einrichtung (86) eine Einrichtung einschließlich eines Motors (92) einschließt, die die Einstellung des Regelwiderstandes in Reaktion auf erfaßte Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der der Toner ausgesetzt ist, automatisch verändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektrostatisch ladbare Anziehelement (60) als eine Anziehrollenkonstruktion (60) ausgebildet ist, das tonertragende Element (14) eine Walze (14) ist, und die Druckeinrichtung umfaßt:

Trageeinrichtungen (70,72,74), die die Rollenkonstruktion parallel und gegenüber der Walze in Stellung bringen, und die eine vorgegebene seitliche Kontaktkraft zwischen der Rollenkonstruktion und der Walze erzeugen; und

eine Antriebseinrichtung (16a), die wahlweise eine simultane Drehbewegung der Rollenkonstruktion und der Walze in einander entgegengesetzten Richtungen bewirkt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Anziehrollenkonstruktion (60) enthält:

eine Welle (62), die aus einem elektrisch leitenden Material besteht, und

einen ringförmigen, radial außenliegenden Körperabschnitt (64), der koaxial an der Welle befestigt ist und sie umgibt, wobei der Körperabschnitt aus einem im allgemeinen elektrisch halbleitenden Material besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Körperabschnitt (64) mit einem leitenden Klebematerial (66) an der Welle (62) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Körperabschnitt (64) aus einem elastischen Schaummaterial besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Gleichspannungsguelle (76) mit der Welle (62) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Trageeinrichtungen (70,72,74) Federeinrichtungen (72) enthalten, die die Rollenkonstruktion (60) federnd in Kontakt mit der Walze (14) drücken.

8. Vorrichtung (10a) nach Anspruch 2, wobei die Antriebseinrichtung (16a) eine Einrichtung enthält, die die Walze (14) drehend antreibt, und die Rolle (60) durch Reibung von der Walze angetrieben wird.

9. Elektrophotographisches Bildwiedergabegerät (10a), das umfaßt:

ein Gehäuse (12a); Einrichtungen (40a,42a,44a), die ein bedruckbares Medium (36a) durch das Gehäuse bewegen; sowie eine Vorrichtung (10a) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

10. Verfahren zum Übertragen von Toner (50a) von einem Außenflächenabschnitt eines tonertragenden Elementes (14a) auf einen Seitenflächenabschnitt eines in einem elektrophotographischen Bildwiedergabegerät (10a) zu bedruckenden Blattelementes (36a), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Pressen des Blattelementes zwischen dem Außenflächenabschnitt des tonertragenden Elementes und einem elektrisch ladbaren Rollenelement (60);

Anlegen einer Vorspannung an die Rolle, indem eine Gleichspannungsquelle (76) funktionell daran angeschlossen wird; und

Ausgleichen von Schwankungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit;

dadurch gekennzeichnet, daß:

der Ausgleich dadurch ausgeführt wird, daß ein Motor (92) eingesetzt wird, um die Einstellung eines Regelwiderstandes (80), der die Gleichspannungsquelle und die Rolle miteinander verbindet, in Reaktion auf erfaßte Änderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit, der der Toner ausgesetzt ist, automatisch zu regulieren.