DE69210751T2

DE69210751T2 - Aufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE69210751T2
Application number: DE69210751T
Authority: DE
Inventors: Ryozo Tagata-Gun Shizuoka-Ken Akiyama; Tomoyuki Mishima-Shi Shizuoka-Ken Kato; Yoshimitsu Sunto-Gun Shizuoka-Ken Ohtaka
Original assignee: TEC KK; Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1991-10-21
Filing date: 1992-10-15
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2012-10-16
Also published as: EP0538740B1; KR960005476B1; US5294961A; JPH05107875A; EP0538740A2; EP0538740A3; JP3002580B2; KR930008541A; DE69210751D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes, welche ein bei einem Laserdrucker, einem Kopiergerät, etc. verwendetes elektrofotografisches System einsetzt.
Eine ein elektrofotografisches System einsetzende Aufzeichnungsvorrichtung zum Aufzeichnen eines Bildes weist einen elektrostatisch latenten Bildträger auf, der beispielsweise eine fotoempfindliche Trommel umfaßt. Der elektrostatisch latente Bildträger hat auf seinem Außenumfang eine fotoempfindliche Oberfläche. Eine Ladeeinrichtung, eine Belichtungseinrichtung, eine Entwicklungseinheit und eine Übertragungs-Ladeeinrichtung sind um den Außenumfang des elektrostatisch latenten Bildträgers herum angeordnet.
Wenn sich der elektrostatisch latente Bildträger dreht, wird die fotoempfindliche Oberfläche der Trommel zuerst durch die Ladeeinrichtung geladen. Anschließend wird die Außenfläche der Trommel durch die Belichtungseinrichtung belichtet, so daß ein elektrostatisch latentes Bild auf der Außenfläche der Trommel ausgebildet wird. Das elektrostatisch latente Bild auf der Außenfläche der Trommel wird durch die Entwicklungseinheit mit Toner entwickelt, so daß ein sichtbares Tonerbild entsteht. Das derart entwickelte Tonerbild wird durch die Übertragungs-Ladeeinrichtung auf ein Übertragungsblatt übertragen.
Nach der Übertragung wird ein auf der fotoempfindlichen Oberfläche des elektrostatisch latenten Bildträgers verbleibender Toner (wird nachfolgend als Resttoner bezeichnet) im allgemeinen durch eine Reinigungseinrichtung entfernt, so daß die Aufzeichnungsvorrichtung für den nächsten Zyklus in Bereitschaft versetzt wird.
Die veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. 59-133573 und 59-157661 offenbaren eine Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung, d.h. eine Vorrichtung, bei welcher der Resttoner nicht von der Außenfläche einer fotoempfindlichen Trommel entfernt bzw. gereinigt wird, sondern der Resttoner in einer Entwicklungseinheit gesammelt werden kann, wobei gleichzeitig die Entwicklung eines latenten Bildes durch die Entwicklungseinheit durchgeführt wird, so daß mit dieser Vorrichtung im wesentlichen die gleiche Wirkung wie bei einem Reinigungsschritt erzielt wird. Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung benötigt keine Reinigungseinrichtung und kann somit kompakt ausgestaltet werden.
Die vorgenannten Anmeldungen beschreiben eine Grundkonzept für eine Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung, wobei sich das Grundkonzept wie folgt zusammenfassen läßt:
Der normalerweise durch einen Laserdrucker realisierte elektrofotografische Drucker setzt ein bekanntes Umkehrentwicklungsverfahren ein. Eine das Umkehr-Entwicklungsverfahren einsetzende bekannte Aufzeichnungsvorrichtung verwendet Tonerpartikel 2, welche mit der gleichen Polarität wie die Tonerpartikel auf der geladenen Oberfläche einer fotoempfindlichen Trommel 1 geladen sind; die wesentlichen Bestandteile der Anordnung sind in Fig. 7 dargestellt. Das elektrostatisch latente Bild wird als sichtbares Bild ausgebildet, indem die Tonerpartikel 2 auf der nicht geladenen Fläche (oder einer geringer geladenen Fläche) auf der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 1 und nicht auf der komplett geladenen Fläche der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel abgelagert werden.
Um eine derartige Tonerablagerung zu erzielen, muß eine Spannung Vb ( V1 < Vb < V0 ) mit einem Wert zwischen einem Potential V0 der geladenen Fläche und einem Potential V1 der nicht geladenen Fläche der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1 an einen Tonerträger 4 in der Entwicklungseinheit 3 angelegt werden.
Die auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1 abgelagerten Tonerpartikel 2 werden auf ein Übertragungsblatt 6 durch eine bekannte Übertragungs-Ladeeinrichtung 5 übertragen. Beim Übertragungsschritt wird normalerweise nicht der komplette Toner auf die fotoempfindliche Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1 übertragen, d.h. eine gewisse Tonermenge verbleibt als Resttoner auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1, nachdem der Übertragungsschritt durchgeführt wurde. Der Resttoner 2' wird durch die Reinigungseinrichtung 7 gesammelt und anschließend werden auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel befindliche Ladungen durch die Entladungslampe 8 gelöscht, worauf ein elektrostatisch latenter Bildgestaltungsschritt (ein gleichmäßiger Ladungsschritt durch eine Ladeeinrichtung und ein Belichtungsschritt mittels einer Belichtungseinrichtung mit einem Lichtstrahl 10) durchgeführt wird.
Bei der Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung behält der Resttoner 2' ohne die Verwendung einer Reinigungseinrichtung 7 nach dem Übertragungsschritt bis zum Beginn des Entwicklungsschrittes in seinem Zustand bei. Simultan mit dem Entwicklungsschritt wird der Resttoner 2' in der Entwicklungseinheit 3 gesammelt. Ein Resttoner 2' des durch die Belichtung mit dem Lichtstrahl 10 gebildeten latenten Bildes, d.h. ein auf einer geladenen Fläche (einer nicht belichteten Fläche oder einer kein Bild aufweisenden Fläche) befindlicher Resttoner 2' wird nach dem Übertragungsschritt durch die Ladeeinrichtung 9 mit der gleichen Polarität wie die Polarität auf dem elektrostatisch latenten Bild positiv geladen. Hierdurch wird der Resttoner 2' auf den Tonerträger 4 durch ein elektrisches Feld übertragen, welches einer Potentialdifferenz zwischen V0 und Vb entspricht, mit anderen Worten, durch ein elektrisches Feld, welches die Übertragung der Tonerpartikel 2 vom Tonerträger 4 auf die fotoempfindliche Trommel 1 unterdrückt. Gleichzeitig wirkt nach dem Übertragungsschritt eine (Anziehungs-) Kraft auf den Resttoner, d.h. auf den Resttoner auf der nicht geladenen Fläche (einer belichteten Fläche oder einer ein Bild aufweisenden Fläche) vom Tonerträger 4 zur fotoempfindlichen Trommel 1 und der Toner verbleibt auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1. Ein frischer Toner 2 wird vom Tonerträger 4 auf die nicht geladene Fläche auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel übertragen. Auf diese Weise wird der Reinigungs schritt simultan mit dem Entwicklungsschritt durchgeführt.
Eine derartige Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung schließt den Bedarf einer Reinigungsvorrichtung 7 und einer Box für verbrauchten Toner zum Lagern eines entfernten oder verbrauchten Toners aus. Somit kann auf einfache Weise eine einfache und kompakte Aufzeichnungsvorrichtung hergestellt werden. Da zudem der Resttoner 2' nach dem Übertragungsschritt zur Wiederverwendung gesammelt wird, kann der Toner in effizienter und ökonomischer Weise verwendet werden.
Jedoch tritt bei der Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung manchmal ein Scheinbild - ghost image - aufgrund der nachfolgend darzulegenden Gründe auf.
Zum ersten absorbiert das Übertragungsblatt 6 bei hoher Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit und weist hierdurch einen geringen Widerstand auf. Somit besteht die Gefahr, daß eine größere Tonermenge auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1 zurückbleibt. Eine übermäßige nach dem Übertragungsschritt auf der Trommel befindliche Tonermenge verhindert anschließend eine adäquate Reinigung bzw. Entfernung des Toners. Folglich bleibt der Toner 2' nach dem Übertragungsschritt auf der Trommelfläche ohne entwickeltem Bild zurück und ein positives Scheinbild drückt sich gegen den weißen Hintergrund eines übertragenen Bildes ab. Das Scheinbild wird als "positives Scheinbild" oder als "positiver Speicher" (positive ghost oder positive memory) bezeichnet.
Zum zweiten tritt eine unerwünschte Abnahme des Oberflächenpotentials der fotoempfindlichen Trommel 1 aufgrund der Abschirmung des Lichtstrahles 10 durch den Resttoner auf, d.h. das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Trommel 1 nimmt einen Wert (V1') zwischen dem Potential V0 und dem Potential V1 an, wenn eine übermäßige Resttonermenge nach der Durchführung eines Übertragungsschrittes präsent ist. Bei einer derartigen Potentialfläche nimmt die Entwicklungsspannung einen Niveauwert Vb-V1' ein, wobei der Wert kleiner als ein Entwicklungsspannungswert Vb-V1 auf der umgebenden belichteten Fläche ist. Da somit eine geringere Tonermenge vom Tonerträger 4 auf die fotoempfindliche Trommel 1 übertragen wird, entsteht ein weißes Bild auf einer mit Bild versehenen Fläche eines übertragenen Bildes, wobei das weiße Bild einem Resttoner nach dem Übertragungsschritt entspricht und als "negatives Erscheinungsbild" oder "negativer Speicher" bezeichnet wird. Dieses Phänomen tritt häufig bei einem Halbtonbild bzw. Grauwertbild auf, welches aus einer Einheit von Punkten und Linien gebildet ist.
Die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung 62-203183 offenbart eine Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung, welche den in Fig. 8 dargestellten Aufbau aufweist. Die Vorrichtung ist mit einer leitenden Bürste 12 ausgestattet. Die leitende Bürste 12 zieht nach dem Anlegen einer Gleichspannung durch eine Gleichspannungsquelle 13 einen nach dem Übertragungsschritt verbleibenden Toner von einer abgelagerten Fläche mittels Coulomb-Kraft an.
Hierdurch wird nach dem Übertragungsschritt in erhöhtem Maße verbleibende Tonermenge verringert, so daß das Auftreten eines Scheinbildes verhindert wird.
Da jedoch die leitende Bürste 12 nach dem Übertragungsschritt mit dem verbleibenden Toner in Kontakt tritt, ist eine gleichmäßige Ladung des verbleibenden Toners schwierig, so daß nach dem Übertragungsschritt der Resttoner mit einem unerwünschten Ladungszustand zurückbleibt. Dieses Problem tritt insbesondere dann häufig auf, wenn mehr Resttoner vorhanden ist. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß ein "Scheinbild" oder ein "Speicher" (memory) auftritt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufzeichnungsvorrichtung zu schaffen, welche durch die Anpassung einer Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungsvorrichtung kompakt ausgestaltbar ist, ein hochqualitatives Bild ohne "Scheinbild" oder ungleichmäßiger Ladungsverteilung aufzeichnen und die Erzeugung eines schädlichen Ladungsproduktes soweit als möglich verhindern kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Die Unteransprüche haben weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Inhalt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die Oberfläche des elektrostatisch latenten Bildträgers durch die Verteilungs- /Ladeeinrichtung für das Resttonerbild geladen und gleichzeitig eine nach dem Übertragungsschritt verbleibende Resttonerverteilung gleichmäßig verteilt, so daß die Resttonerverteilung vereinheitlicht wird. Es besteht die Möglichkeit, eine ungleichmäßig geladene Oberfläche des elektrostatisch latenten Bildträgers als auch einen ungleichmäßig geladenen Resttoner nach dem Übertragungsschritt auszugleichen, wozu die Verteilungs-/Ladeeinrichtung für ein Resttonerbild mit der zusätzliche Ladeeinrichtung verwendet wird, welche die Corona-Entladeeinrichtung aufweist. Dies gewährleistet eine stabile Bildqualität
Da das Laden hauptsächlich durch die Verteilungs-/Ladeeinrichtung für ein Resttonerbild durchgeführt wird, kann ein geringerer Entladestrom der zusätzlichen Ladeeinrichtung im Vergleich zum Entladestrom beim Laden durch die Corona-Ladeeinrichtung ausschließlich eingesetzt werden. Daher es ist möglich, die Erzeugung eines Entladungsproduktes durch die zusätzliche Ladeeinrichtung zu verringern, welches sonst erzeugt würde.
Des weiteren wird das Laden durch die Verteilungs-/Ladeeinrichtung für ein Resttonerbild nicht durch eine Corona-Entladeeinrichtung, sondern durch Feldstrahlung und Ionenleitung bewirkt. Folglich werden nur wenige Strahlungsprodukte erzeugt.
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung ersichtlich. Es zeigt:
Fig. 1 eine Querschnittansicht, welche einen Hauptteil einer Aufzeichnungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 einen Graphen, welcher die Beziehung einer leitenden Bürsten-Druckspannung zu einem Potential auf der Oberfläche eines elektrostatisch latenten Bildträgers bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 3 einen Graphen, welcher die Beziehung zwischen einer Corona-Spannung von einer Scorotron-Ladeeinrichtung, einem Corona-Entladestrom und einem Potential auf einer Trommeloberfläche bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 4 eine Ansicht, welche ein Verfahren zum Messen der V-I-Charakteristik einer Corona-Ladeeinrichtung erläutert;
Fig. 5 einen Graphen, welcher einen Vergleich der V-I-Charakteristik zwischen der Scorotron-Ladeeinrichtung und einer Corotron-Ladeeinrichtung darstellt;
Fig. 6 eine Querschnittansicht eines Hauptbereiches einer Aufzeichnungsvorrichtung entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Teilschnittansicht eines Hauptbereiches einer bekannten Aufzeichnungsvorrichtung; und
Fig. 8 eine Teilschnittansicht eines Hauptbereiches einer weiteren bekannten Aufzeichnungsvorrichtung.
Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Wie beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, ist eine fotoempfindliche Trommel 21 als elektrostatisch latenter Bildträger angeordnet. Der fotoempfindliche Träger 21 weist eine fotoempfindliche Oberfläche auf dessen Außenumfang auf und wird in Richtung eines in Fig. 1 dargestellten Pfeiles gedreht. Die fotoempfindliche Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 wird teilweise durch einen Lichtstrahl 30, wie etwa einem Laserstrahl, welcher von einer Belichtungseinrichtung stammt, geringer geladen, so daß ein elektrostatisch latentes Bild auf der Oberfläche ausgebildet wird.
Auf dem elektrostatisch latenten Bild auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 wird durch eine Entwicklungseinheit 23 Toner abgelagert, so daß die Entwicklung durchgeführt wird. Gleichzeitig mit der Entwicklung sammelt die Entwicklungseinheit 23 mittels Anziehungskräften einen Resttoner 22' auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21.
D.h. die Entwicklungseinheit 23 ermöglicht eine Ablagerung von Tonerpartikeln 22 auf einer nicht geladenen oder geringfügig geladenen Fläche auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21, wobei geladene Tonerpartikel 22 verwendet werden, welche die gleiche Polarität wie die Tonerpartikel auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 aufweisen. Die Entwicklungseinheit 23 legt eine Spannung Vb ( V1 < Vb < V0 ), d.h. einen Spannungswert zwischen einem Potential V0 auf der geladenen Fläche auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 und einem Potential V1 auf der nicht geladenen Fläche auf der Trommeloberfläche, an einen inneren Tonerträger 24 an, so daß die Tonerpartikel 22 auf der fotoempfindlichen Trommel 21 durch ein elektrisches Feld relativ zur geladenen Fläche abgelagert werden.
Der abgelagerte Toner wird durch eine Übertragungs-Ladeeinrichtung 25 auf ein Übertragungsblatt (einen Bildträger) 26 übertragen.
Einige Tonerpartikel verbleiben als Resttoner 22' auf der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 21 nachdem die Übertragung stattgefunden hat. Der Resttoner 22' wird durch eine leitende bzw. leitende Bürste 27 auf der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 21 gleichmäßig verteilt, wobei die leitende Bürste 27 als Verteilungs-/Ladeeinrichtung für den Resttoner dient. Die fotoempfindliche Oberfläche der Trommel 21 wird durch die leitende Bürste 27 geladen.
Die leitende Bürste 27 umfaßt beispielsweise eine leitfähige Viskosefaser und weist einen Widerstandswert von 10&sup4; bis 10&sup5; Ω cm auf. Die Bürste hat vorzugsweise eine Faserstärke von 0,5 bis 10 Denier (ein Denier = 1/9 g/km), eine Faseranordnungsdichte von 5000 Fasern/cm² und eine Faserlänge von 0,5 bis 20 mm auf.
Eine als zusätzliche Ladeeinrichtung dienende Scorotron- Ladeeinrichtung 29 ist verfahrenstechnisch gesehen hinter der leitenden Bürste 27 (auf der Rotationsseite der fotoempfindlichen Trommel 21), jedoch vor dem Belichtungsschritt durch einen Lichtstrahl 30 (auf der der Rotationsseite der fotoempfindlichen Trommel 21 gegenüberliegenden Seite) angeordnet.
Eine negative Gleichspannung Vf wird durch eine Gleichspannungsquelle 31 an die leitende Bürste 27, eine negative Corona-Spannung Vc wird durch eine Gleichstromquelle 32 an einen Corona-Draht 29a der Scorotron-Ladeeinrichtung und eine negative Gitterspannung Vg wird durch eine Gleichspannungsquelle 33 an ein Gitter 29b der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 angelegt.
Die Beziehung zwischen der an die leitende Bürste 27 angelegten Spannung zum Oberflächenpotential V0 der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 21 der vorliegenden Aufzeichnungsvorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Aus dieser Beziehung ist ersichtlich, daß eine Spannung von -500 V oder niedriger an einen Punkt des in Fig. 2 dargestellten Graphen als Einsatzspannung Vf angelegt wird, wenn die leitende Bürste 27 zur gleichmäßigen Verteilung eines Resttonerbildes verwendet wird. Hierdurch wird eine Resttoner-Bildverteilung des Resttoners 22' nach dem Übertragungsschritt gleichmäßig verteilt, ohne daß ein wesentlicher Umkehreffekt des Oberflächenpotentials der fotoempfindlichen Trommel auftritt. Falls das für die fotoempfindliche Trommel 21 erforderliche Oberflächenpotential -500 V beträgt, wenn die leitende Bürste 27 als Einrichtung zum gleichmäßigen Verteilen und Laden eines Resttonerbildes verwendet wird, wird eine Spannung von -1000 V an einem Punkt B des in Fig. 2 dargestellten Graphen als Einsatzspannung Vf angelegt. Bei der vorliegenden Aufzeichnungsvorrichtung wird die leitende Bürste 27 als Einrichtung zum gleichmäßigen Verteilen und Laden des Resttonerbildes eingesetzt.
Bei der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 verhält sich die Corona-Spannung Vc, der Corona-Entladestrom IC und das Oberflächenpotential V0 auf der fotoempfindlichen Trommel 21 wie in Fig. 3 dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Öffnungsbreite, d.h. die Ladebreite der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 240 mm; die relative Bewegungsgeschwindigkeit der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel zur Scorotron-Ladeeinrichtung 29 wird auf 39,27 mm/s eingestellt; und die an ein Gitter 29b der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 angelegte Gitterspannung Vg beträgt -500 V, wobei der Wert dem für die fotoempfindliche Trommel 21 erforderlichen Oberflächenpotential entspricht.
Die als zusätzliche Ladeeinrichtung verwendete Scorotron- Ladeeinrichtung 29 muß in einem Bereich A auf dem in Fig. 3 dargestellten Graphen betrieben werden. In der Praxis wird die Corona-Spannung vorzugsweise auf 4,4 KV eingestellt und der Corona-Entladestrom weist einen Wert in der Größenordnung von 190 µA auf.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die als zusätzliche Ladeeinrichtung verwendete Scorotron-Ladeeinrichtung 29 in einem durch den Graphen in Fig. 3 dargestellten Bereich B oder Bereich C betrieben. In der Praxis wird der Corona-Entladestrom Ic in einen Bereich von 50 bis 100 µA gesetzt. Vorausgesetzt, daß V0 ein für die Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 21 darstellt; Ia einen Corona-Entladungsstrom der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 bei diesem Potential bezeichnet; und Ico einen Corona-Entladestrom der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 kennzeichnet, wenn das Oberflächenpotential auf der fotoempfindlichen Trommel 21 auf ein Potentialniveau V0 ausschließlich durch die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 geladen wird, dann wird die Ungleichnung Ia < Ico erfüllt.
Die gleichmäßige Ladungsverteilung, welche zum Erzielen eines besseren Bildes geeignet ist, wird im Bereich B für ein Zeichenbild mit ungefähr 300 DPI sichergestellt.
Bei der vorliegenden Aufzeichnungsvorrichtung wird die fotoempfindliche Trommel 21 durch die leitende Bürste 27 elektrisch geladen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Oberflächenpotential auf der fotoempfindlichen Trommel 21 in der Grössenordnung einer Mikroskala aufgrund des nicht gleichförmigen Kontaktes mit der leitfähigen Bürste 27 beeinträchtigt. Ein derart beeinträchtigtes Oberflächenpotential bewirkt einen Umkehreffekt bei der Entwicklung, so daß ein Bilddefekt, wie etwa ein ungleichmäßiger Streifenabdruck (eine ungleichmäßige Konzentration, eine ungleichmäßige Liniendicke und eine ungleichmäßige Punktgröße) resultiert.
Daher ist es notwendig, die leitende Bürste 27 in ungleichmäßigen Kontakt mit der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel zu setzen. Da der verbleibende Resttoner 22' sich nach dem Übertragungsschritt zwischen der leitenden Bürste 27 und der fotoempfindlichen Trommel 21 befindet, tritt die leitende Bürste 27 nicht mit der Trommel 21 gleichförmig in Kontakt, so daß ein gleichmäßiges Oberflächenpotential auf der fotoempfindlichen Trommel 21 verfehlt wird.
Da zudem das Laden des verbleibenden Resttoners 22' nach dem Übertragungsschritt durch den Kontaktzustand mit der leitfähigen Bürste 27 in umgekehrter Weise beeinflußt wird, wird der Resttoner nicht komplett geladen, wenn sich eine große Resttonermenge nach dem Übertragungschritt auf der fotoempfindlichen Trommel 21 befindet. Somit kann eine Resttoner- Bildverteilung des Resttoners 22' durch die leitende Bürste 27 gleichmäßig verteilt werden, jedoch wird die fotoempfindliche Oberfläche der Trommel 21 nicht gleichförmig geladen. Ein geeignetes Laden des Resttoners 22' kann somit nicht erwartet werden.
Obwohl das Oberflächenpotential der fotoempfindlichen Trommel 21 nicht homogen ist, erfüllt es doch den Wert -500 V, welcher einen Ladungspotentialwert darstellt, der im Durchschnitt erforderlich ist. Daher muß lediglich ein mögliches ungleichmäßiges Oberflächenpotentialniveau auf der fotoempfindlichen Trommel 21 mit der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 ausgeglichen werden. D.h. die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 muß einen Corona-Entladestrom Ic erzeugen, welcher in geeigneter Form jedes mögliche gestörte Oberflächenpotentialniveau auf der Trommel 21 ausgleicht. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, muß die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 lediglich im Bereich B oder im Bereich C von Fig. 3 betrieben werden. Hierbei beträgt der Corona-Entladestrom Ic ungefähr die Hälfte bis 1/8 des Corona-Entladestromes, wenn die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 ausschließlich mit der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 geladen wird. Hierdurch werden weniger Entladungsprodukte, wie etwa Ozon erzeugt.
Falls die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 im Bereich B oder im Bereich C des Graphen von Fig. 3 betrieben wird, wenn die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 durch die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 geladen wird, dann verringert sich das Oberflächenpotential auf der fotoempfindlichen Trommel 21 und wird zudem instabil, so daß das erforderliche gleichmäßige Oberflächenpotentialniveau nicht erfüllt wird. Hierbei entsteht die Beziehung Va < V0 , vorausgesetzt, daß V0 ein für die Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 darstellt; Ia einen Corona-Entladestrom der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 bei diesem Potential kennzeichnet; und Va ein Ladungspotential auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 darstellt, wenn der Corona-Entladestrom der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 auf einen Corona-Entladestrom Ia begrenzt wird, wenn die fotoempfindliche Oberfläche der Trommel 21 ausschließlich durch die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 geladen wird.
Wenn die Scorotron-Ladeeinrichtung im Bereich B betrieben wird, entsteht ein Bild, etwa ein graphisches Bild, in Form eines ungleichmäßig konzentrierten Bildes, aufgrund der ungleichmäßig geladenen Fläche auf der fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 21. Wenn die Scorotron-Ladeeinrichtung im Bereich C betrieben wird, treten fehlerhafte geladene Streifen (ungeladene Streifen) auf der Oberfläche der Trommel in Bewegungsrichtung der fotoempfindlichen Trommel 21 auf. Gleichzeitig wird der Toner an diesen Stellen abgelagert und mit schwarzen Streifen entwickelt, welche bei einem erzielten Bild auffallen.
Vorzugsweise wird die Scorotron-Ladeeinrichtung 29 als zusätzliche Ladeeinrichtung betrieben, wobei die Gründe hierfür nachfolgend erläutert werden.
Die Fig. 4 zeigt ein normalerweise verwendetes Verfahren zum Messen der V-I-Charakteristik der Corona-Ladeeinrichtung. Bei diesem Verfahren wird ein Aluminiummetall-Elementrohr (wird nachfolgend lediglich als Rohr bezeichnet) 21' anstelle der fotoempfindlichen Trommel 21 verwendet. Verschiedene Gleichspannungen Vs werden an das Metallelementrohr 21' angelegt. Unterschiedliche durch das Metallelementrohr 21' fließende elektrische Ströme Is werden durch ein Strommeßgerät 35 gemessen, wenn die jeweilige Gleichspannung Vs angelegt wird, wobei der Strom Is einem Corona-Entladestrom durch das Metallelementrohr entspricht.
Das Meßergebnis ist in Fig. 5 dargestellt. Die verwendete Scorotron-Ladeeinrichtung 36 entspricht der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendeten Scorotron-Ladeeinrichtung 29 und die hierbei verwendete Spannung beträgt +5 KV für eine positive Corona-Spannung Vc (Vc = +5 KV) und +0,6 KV für eine Gitterspannung Vg (Vg = +0,6 KV). Des weiteren weist eine Corotron-Ladeeinrichtung im wesentlichen den gleichen Aufbau wie die Scorotron-Ladeeinrichtung 36 auf, ausgenommen, daß ein Gitter 36b von der Scorotron-Ladeeinrichtung 36 entfernt wurde.
Die in Fig. 5 dargestellte Scorotron-Ladeeinrichtung 36 erzeugt einen höheren Rohr-Eintrittsstrom Is im Vergleich zum Strom, welcher durch die Scorotron-Ladeeinrichtung bei einer Spannung unterhalb 0,4 KV erzeugt wurde, jedoch fließt der Rohr-Eintrittsstrom Is nur in geringem Maße, wenn die Rohr- Eintrittsspannung Vs 0,6 KV (eine Gitterspannung Vg) übersteigt. Die Scorotron-Ladeeinrichtung wird durch ihre leichten Schwankungen in der Rohr-Einsatzspannung Vs nur geringfügig beeinflußt.
Es wird vorausgesetzt, daß das gleiche elektrische Feld an die Oberfläche des Metall-Elementrohres 21' und das Gitter 36b der Scorotron-Ladeeinrichtung 36 durch die Rohr-Einsatzspannung Vs angelegt wird, wie das elektrische Feld, welches durch das Oberflächenpotential V0 der fotoempfindlichen Trommel 21 erzeugt wird. Für das erzeugte gestörte Potential auf der fotoempfindlichen Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 fließt ein konzentrierter Corona-Entladestrom im Oberflächenpotentialbereich unter der Gitterspannung Vg, so daß ein gleichmäßigeres Niveau für die Scorotron-Ladeeinrichtung als für die Corotron-Ladeeinrichtung erzielbar ist.
Unter Heranziehung des Graphen von Fig. 5 wird nachfolgend erläutert, warum die Gitterspannung Vg der Scorotron-Ladeeinrichtung 36 vorzugsweise größer als die für die fotoempfindliche Trommel 21 erforderliche Oberflächenspannung V0 eingestellt wird, wenn deren Absolutwerte verglichen werden.
Vorausgesetzt, daß das für die fotoempfindliche Trommel 21 erforderliche Oberflächenpotential V0 beispielsweise -500 V beträgt, wird eine Spannung von -1000 V an die leitende Bürste 27 angelegt und hierdurch die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 auf ein Niveau V0 (Durchschnittsspannung) von -500 V elektrisch geladen.
Anschließend wird die Gitterspannung Vg der Scorotron-Ladeeinrichtung 36 auf -600 V und der Corona-Entladestrom Ic auf 25 bis 50 µA eingestellt. Hierdurch wird ein mögliches gestörtes Mikro-Oberflächenpotentialniveau geglättet und gleichzeitig der Resttoner 22' nach dem Übertragungsschritt von einem ungeeigneten Ladungszustand in einen geeigneten Ladungszustand überführt. Wenn sich hierbei das Oberflächenpotential V0 auf der fotoempfindlichen Trommel 21 an das Gitterpotential Vg annähert, ermöglicht die Scorotron-Ladeeinrichtung 36, daß ein Corona-Entladestrombetrag, welcher in die fotoempfindliche Trommel 21 fließt, auf Null abgesenkt wird. Hierdurch wird das Oberflächenpotential, wie bereits oben erläutert, gleichmäßig ausgebildet.
Wenn jedoch der komplette Entladestrom der Scorotron-Ladeeinrichtung 25 bis 50 µA entspricht, fließt ein relativ kleiner Corona-Strom in die fotoempfindliche Trommel 21, so daß ein sehr kleiner Corona-Entladestrom in die fotoempfindliche Trommel 21 strömt, dessen Potential nahe dem Gitterpotential ist.
Beispielsweise bei einem Gitterpotential von -500 V strömt weniger Corona-Entladestrom in einen fotoempfindlichen Trommelbereich, dessen Potential sich im Bereich von -400 bis -500 V befindet. Demzufolge wird kein geeignetes gleichförmiges Oberflächenpotential auf der fotoempfindlichen Trommel 21 erzielt. Wie oben bereits ausgeführt, wird die Gitterspannung Vg höher als das für die fotoempfindliche Trommel 21 erforderliche Oberflächenpotential V0 hinsichtlich ihrer Absolutwerte eingestellt.
Vorausgesetzt, daß beispielsweise Vg = -600 V gegenüber dem erforderlichen Oberflächenpotential beträgt, dann fließt weniger Corona-Entladestrom in den Oberflächenpotentialbereich, dessen Potential sich im Bereich von -500 bis -600 V befindet, jedoch strömt ein geeigneter Corona-Entladestrom zum Oberflächenpotentialbereich von -400 bis -500 V. Ein geeignetes gleichförmiges Oberflächenpotential wird auf der fotoempfindlichen Trommel 21 gegenüber den erforderlichen -500 V sichergestellt.
Wenn der Corona-Entladestrombetrag Ic 25 bis 50 µA (der Bereich C in Fig. 3) bei einer praktisch ausgeführten Bildaufzeichnung beträgt, weist ein graphisches Bild Konzentrationsvariationen sowie Punkt- und Zeilengrößenvariationen bei Vg = -500 V auf, wobei die Variationen aus der ungleichmäßigen Ladung und dem ungeeigneten Corona-Entladestromfluß resultieren, und ein besseres graphisches Bild wird bei Vg = -600 V erzielt, wobei kein Bilddefekt auftritt.
Es wird angenommen, daß V0 ein für die Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 darstellt; Ia einen Corona-Entladestrom in der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 bei diesem Potential kennzeichnet; und Ico einen Corona-Entladestrom in der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 bezeichnet, wenn eine Spannung V0 an das Gitter 29b der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 angelegt und die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 21 einzig durch die Scorotron-Ladeeinrichtung auf ein Potential V0 geladen wird. Dann wird die Beziehung Ia < Ico und gleichzeitig V0 ≤ Vg erfüllt, wobei bei letzt genannter Ungleichung Vg eine an das Gitter 29b der Scorotron-Ladeeinrichtung 29 angelegte Spannung bezeichnet, wenn gleichzeitig die leitende Bürste 27 verwendet wird.
Hierdurch wird das Resttonerbild durch die leitende Bürste 27 gleichmäßig verteilt und gleichzeitig wird durch die verfahrenstechnisch nach der leitenden Bürste 27 angeordneten Scorotron-Ladeeinrichtung ein zusätzlicher Ladevorgang durchgeführt. Somit erzielt die vorliegende Aufzeichnungsvorrichtung verschiedene Vorteile als Aufzeichnungsvorrichtung ohne Reinigungseinrichtung, wie etwa eine geringe Grösse, niedrige Kosten und eine hohe Bildqualität, ohne daß ein Scheinbild (ghost) und ein ungleichmäßiges Laden auftritt, wobei die Erzeugung eines Entladungsproduktes durch die Scorotron-Ladeeinrichtung, wie etwa Ozon, verringert wird.
Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit Fig. 6 erläutert, wobei identische Bezugszeichen verwendet werden, um Bauteile oder Elemente, welche denjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels entsprechen, zu kennzeichnen.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist eine zweite leitende Bürste 37 als Teil einer Resttonerbild-Verteilungseinrichtung verfahrenstechnisch vor einer leitenden Bürste 27, jedoch verfahrenstechnisch nach einer Übertragungs-Ladeeinrichtung 25 angeordnet. Bei der in Fig. 6 dargestellten Anordnung ist die leitende Bürste 27 als erste leitende Bürste vorgesehen und die zweite leitende Bürste 37 bildet zusammen mit der ersten leitenden Bürste 27 die vorgenannte Resttonerbild- Verteilungseinrichtung.
Eine positive Gleichspannung Vu mit 500 V wird durch eine Gleichspannungsguelle 38 an die zweite leitende Bürste 37 angelegt. Die zweite leitfähige Bürste 37 besteht aus dem gleichen Material wie die erste leitende Bürste 27.
Eine negative Spannung Vf mit -1000 V wird durch eine Gleichspannungsguelle 31 an die zweite leitende Bürste 27 angelegt, und hierbei tritt eine elektrostatische Anziehungskraft auf den positiv geladenen, nach einem Übertragungsschritt verbleibenden Resttoner 22' auf. Jedoch wird keine elektrostatische Anziehungskraft auf den negativ geladenen Resttoner 22' ausgeübt. Bei der vorliegenden Aufzeichnungsvorrichtung wird nach dem Übertragungsschritt der komplette Resttoner 22' anfänglich mit einer positiven Spannung durch die zweite leitende Bürste 37 beaufschlagt, so daß das Resttonerbild gleichmäßig verteilt wird. Mit dem derart entfernten negativ geladenen Toner kann sichergestellt werden, daß der Resttoner durch die erste leitende Bürste 27 angezogen wird. Hierdurch können die gleichen Vorteile wie durch das vorgenannte Ausführungsbeispiel, zum Beispiel ein verbessertes Bild, erzielt werden.
Obwohl bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen der elektrostatisch latente Bildträger in Form einer trommelförmigen Anordnung erläutert wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung begrenzt und kann auch bei einer Anordnung mit Endlosriemen oder bei anderen geeigneten Anordnungen angewendet werden.

Claims

1. Aufzeichnungsvorrichtung zum Durchführen einer auf einem elektrofotografischen System basierenden Bildaufzeichnung, mit den folgenden Bauteilen:

einer in eine Richtung drehbaren, elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung (21) mit einer fotoempfindlichen Oberfläche;

einer Belichtungseinrichtung (30), welche teilweise eine Ladungsabnahme einer geladenen Fläche auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung erzeugt, um ein elektrostatisch latentes Bild auf der Bildträgereinrichtung auszubilden;

einer Entwicklungseinheit (23) zum Abscheiden eines Toners auf dem durch die Belichtungseinrichtung gebildeten elektrostatisch latenten Bild, während ein nach einem Übertragungsschritt verbleibender Toner als Resttoner auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung mittels Anziehungskraft gesammelt wird; und

einer Übertragungseinrichtung (25), welche das durch die Entwicklungseinheit ausgebildete Tonerbild auf ein Bild- Aufzeichnungselement (26) zur Aufnahme des aufgezeichneten Tonerbildes bei Verwendung überträgt;

gekennzeichnet durch folgende Bauteile:

eine Verteilungs-/Ladeeinrichtung (27) für Resttoner, um eine nach dem Übertragungsschritt auf der Oberfläche zurückbleibende Resttonerverteilung auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung gleichmäßig zu verteilen, während die Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung geladen wird; und

eine zusätzliche Ladeeinrichtung (29) mit einer Corona- Ladeeinrichtung, welche an einem der Verteilungs-/Ladeeinrichtung für Resttoner nachgeordneten Bereich, jedoch der Belichtungseinrichtung vorangestellten Bereich angeordnet ist, wobei die Drehrichtung der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung als Bezugsrichtung dient, und wobei die Einrichtung (29) das Laden der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung durch die Verteilungs-/Ladeeinrichtung für Resttoner unterstützt.

2. Verwendung der Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Einstellung Ia < Ico , wobei

Ia: einen Entladestrom der zusätzlichen Ladeeinrichtung bezeichnet, wenn ein für die Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung durch V0 vorgegeben ist; und

Ico: einen Entladestrom der zusätzlichen Ladeeinrichtung bezeichnet, wenn die Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung ausschließlich durch die zusätzliche Ladeeinrichtung auf ein Potential V0 geladen wird.

3, Verwendung der Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Einstellung Va < V0 , wobei

V0: ein für die Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung bezeichnet, wenn ein Entladestrom der zusätzlichen Ladeeinrichtung mit Ia vorgegeben ist; und

Va: ein Ladungspotential auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung bezeichnet, sofern der Entladestrom in der zusätzlichen Ladeeinrichtung auf Ia begrenzt ist, wenn die Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung ausschließlich durch die zusätzliche Ladeeinrichtung geladen wird.

4. Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Corona-Ladeeinrichtung eine Scorotron- Ladeeinrichtung aufweist.

5. Verwendung der Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Einstellung Ia < Ico , wobei

V0: ein zur Tonerbildgestaltung erforderliches Ladungspotential auf der Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung bezeichnet, wenn eine Scorotron-Ladeeinrichtung als Corona-Ladeeinrichtung für die zusätzliche Ladeeinrichtung verwendet wird;

Ia: einen Entladestrom der Scorotron-Ladeeinrichtung beim Ladungspotential V0 bezeichnet; und

Ico: einen Entladestrom der zusätzlichen Ladeeinrichtung bezeichnet, wenn die Spannung V0 an ein Gitter der Scorotron-Ladeeinrichtung angelegt, die Oberfläche der elektrostatisch latenten Bildträgereinrichtung ausschließlich durch die zusätzliche Ladeeinrichtung auf V0 geladen und die Ungleichung V0 ≤ Vg erfüllt wird, wobei

Vg: eine an das Gitter der Scorotron-Ladeeinrichtung angelegte Spannung bezeichnet, wenn die Scorotron- Ladeeinrichtung zusammen mit der Verteilungs-/Ladeeinrichtung für Resttoner verwendet wird.