DE69330579T2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kopierer, einen Drucker, ein Faxgerät oder einen ähnlichen Bilderzeugungsapparat des Typs, bei dem ein Tonerbild von einem photoleitenden Element zu einem Übertragungsmedium übertragen wird.The present invention relates to a copier, a printer, a facsimile machine or a similar image forming apparatus of the type in which a toner image is transferred from a photoconductive member to a transfer medium.
Ein Bilderzeugungsapparat des beschriebenen Typs beinhaltet eine Übertragungs- und Trennvorrichtung, um ein Tonerbild von einem photoleitenden Element zu einem Blatt oder einem ähnlichen Übertragungsmedium zu übertragen und dann das Blatt von dem Element zu trennen. Diese Art von Vorrichtung wurde üblicherweise durch ein Koronaübertragungs- und Trennsystem realisiert, d. h. ein erster und ein zweiter Koronaentlader, der der Bildübertragung und der Blatttrennung jeweilig zugewiesen ist. Der erste Koronaentlader bewirkt eine Koronaentladung am hinteren Ende des Blattes, um das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Vorderende des Blattes zu übertragen. Der zweite Koronaentlader wendet die Koronaentladung an das Hinterende des Blattes, das das Tonerbild trägt, an, um es von dem photoleitenden Element zu trennen.An image forming apparatus of the type described includes a transfer and separation device for transferring a toner image from a photoconductive member to a sheet or similar transfer medium and then separating the sheet from the member. This type of device has been conventionally implemented by a corona transfer and separation system, i.e., first and second corona dischargers dedicated to image transfer and sheet separation, respectively. The first corona discharger applies a corona discharge to the trailing end of the sheet to transfer the toner image from the photoconductive member to the leading end of the sheet. The second corona discharger applies the corona discharge to the trailing end of the sheet carrying the toner image to separate it from the photoconductive member.
Ein Übertragungs- und Trennsystem vom Kontakttyp ist ein anderes herkömmliches System, das für den Bilderzeugungsapparat erhältlich ist. Bei diesem Typ von System wird, während ein Übertragungsband sich in Drehung befindet, ein Vorspannungspotenzial auf das Band von einer Leistungsquelle angewendet, um das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu einem Blatt oder einem ähnlichen Medium, das auf dem Band getragen wird, zu übertragen. Das Blatt mit dem Tonerbild wird von dem photoleitenden Element getrennt, indem es elektrostatisch an dem Band zum Haften gebracht wird. Das Übertragungsband wird manchmal durch eine Übertragungsrolle ersetzt. Das Übertragungs- und Trennsystem vom Kontakttyp wurde in verschiedenen Formen vorgeschlagen, wie in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2123385, 2123386 und 2187380 beispielsweise offenbart ist.A contact type transfer and separation system is another conventional system available for the image forming apparatus. In this type of system, while a transfer belt is rotating, a bias potential is applied to the belt from a power source to transfer the toner image from the photoconductive member to a sheet or similar medium carried on the belt. The sheet with the toner image is separated from the photoconductive member by electrostatically adhering it to the belt. The transfer belt is sometimes replaced by a transfer roller. The contact type transfer and separation system has been proposed in various forms, as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 2123385, 2123386 and 2187380, for example.
Ein anderer herkömmlicher Bilderzeugungsapparat beinhaltet einen Träger zum Tragen eines Tonerbildes, das darauf bei einer Übertragungsposition übertragen wurde, und zu dessen Transport, während es gedreht wird. Bei diesem Typ von Apparat wird ein Tonerbild, das auf einem photoleitenden Element ausgebildet ist, zu einem Band bei einer ersten Übertragungsposition übertragen. Wenn das Band gedreht wird, um das Tonerbild zu einer zweiten Übertragungsposition zu transportieren, wird das Tonerbild von dem Band zu einem Blatt übertragen. Bei einer Position stromaufwärts der ersten Übertragungsposition wird ein Übertragungspotenzial an das Band übertragen, um das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Band zu übertragen.Another conventional image forming apparatus includes a carrier for carrying a toner image transferred thereon at a transfer position and transporting it while being rotated. In this type of apparatus, a toner image formed on a photoconductive member is transferred to a belt at a first transfer position. When the belt is rotated to transport the toner image to a second transfer position, the toner image is transferred from the belt to a sheet. At a position upstream of the first transfer position, a transfer potential is transferred to the belt to transfer the toner image from the photoconductive member to the belt.
Das Bildübertragungs- und Blatttrennsystem vom Kontakttyp ist dahingehend gegenüber dem System vom Koronatyp vorteilhaft, dass es ozonreduziert und nur eine niedrige Leistungsquellenspannung erfordert. Jedoch liegt das Problem mit dem Übertragungsband darin, dass eine passende Vorspannung, die von der Leistungsquelle zu dem Band anzulegen ist, sich aufgrund verschiedener Ursachen ändert, die Unregelmäßigkeiten im Widerstand des Bandes, Variationen der Umgebungsbedingungen, Art der Blätter und Fläche eines Tonerbildes beinhalten. Dies verhindert, dass das Tonerbild sicher von dem Band zu dem Blatt übertragen wird. Insbesondere weicht die Menge der Ladung, die auf dem Band durch das Vorspannungspotenzial von der Leistungsquelle abgeschieden wird, von derjenigen ab, die benötigt wird, um eine gewünschte Bildübertragung zu bewirken, und zwar aufgrund von Unregelmäßigkeiten des Widerstandes des Bandes, die der Herstellung bzw. dem Produktionsablauf zuzuschreiben sind, Änderungen des Widerstandes, die variierenden Umweltbedingungen bzw. Umgebungsbedingungen zuzuschreiben sind, Änderungen des Materials und der Dicke von Blättern usw. Wenn der Umfang der Ladung, die benötigt wird, um eine wünschenswerte Bildübertragung zu bewirken, auf einem Übertragungsband abgeschieden wird, tritt noch genauer eine Entladung in einem Vorübertragungsbereich stromabwärts des Klemmabschnitts zwischen dem photoleitenden Element und dem Band nicht auf. Unter dieser Bedingung wird ein Toner, der auf eine positive Polarität beispielsweise geladen wurde, zu dem Blatt übertragen, das auf dem Band in einem Übertragungsbereich getragen wird. In diesem Fall wird ein Vorspannungspotenzial von einer Leistungsquelle auf das Band aufgebracht. Wenn die tatsächliche Menge der Ladung auf dem Band von der erwarteten aufgrund der oben dargestellten Gründe abweicht, tritt eine Entladung in dem Vorübertragungsbereich auf. Dies verursacht, dass eine negative Ladung auf dem Toner abgeschieden wird und lädt dadurch die Vorderseite und das Rückende des Bandes jeweilig auf eine positive Polarität und negative Polarität. Infolgedessen wird verhindert, obwohl das Vorspannungspotenzial von der Leistungsquelle passend ist, dass Toner von dem photoleitenden Element zu dem Blatt übertragen wird, was dazu führt, dass lokal ein Bild auf dem Blatt fehlt.The contact type image transfer and sheet separation system is advantageous over the corona type system in that it reduces ozone and requires only a low power source voltage. However, the problem with the transfer belt is that an appropriate bias voltage to be applied from the power source to the belt changes due to various causes including irregularities in the resistance of the belt, variations in environmental conditions, types of sheets, and area of a toner image. This prevents the toner image from being transferred securely from the belt to the sheet. More specifically, the amount of charge deposited on the belt by the bias potential from the power source differs from that required to effect a desired image transfer due to irregularities in the resistance of the belt attributable to manufacturing, changes in resistance attributable to varying environmental conditions, changes in the material and thickness of sheets, etc. When the amount of charge required to effect a desirable image transfer is deposited on a transfer belt, more specifically, discharge does not occur in a pre-transfer region downstream of the nip between the photoconductive member and the belt. Under this condition, a toner charged to a positive polarity, for example, is transferred to the sheet carried on the belt in a transfer region. In this case, a bias potential is applied to the belt from a power source. If the actual amount of charge on the belt differs from that expected based on the above reasons, a discharge occurs in the pre-transfer area. This causes a negative charge to be deposited on the toner, thereby charging the front and rear ends of the belt to a positive polarity and a negative polarity, respectively. As a result, even though the bias potential from the power source is appropriate, toner is prevented from being transferred from the photoconductive element to the sheet, resulting in a local image missing on the sheet.
Weiter überträgt das Übertragungsband nicht nur das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu einem Blatt oder einem ähnlichen Übertragungsmedium, sondern trennt ebenso das Blatt von dem Element, indem es elektrostatisch darauf gehalten wird. Jedoch liegt das Problem darin, dass die Trennung des Blattes von dem photoleitenden Element von den Umgebungsbedingungen abhängt. Insbesondere wenn der Wassergehalt des Blattes in einer heißen und feuchten Umgebung zunimmt, ist es wahrscheinlich, dass das Blatt an dem photoleitenden Element haftet und nicht an dem Band und nicht von dem Element getrennt werden kann. Sollte das Blatt zwangsweise von dem photoleitenden Element durch eine Klaue oder eine ähnliche Implementation getrennt werden, würde es zerkratzt werden oder gekräuselt werden, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird.Further, the transfer belt not only transfers the toner image from the photoconductive member to a sheet or similar transfer medium, but also separates the sheet from the member by electrostatically holding it thereon. However, the problem is that the separation of the sheet from the photoconductive member depends on the environmental conditions. In particular, when the water content of the sheet increases in a hot and humid environment, the sheet is likely to stick to the photoconductive member and cannot be separated from the belt and the member. Should the sheet be forcibly separated from the photoconductive member by a claw or similar implementation, it would be scratched or curled, thereby deteriorating the image quality.
Bei dem elektrophotographischen Bilderzeugungsapparat wird ein Übertragungspotenzial an das Band bei einer Position stromaufwärts der ersten Übertragungsposition angelegt, um so das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Band zu übertragen. Dies bringt das Problem mit sich, dass der Toner nicht auf das Band bei einer Position stromaufwärts der ersten Übertragungsposition fliegt, wodurch Linien verdickt werden, Zeichen verschmiert werden, Schärfe reduziert wird oder sonst wie Bilder verschlechtert werden.In the electrophotographic image forming apparatus, a transfer potential is applied to the belt at a position upstream of the first transfer position so as to transfer the toner image from the photoconductive member to the belt. This involves a problem that the toner does not fly onto the belt at a position upstream of the first transfer position, thereby thickening lines, blurring characters, reducing sharpness, or otherwise deteriorating images.
Das Problem, das zu lösen ist, liegt darin, zu vermeiden, dass Ladung von dem Band zu dem Blatt übertragen wird. Dieses Problem wird durch die unabhängigen Ansprüche 1, 2, 3, 6, 7, 8, 10 und 11 gelöst. Abhängige Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen. Vorteilhaft wird ein Bilderzeugungsapparat bereitgestellt, der dazu in der Lage ist, sicher ein Bild zu übertragen, um ein attraktives Bild zu erzeugen und zusätzlich eine gewünschte Trennung eines Übertragungsmediums von einem photoleitenden Element zu gewährleisten, und zwar unabhängig von der Umgebung.The problem to be solved is to avoid charge being transferred from the belt to the sheet. This problem is solved by independent claims 1, 2, 3, 6, 7, 8, 10 and 11. Dependent claims relate to advantageous embodiments. Advantageously, an image forming apparatus is provided which is adapted to do so in the Capable of securely transferring an image to produce an attractive image and additionally ensuring a desired separation of a transfer medium from a photoconductive element, regardless of the environment.
Vorteilhaft umfasst ein Bilderzeugungsapparat folgendes: ein photoleitendes Element, um ein Tonerbild darauf auszubilden, ein Übertragungsmedium, das in Kontakt mit dem photoleitenden Element über eine vorbestimmte Klemmbreite beweglich ist, um zu ermöglichen, dass das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Übertragungsmedium übertragen wird, eine Übertragungsvorspannungs-Anlegevorrichtung, um eine vorbestimmte Übertragungsvorspannung an das Übertragungsmedium anzulegen, und eine Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung, um die Übertragungsvorspannung mit einem Potenzialgradienten derartig anzulegen, dass der Umfang der Übertragung des Tonerbildes von dem photoleitenden Element zu dem Übertragungsmedium in einem Bereich stromaufwärts eines Übertragungsbereichs bezüglich des photoleitenden Elements zunimmt und bei einem Punkt endet, wo das photoleitende Element und das Übertragungsmedium anfangen, sich einander zu berühren.Advantageously, an image forming apparatus comprises: a photoconductive member for forming a toner image thereon, a transfer medium movable in contact with the photoconductive member over a predetermined nip width to allow the toner image to be transferred from the photoconductive member to the transfer medium, a transfer bias applying device for applying a predetermined transfer bias to the transfer medium, and a potential gradient generating device for applying the transfer bias with a potential gradient such that the amount of transfer of the toner image from the photoconductive member to the transfer medium increases in an area upstream of a transfer area with respect to the photoconductive member and ends at a point where the photoconductive member and the transfer medium start to contact each other.
Ebenso vorteilhaft umfasst ein Bilderzeugungsapparat folgendes: ein photoleitendes Element, um ein Tonerbild darauf auszubilden, ein Übertragungsband, das in Kontakt mit dem photoleitenden Element über eine vorbestimmte Klemmbreite beweglich ist, um ein Blatt zu transportieren, um zu ermöglichen, dass das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Blatt übertragen wird, eine Übertragungspotenzial-Vorspannungsanlegevorrichtung, um eine vorbestimmte Übertragungsvorspannung an das Übertragungsband anzulegen, eine Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung, um die Übertragungsvorspannung mit einem Potenzialgradienten bereitzustellen, und zwar derartig, dass ein Umfang der Übertragung des Tonerbilds von dem photoleitenden Element zu dem Blatt in einem Bereich stromaufwärts eines Klemmabschnitts bezüglich des photoleitenden Elements zunimmt und bei einem Punkt endet, wo das photoleitende Element und das Ubertragungsband anfangen sich einander zu berühren, und eine Vorspannungsanlegevorrichtung, um eine Vorspannung an der Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung anzulegen, nachdem das Blatt über einen vorbestimmten Abstand weg von dem Klemmabschnitt bewegt worden ist.Also advantageously, an image forming apparatus comprises: a photoconductive member for forming a toner image thereon, a transfer belt movable in contact with the photoconductive member over a predetermined nip width for transporting a sheet to enable the toner image to be transferred from the photoconductive member to the sheet, a transfer potential bias applying device for applying a predetermined transfer bias to the transfer belt, a potential gradient generating device for providing the transfer bias with a potential gradient such that an amount of transfer of the toner image from the photoconductive member to the sheet increases in a region upstream of a nip portion with respect to the photoconductive member and ends at a point where the photoconductive member and the transfer belt start to contact each other, and a bias applying device for applying a bias to the potential gradient generating device after the sheet has been moved a predetermined distance away from the clamping section.
Weiter umfasst vorteilhaft ein Bilderzeugungsapparat folgendes: Ein photoleitendes Element, um ein Tonerbild darauf auszubilden, ein Übertragungsband, das in Kontakt mit dem photoleitenden Element über eine vorbestimmte Klemmbreite beweglich ist, um ein Blatt zu transportieren, um zu ermöglichen, dass das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Blatt übertragen wird, eine Übertragungsvorspannungs-Anlegevorrichtung, die das Übertragungsband bei einer Position stromabwärts des photoleitenden Element berührt, um eine vorbestimmte Vorspannung an das Übertragungsband anzulegen, und eine Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung, die eine dielektrische Schicht auf einer Oberfläche davon hat und die das Übertragungsband bei einer Position stromaufwärts des photoleitenden Elements berührt, um die Übertragungsvorspannung mit einem Potenzialgradienten bereitzustellen, und zwar derartig, dass ein Umfang der Übertragung des Tonerbilds von dem photoleitenden Element zu dem Blatt in einem Bereich stromaufwärts des Klemmabschnitts bezüglich des photoleitenden Elements zunimmt und bei einem Punkt, wo das photoleitende Element und das Übertragungsband sich einander berühren, endet.Further advantageously, an image forming apparatus comprises: a photoconductive member for forming a toner image thereon, a transfer belt movable in contact with the photoconductive member over a predetermined nip width for transporting a sheet to enable the toner image to be transferred from the photoconductive member to the sheet, a transfer bias applying device which contacts the transfer belt at a position downstream of the photoconductive member to apply a predetermined bias to the transfer belt, and a potential gradient generating device which has a dielectric layer on a surface thereof and which contacts the transfer belt at a position upstream of the photoconductive member to provide the transfer bias with a potential gradient such that an amount of transfer of the toner image from the photoconductive member to the sheet increases in an area upstream of the nip portion with respect to the photoconductive member and at a point where the photoconductive element and the transfer belt touch each other.
Darüber hinaus umfasst ein Bilderzeugungsapparat vorteilhaft folgendes: ein photoleitendes Element, um ein Tonerbild darauf auszubilden, ein Übertragungsband, das in Kontakt mit dem photoleitenden Element über eine vorbestimmte Klemmbreite beweglich ist, um ein Blatt zu transportieren, um zu ermöglichen, dass das Tonerbild von dem photoleitenden Element zu dem Blatt übertragen wird, eine Übertragungsvorspannungs- Anlegevorrichtung, die das Übertragungsband bei einer Position stromabwärts des photoleitenden Elements berührt, um eine vorbestimmte Vorspannung an das Übertragungsband anzulegen, und eine Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung, die eine elastische dielektrische Schicht auf einer Oberfläche davon hat und die ein Rückende des Übertragungsbandes bei einer Position stromaufwärts des photoleitenden Elements berührt, um die Übertragungsvorspannung mit einem Potenzialgradienten bereitzustellen, und zwar derartig, dass ein Umfang der Übertragung des Tonerbildes von dem photoleitenden Element in einem Bereich stromaufwärts des Klemmabschnitts bezüglich des Übertragungsbandes zunimmt und bei einem Punkt, wo das photoleitende Element und das Übertragungsband sich einander berühren, endet.Furthermore, an image forming apparatus advantageously comprises: a photoconductive member for forming a toner image thereon, a transfer belt movable in contact with the photoconductive member over a predetermined nip width to transport a sheet to allow the toner image to be transferred from the photoconductive member to the sheet, a transfer bias applying device which contacts the transfer belt at a position downstream of the photoconductive member to apply a predetermined bias to the transfer belt, and a potential gradient generating device which has an elastic dielectric layer on a surface thereof and which contacts a rear end of the transfer belt at a position upstream of the photoconductive member to provide the transfer bias with a potential gradient such that an amount of transfer of the toner image from the photoconductive member increases in an area upstream of the nip portion with respect to the transfer belt and at a Point where the photoconductive element and the transfer belt touch each other ends.
Zusätzlich umfasst vorteilhaft ein Bilderzeugungsapparat folgendes: ein photoleitendes Element, um ein Tonerbild darauf auszubilden, ein Übertragungsmedium, dass das photoleitende Element über eine vorbestimmte Klemmbreite in einem Übertragungsbereich berührt und einen Schritt der Übertragung des Tonerbildes mitmacht, das auf dem photoleitenden Element viele Male ausgebildet wird, eine erste Elektrode, die das Übertragungsmedium bei einer Position stromabwärts des Übertragungsbereichs berührt, eine zweite Elektrode, die das Übertragungsmedium bei einer Position stromaufwärts des Übertragungsbereichs berührt, und eine Potenzialgradient-Erzeugungsvorrichtung, um die Übertragungsvorspannung mit einem Potenzialgradienten bereitzustellen, indem eine Übertragungsvorspannung an die erste Elektrode oder sowohl an die erste Elektrode als auch an die zweite Elektrode angelegt wird, und um, wenn ein Toner auf dem Übertragungsmedium nicht vorhanden ist, eine Vorspannung derselben Polarität, wie der Toner der zweiten Elektrode anzulegen oder um, wenn der Toner auf dem Übertragungsmedium vorhanden ist, eine Vorspannung mit einer Polarität anzulegen, die zu der Polarität des Toners der zweiten Elektrode entgegengesetzt ist, und zwar derartig, dass der Umfang der Übertragung des Tonerbilds von dem photoleitenden Element zu dem Übertragungsmedium in einem Bereich stromaufwärts eines Übertragungsbereichs bezüglich des photoleitenden Elements zunimmt und bei einem Punkt endet, wo das photoleitende Element und das Übertragungsmedium sich einander berühren.In addition, advantageously, an image forming apparatus comprises: a photoconductive member for forming a toner image thereon, a transfer medium that contacts the photoconductive member over a predetermined nip width in a transfer region and undergoes a step of transferring the toner image formed on the photoconductive member many times, a first electrode that contacts the transfer medium at a position downstream of the transfer region, a second electrode that contacts the transfer medium at a position upstream of the transfer region, and a potential gradient generating device for providing the transfer bias with a potential gradient by applying a transfer bias to the first electrode or to both the first electrode and the second electrode, and, when a toner is not present on the transfer medium, applying a bias of the same polarity as the toner to the second electrode or, when the toner is present on the transfer medium, applying a Applying a bias voltage having a polarity opposite to the polarity of the toner of the second electrode such that the amount of transfer of the toner image from the photoconductive element to the transfer medium increases in an area upstream of a transfer area with respect to the photoconductive element and ends at a point where the photoconductive element and the transfer medium contact each other.
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer von der folgenden detaillierten Beschreibung werden, die zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen ist, für die gilt:The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 und 2 sind jeweilig eine Teil-Vorderansicht und ein Schnitt, die einen Bilderzeugungsapparat zeigen, der die vorliegende Erfindung verkörpert;Figs. 1 and 2 are a partial front view and a section, respectively, showing an image forming apparatus embodying the present invention;
Fig. 3 ist ein Graph, der die Ergebnisse der Experimente anzeigt;Fig. 3 is a graph showing the results of the experiments;
Fig. 4 bis 8 sind Vorderansichten, die jeweils eine alternative Ausführungsform der Erfindung zeigen;Figures 4 to 8 are front views each showing an alternative embodiment of the invention;
Fig. 9 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der Ausführungsform zeigt, die in Fig. 1 und 2 gezeigt ist;Fig. 9 is a timing chart showing a specific operation of the embodiment shown in Figs. 1 and 2;
Fig. 10 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der Ausführungsform darstellt, die in Fig. 5 gezeigt ist;Fig. 10 is a timing chart illustrating a specific operation of the embodiment shown in Fig. 5;
Fig. 11 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der Ausführungsform zeigt, die in Fig. 6 gezeigt ist;Fig. 11 is a timing chart showing a specific operation of the embodiment shown in Fig. 6;
Fig. 12 ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen spezifischen Betrieb der Ausführungsform zeigt, die in Fig. 7 gezeigt ist;Fig. 12 is a timing chart showing a specific operation of the embodiment shown in Fig. 7;
Fig. 13 und 14 sind Blockdiagramme, die jeweils eine andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;Figs. 13 and 14 are block diagrams each showing another alternative embodiment of the present invention;
Fig. 15 und 16 sind Vorderansichten, die jeweils eine andere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen;Figs. 15 and 16 are front views each showing another alternative embodiment of the present invention;
Fig. 17 und 18 sind Ansichten, die jeweils Probleme zeigen, die für einen herkömmlichen Bilderzeugungsapparat spezifisch sind;Figs. 17 and 18 are views each showing problems specific to a conventional image forming apparatus;
Fig. 19, 20 und 21 sind Graphen, die jeweilig Potenzialverteilungen zeigen, die für die Ausführungsformen spezifisch sind, die in Fig. 1 und 2, Fig. 6 und 7 gezeigt sind;Figs. 19, 20 and 21 are graphs respectively showing potential distributions specific to the embodiments shown in Figs. 1 and 2, Figs. 6 and 7;
Fig. 22 ist ein Seitenaufriss der eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;Fig. 22 is a side elevation showing an alternative embodiment of the present invention;
Fig. 23 zeigt einen Potenzialgradienten eines Zwischenübertragungsbandes, der in der Ausführungsform der Fig. 22 enthalten ist; undFig. 23 shows a potential gradient of an intermediate transfer belt included in the embodiment of Fig. 22; and
Fig. 24 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Potenzial zwischen einer Vorspannungsrolle und einem Kontaktpunkt zeigt, der für die Ausführungsform der Fig. 22 spezifisch ist.Fig. 24 is a graph showing a relationship between the potential between a bias roller and a contact point specific to the embodiment of Fig. 22.
Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird kurz auf einen herkömmlichen Bilderzeugungsapparat Bezug genommen, insbesondere ein Bildübertragungs- und Blatttrennsystem vom Kontakttyp, das damit verfügbar ist, wie in Fig. 17 und 18 gezeigt ist. Das Bildübertragungs- und Blatttrennsystem vom Kontakttyp ist gegenüber einem System vom Koronatyp dahingehend vorteilhaft, dass es Ozon reduziert und nur eine niedrige Leistungsquellenspannung erfordert, wie zuvor diskutiert wurde. Jedoch liegt das Problem bei einem Übertragungsband darin, dass die passende Vorspannung, die von einer Leistungsquelle an das Band anzulegen ist, aufgrund verschiedener Ursachen sich ändert, die Unregelmäßigkeiten des Widerstandes des Bandes, Variation der Umgebungsbedingungen, Art der Blätter und Fläche des Tonerbildes enthalten. Dies verhindert, dass ein Tonerbild wünschenswert von dem Band zu einem Blatt übertragen wird. Insbesondere weicht der Umfang der Ladung, die auf dem Band durch das Vorspannungspotenzial von der Leistungsquelle abgeschieden wird, von demjenigen ab, das benötigt wird, um eine wünschenswerte Bildübertragung zu bewirken, und zwar aufgrund von Unregelmäßigkeiten des Widerstandes des Bandes, die der Herstellung bzw. dem Herstellungsablauf zuzuschreiben sind, Änderungen des Widerstandes, die sich ändernden Umgebungsbedingungen zuzuschreiben sind, Änderungen des Materials und der Dicke der Blätter usw. Genauer, wie in Fig. 17 gezeigt ist, tritt eine Entladung, wenn der Umfang der Ladung, die benötigt wird, um eine wünschenswerte Bildübertragung zu bewirken, auf einem Übertragungsband abgeschieden wird, in einem Vorübertragungsbereich stromabwärts des Klemmabschnitts zwischen einem photoleitenden Element 37 und dem Band nicht auf. In diesem Zustand wird ein Toner 39, der auf positive Polarität geladen ist, beispielsweise zu einem Blatt 38 übertragen, das auf dem Band in einem Übertragungsbereich getragen wird. In diesem Fall wird ein Vorspannungspotenzial von einer Leistungsquelle, nicht gezeigt, auf das Band 38 angelegt. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, tritt, wenn die tatsächliche Menge der Ladung auf dem Band von der erwarteten aufgrund der oben dargestellten Gründe abweicht, eine Entladung in dem Vorübertragungsbereich auf. Dies bewirkt, dass eine negative Ladung auf dem Toner 39 abgeschieden wird und dadurch wird jeweilig das Vorderende und das Rückende des Bandes auf eine positive Polarität und eine negative Polarität geladen. Infolgedessen wird, obwohl das Vorspannungspotenzial von der Leistungsquelle passend ist, der Toner 39 daran gehindert, von dem photoleitenden Element 37 zu dem Blatt 38 übertragen zu werden, was zu einem lokalen Weglassen eines Bildes auf dem Blatt führt.In order to better understand the present invention, reference will be made briefly to a conventional image forming apparatus, particularly a contact type image transfer and sheet separation system available therewith, as shown in Figs. 17 and 18. The contact type image transfer and sheet separation system is advantageous over a corona type system in that it reduces ozone and requires only a requires low power source voltage as previously discussed. However, the problem with a transfer belt is that the appropriate bias voltage to be applied from a power source to the belt varies due to various causes including irregularities in the resistance of the belt, variation in environmental conditions, type of sheets and area of the toner image. This prevents a toner image from being desirably transferred from the belt to a sheet. In particular, the amount of charge deposited on the belt by the bias potential from the power source differs from that required to effect desirable image transfer due to irregularities in the resistance of the belt attributable to manufacturing, changes in resistance attributable to changing environmental conditions, changes in the material and thickness of the sheets, etc. More specifically, as shown in Fig. 17, when the amount of charge required to effect desirable image transfer is deposited on a transfer belt, discharge does not occur in a pre-transfer region downstream of the nip portion between a photoconductive member 37 and the belt. In this state, a toner 39 charged to positive polarity is transferred, for example, to a sheet 38 carried on the belt in a transfer region. In this case, a bias potential from a power source, not shown, is applied to the belt 38. As shown in Fig. 18, when the actual amount of charge on the belt deviates from that expected due to the reasons set forth above, a discharge occurs in the pre-transfer area. This causes a negative charge to be deposited on the toner 39 and thereby the leading end and trailing end of the belt are charged to a positive polarity and a negative polarity, respectively. As a result, even though the bias potential from the power source is appropriate, the toner 39 is prevented from being transferred from the photoconductive member 37 to the sheet 38, resulting in local omission of an image on the sheet.
Nimmt man Bezug auf Fig. 2, so ist ein Teil eines Bilderzeugungsapparats, der die vorliegende Erfindung verkörpert, gezeigt und als ein elektrophotographischer Kopierer realisiert. Wie gezeigt beinhaltet der Apparat einen Bildträger in der Gestalt einer photoleitenden Trommel 1. Die Trommel 1 wird gleichförmig von einem Hauptlader geladen, während sie durch einen Antriebsmechanismus, nicht gezeigt, gedreht wird. Eine Schreibvorrichtung schreibt Bilddaten auf die geladene Oberfläche der Trommel 1, um ein elektrostatisches latentes Bild auszubilden. Eine Entwicklungseinheit entwickelt das latente Bild, um ein entsprechendes Tonerbild zu erzeugen. Ein Aufzeichnungsmedium in der Form eines Blattes wird von einer Blattzuführvorrichtung zu einer Ausrichterrolle 2 zugeführt, für einen Moment zum Halten gebracht und dann in Richtung auf ein Übertragungsband in Synchronisation mit dem Tonerbild, das auf der Trommel 1 ausgebildet ist, getrieben. Wenigstens das Vorderende des Übertragungsbandes 3 ist aus einem dielektrischem Material hergestellt. Das Übertragungsband 3 wird über eine Antriebsrolle 4 und Antriebsrollen 5 bis 7 geführt. Die Rollen 6 und 7 sind mit der Erde verbunden. Die Rolle 5 spielt die Rolle einer Vorspannungsrolle oder einer Vorspannungselektrode, während die Rolle 4 in einem elektrisch schwebendem Zustand verbleibt. Sobald die Vorderkante des Blattes einen Abschnitt erreicht, wo die Trommel 1 und das Übertragungsband 3 sich berühren sollen, wird ein Solinoid 9 erregt, um einen Hebel 10 nach oben zu drängen. Der Hebel 10 hebt wiederum eine Seite der Bandanordnung, d. h. das Band 3 und die Rollen 4 bis 7 bis das Band 3 die Trommel 1 berührt.Referring to Fig. 2, a portion of an image forming apparatus embodying the present invention is shown and implemented as an electrophotographic copier. As shown, the apparatus includes an image carrier in the form of a photoconductive Drum 1. The drum 1 is uniformly charged by a main charger while being rotated by a drive mechanism, not shown. A writing device writes image data on the charged surface of the drum 1 to form an electrostatic latent image. A developing unit develops the latent image to form a corresponding toner image. A recording medium in the form of a sheet is fed from a sheet feeding device to an aligner roller 2, stopped for a moment, and then driven toward a transfer belt in synchronization with the toner image formed on the drum 1. At least the front end of the transfer belt 3 is made of a dielectric material. The transfer belt 3 is passed over a drive roller 4 and drive rollers 5 to 7. The rollers 6 and 7 are connected to the ground. The roller 5 plays the role of a bias roller or a bias electrode, while the roller 4 remains in an electrically floating state. As soon as the leading edge of the sheet reaches a portion where the drum 1 and the transfer belt 3 are to contact, a solenoid 9 is energized to urge upwards a lever 10. The lever 10 in turn lifts one side of the belt assembly, ie the belt 3 and the rollers 4 to 7, until the belt 3 contacts the drum 1.
Die Antriebsrolle 4 wird von einem Motor getrieben, um wiederum das Übertragungsband 3 zu drehen. Das Band 3 berührt die Antriebsrolle 4 bei einer Position stromaufwärts des Abschnitts; wo sie dazu in der Lage ist, die Trommel 1 zu berühren, und berührt die Vorspannungsrolle 5 bei einer Position stromabwärts des Kontaktabschnitts. Das Band 3 berührt die Trommel 1 über eine vorbestimmte Klemmbreite. Wie in Fig. 1 und 9 gezeigt ist, legt, wenn das Band 3 die Trommel 1 berührt, eine Leistungsquelle 8 eine vorbestimmte Spannung an die Vorspannungsrolle 5 an, deren Polarität zu der Polarität des Toners entgegengesetzt ist, der auf der Trommel 1 abgeschieden ist, wodurch eine entsprechende Ladung auf dem Band 3 abgeschieden wird. Das Band 3 ist aus einem Material hergestellt, das einen spezifischen Volumenwiderstand (10&sup6; Ω cm bis 10¹² Ω cm) aufweist. Folglich fließt ein Strom in Richtung auf die Rollen 6 und 7 aufgrund der Vorspannung von der Vorspannungsrolle 5, was zu einem Abfall der Spannung führt.The drive roller 4 is driven by a motor to rotate the transfer belt 3 in turn. The belt 3 contacts the drive roller 4 at a position upstream of the portion where it is able to contact the drum 1, and contacts the bias roller 5 at a position downstream of the contact portion. The belt 3 contacts the drum 1 over a predetermined nip width. As shown in Figs. 1 and 9, when the belt 3 contacts the drum 1, a power source 8 applies a predetermined voltage to the bias roller 5 whose polarity is opposite to the polarity of the toner deposited on the drum 1, thereby depositing a corresponding charge on the belt 3. The belt 3 is made of a material having a volume resistivity (106 Ω cm to 1012 Ω cm). Consequently, a current flows toward the rollers 6 and 7 due to the bias voltage from the bias roller 5, resulting in a drop in the voltage.
Während das Blatt zwischen dem Band 3 und der Trommel 1 transportiert wird, wird das Tonerbild von der Trommel 1 zu dem Blatt aufgrund der oben erwähnten Vorspannung übertragen, die von der Leistungsquelle 8 an das Band 3 angelegt wird. Das Blatt wird durch die Ladung polarisiert, das von der Leistungsquelle 8 an das Band 3 angelegt wird. Die polarisierende Spannung des Blattes und die wahre Ladung des Bands 3 erzeugt eine elektrostatische Kraft. Infolgedessen wird das Blatt durch das Band 3 transportiert, während es elektrostatisch an dem Band 3 haftet.While the sheet is transported between the belt 3 and the drum 1, the toner image is transferred from the drum 1 to the sheet due to the above-mentioned bias voltage applied to the belt 3 from the power source 8. The sheet is polarized by the charge applied to the belt 3 from the power source 8. The polarizing voltage of the sheet and the true charge of the belt 3 generates an electrostatic force. As a result, the sheet is transported by the belt 3 while electrostatically adhering to the belt 3.
Während das Blatt von dem Band 3 gefördert wird, wird dessen Ladung reduziert, indem sie zur Erde über das Band 3 und die Rollen 6 und 7 abgelassen wird. Die Rate mit der die Ladung des Blattes abnimmt, hängt wesentlich von dem Widerstand R und der Kapazität C des Blattes ab und wird als eine Zeitkonstante T = R·C ausgedrückt. Das Blatt wird in Richtung auf eine Fixierstation durch das Band 3 transportiert. Wenn das Blatt sich dem Einlass der Fixierstation nähert, wird dessen Ladung reduziert, um wiederum die elektrostatische Kraft zu reduzieren, die zwischen dem Blatt und dem Band 3 wirkt. Folglich wird das Blatt von dem Band 3 durch die Rolle 7 getrennt, die mit der Erde verbunden ist und einen kleinen Durchmesser und die Elastizität des Blattes hat. Dann wird das Tonerbild, das auf dem Blatt getragen wird, bei der Fixierstation fixiert. Vorzugsweise hat die Rolle einen Durchmesser, der von 14 mm bis 16 mm reicht.As the sheet is conveyed by the belt 3, its charge is reduced by being discharged to earth via the belt 3 and the rollers 6 and 7. The rate at which the charge of the sheet decreases depends essentially on the resistance R and the capacitance C of the sheet and is expressed as a time constant T = R C. The sheet is conveyed toward a fixing station by the belt 3. As the sheet approaches the inlet of the fixing station, its charge is reduced to in turn reduce the electrostatic force acting between the sheet and the belt 3. Consequently, the sheet is separated from the belt 3 by the roller 7 which is connected to earth and has a small diameter and the elasticity of the sheet. Then the toner image carried on the sheet is fixed at the fixing station. Preferably, the roller has a diameter ranging from 14 mm to 16 mm.
Sobald sich die Hinterkante des Blattes von dem Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 wegbewegt, wird das Solinoid 9 entregt, um den Hebel 10 und deshalb die Bandanordnung, die das Band 3 und die Rollen 4 bis 7 beinhaltet, zurückzuziehen. Infolgedessen wird das Band 3 außer Kontakt mit der Trommel 1 gebracht. Dies ist dazu da, die Trommel 1 von einer Verschlechterung bzw. Zerstörung zu schützen, während die Übertragung eines Tonerbildes nicht durchgeführt wird.As soon as the trailing edge of the sheet moves away from the nip portion between the drum 1 and the belt 3, the solenoid 9 is de-energized to retract the lever 10 and therefore the belt assembly including the belt 3 and the rollers 4 to 7. As a result, the belt 3 is brought out of contact with the drum 1. This is to protect the drum 1 from deterioration while the transfer of a toner image is not being carried out.
Während das Band 3 sich in Drehung befindet, wird der Toner, der von der Trommel 1 verstreut wird, ohne auf das Blatt übertragen zu werden, direkt auf dem Band 3 abgeschieden. Die Ladung dieses Teils des Toners wird durch die Rollen 6 und 7 verringert, die mit der Erde verbunden sind, und wird dann von einer Reinigungsklinge 11 in eine Sammelflasche 12 abgeschabt.While the belt 3 is rotating, the toner scattered by the drum 1 without being transferred to the sheet is deposited directly on the belt 3. The charge of this part of the toner is reduced by the rollers 6 and 7, which are connected to the earth and is then scraped by a cleaning blade 11 into a collection bottle 12.
Bei der gezeigten Ausführungsform scheidet nur die Vorspannungsrolle 5 eine Ladung auf dem Band 3 ab. Wenn die Vorspannung von der Leistungsquelle nicht nur an die Vorspannungsrolle 5 sondern auch an die Antriebsrolle 4 angelegt wird, hat die Potenzialverteilung des Bandes 3 einen linearen Gradienten in einem Abschnitt T zwischen den Rollen 4 und 5. Experimente zeigten, dass das Band 3 nicht dazu in der Lage ist, elektrostatisch ein Blatt darauf zu halten, wenn der Wassergehalt des Blattes größer als 8% bis 11% ist, und zwar aufgrund einer heißen und feuchten Umgebung. Im Gegensatz dazu, wenn die Vorspannung nur an die Vorspannungsrolle 5 angelegt wird, wie in Fig. 9 gezeigt ist, gewährleistet die Ausführungsform, dass das Blatt von der Trommel 1 getrennt wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Dies liegt vermutlich daran, weil, wenn die Ladung an die Antriebsrolle 4 angelegt wird, die das Band 3 an einer Position stromaufwärts zur Trommel 1 berührt, die Ladung in eine Vorderkante des Blattes eindringt, weil der Wassergehalt des Blattes zunimmt, wobei verhindert wird, dass das Blatt elektrostatisch an dem Band 3 haftet.In the embodiment shown, only the bias roller 5 deposits a charge on the belt 3. When the bias voltage from the power source is applied not only to the bias roller 5 but also to the drive roller 4, the potential distribution of the belt 3 has a linear gradient in a section T between the rollers 4 and 5. Experiments showed that the belt 3 is unable to electrostatically hold a sheet thereon when the water content of the sheet is greater than 8% to 11% due to a hot and humid environment. In contrast, when the bias voltage is applied only to the bias roller 5 as shown in Fig. 9, the embodiment ensures that the sheet is separated from the drum 1 as shown in Fig. 3. This is presumably because when the charge is applied to the drive roller 4 contacting the belt 3 at a position upstream of the drum 1, the charge penetrates into a leading edge of the sheet because the water content of the sheet increases, preventing the sheet from electrostatically adhering to the belt 3.
Wenn die Antriebsrolle 4 nicht eine Ladung an das Band 3 wie bei der Ausführungsform anliegt, dringt eine Ladung nicht in die Vorderkante eines Blattes ein, das von dem Band 3 transportiert wird. Folglich wird eine abstoßende Kraft nicht zwischen dem Band 3 und dem Blatt erzeugt, die verhindern würde, dass das Blatt vollständig von der Trommel 1 getrennt wird.Unless the drive roller 4 applies a charge to the belt 3 as in the embodiment, a charge does not penetrate the leading edge of a sheet being transported by the belt 3. Consequently, a repulsive force is not generated between the belt 3 and the sheet which would prevent the sheet from being completely separated from the drum 1.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt spielt die Antriebsrolle 4 die Rolle einer Vorspannungsrolle oder Vorspannungselektrode, und zwar gleichzeitig. Die Antriebsrolle 4 ist mit der Erde über einen Varistor, eine Zener-Diode oder einem ähnlichen Konstant-Spannungselement 13 verbunden. Während die Vorspannung, die an die Vorspannungsrolle anzulegen ist, gewählt werden kann, sollte sie vorzugsweise nahe an der Vorspannung liegen, die an die stromabwärts gelegene Vorspannungsrolle 5 angelegt wird.Fig. 4 shows a second embodiment of the present invention. As shown, the drive roller 4 plays the role of a bias roller or bias electrode simultaneously. The drive roller 4 is connected to ground through a varistor, Zener diode or similar constant voltage element 13. While the bias voltage to be applied to the bias roller can be selected, it should preferably be close to the bias voltage applied to the downstream bias roller 5.
Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform die Vorspannung von der Leistungsquelle 8 an die stromabwärts gelegene Vorspannungsrolle S angelegt. Die stromaufwärts gelegene Vorspannungsrolle 4 wird bei dem im wesentlichen selben Potenzial wie die stromabwärts gelegene Vorspannungsrolle S aufrechterhalten. Dies ist erfolgreich beim Aufrechterhalten des Potenzials bei der Position, wo die Trommel 1 und das Band 3 sich stabil berühren und gewährleistet deshalb eine gewünschte Tonerbildübertragung ungeachtet zum Beispiel von Unregelmäßigkeiten des Widerstands des Bands 3. Zusätzlich wird die Ladungsinjektion in das Blatt in einer feuchten Umgebung reduziert, um eine sichere Trennung des Blattes von der Trommel 1 zu gewährleisten. Da insbesondere diese Ausführungsform noch stabiler ist als die erste Ausführungsform bezüglich der Übertragung des Tonerbildes, kann die Vorspannung, die von der Leistungsquelle 8 an die Vorspannungsrolle 5 angelegt wird, niedrig sein.Particularly, in this embodiment, the bias voltage from the power source 8 is applied to the downstream bias roller S. The upstream bias roller 4 is maintained at substantially the same potential as the downstream bias roller S. This is successful in maintaining the potential at the position where the drum 1 and the belt 3 stably contact and therefore ensures desired toner image transfer regardless of, for example, irregularities in the resistance of the belt 3. In addition, charge injection into the sheet is reduced in a humid environment to ensure sure separation of the sheet from the drum 1. Particularly, since this embodiment is even more stable than the first embodiment in terms of transfer of the toner image, the bias voltage applied from the power source 8 to the bias roller 5 can be low.
Nimmt man Bezug auf Fig. 5, so wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des folgenden ähnelt. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, beginnt eine Leistungsquelle 14 mit dem Anlegen einer Vorspannung an die Antriebsrolle 4 zu der Zeit, wenn das Blatt in den Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 eintritt und die Trommel 1 berührt. Wiederum hat, wie in Fig. 19 gezeigt ist, die Potenzialverteilung des Bandes 3 einen linearen Gradienten in dem Abschnitt T.Referring to Fig. 5, a third embodiment of the present invention will be described which is similar to the first embodiment except for the following. As shown in Fig. 10, a power source 14 starts applying a bias voltage to the drive roller 4 at the time when the sheet enters the nip section between the drum 1 and the belt 3 and contacts the drum 1. Again, as shown in Fig. 19, the potential distribution of the belt 3 has a linear gradient in the section T.
Die dritte Ausführungsform, ähnlich wie die erste Ausführungsform, verbessert die Trennung des Blattes von der Trommel 1 und überträgt das Tonerbild zu dem Blatt stabil, und zwar ungeachtet der Unregelmäßigkeiten des Widerstandes des Blattes 3. Folglich kann das Band 3 mit einer hohen Ausbeute erzeugt und ausgewählt werden.The third embodiment, similarly to the first embodiment, improves the separation of the sheet from the drum 1 and transfers the toner image to the sheet stably regardless of the irregularities of the resistance of the sheet 3. Consequently, the belt 3 can be produced and selected with a high yield.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der dritten Ausführungsform mit der Ausnahme einer variablen Leistungsquelle 15 ähnelt, die die Leistungsquelle 14 ersetzt. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, legt die variable Leistungsquelle 15 eine Vorspannung, die niedriger als die Vorspannung an der Vorspannungsrolle 5 ist, an die Vorspannungsrolle 4 an und gleichzeitig wie an die Vorspannungsrolle 5. Sobald die Vorderkante des Blattes in den Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 eintritt, legt die Leistungsquelle 15 die selbe Vorspannung, wie sie an die Vorspannungsrolle 5 angelegt wird, an die Vorspannungsrolle 4 an. Die sich ergebende Potenzialverteilung des Bandes 3 ist in Fig. 20 gezeigt.Fig. 6 shows a fourth embodiment of the present invention which is similar to the third embodiment except for a variable power source 15 which replaces the power source 14. As shown in Fig. 11, the variable power source 15 applies a bias voltage lower than the bias voltage on the bias roller 5 to the bias roller 4 and at the same time as to the bias roller 5. As soon as the leading edge of the sheet enters the nip section between the drum 1 and the When the belt 3 enters the belt 3, the power source 15 applies the same bias voltage as is applied to the bias roller 5 to the bias roller 4. The resulting potential distribution of the belt 3 is shown in Fig. 20.
Wie oben erwähnt wurde, hält die vierte Ausführungsform die Vorspannung an der Vorspannungsrolle 4 niedriger als die Vorspannung an der Vorspannungsrolle 5, und zwar bis die Vorderkante des Blattes in den Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 eintritt. Dies verbessert ebenso die Trennung des Blattes von der Trommel 1.As mentioned above, the fourth embodiment keeps the bias on the bias roller 4 lower than the bias on the bias roller 5 until the leading edge of the sheet enters the nip section between the drum 1 and the belt 3. This also improves the separation of the sheet from the drum 1.
Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die der ersten Ausführungsform ähnelt, und zwar mit der Ausnahme, dass eine Leistungsquelle 16 eine Vorspannung an die Vorspannungsrollen 4 und 5 anlegt, und zwar mit einer Zeitsteuerung, die in Fig. 12 gezeigt ist. Insbesondere beginnt die Leistungsquelle 16 mit dem Anlegen einer Vorspannung an die Vorspannungsrollen 4 und 5 zu der Zeit, wenn die Vorderkante des Blattes sich um einen vorbestimmten Abstand bewegt hat, der kürzer als 8 mm von dem Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 entfernt ist. Infolgedessen wird das Tonerbild nicht von dem Blatt in den vorbestimmten Abstand übertragen, wenn es von der Vorderkante davon gemessen wird. Insbesondere wird das Blatt einfach weiß über mehrere Millimeter gelassen, wenn es von der Vorderkante davon gemessen wird. Jedoch wird das Blatt sicher von dem Band 3 getrennt, und zwar bei dem Einlass der Fixierstation, wodurch verursacht wird, dass das Tonerbild dort fixiert wird. In diesem Fall hat das Band 3 einen Potenzialgradienten, der in Fig. 21 gezeigt ist.Fig. 7 shows a fifth embodiment of the present invention, which is similar to the first embodiment, except that a power source 16 applies a bias voltage to the bias rollers 4 and 5 at a timing shown in Fig. 12. Specifically, the power source 16 starts applying a bias voltage to the bias rollers 4 and 5 at the time when the leading edge of the sheet has moved a predetermined distance shorter than 8 mm from the nip portion between the drum 1 and the belt 3. As a result, the toner image is not transferred from the sheet to the predetermined distance when measured from the leading edge thereof. Specifically, the sheet is simply left white for several millimeters when measured from the leading edge thereof. However, the sheet is surely separated from the belt 3 at the inlet of the fixing station, thereby causing the toner image to be fixed there. In this case, band 3 has a potential gradient shown in Fig. 21.
Fig. 8 ist für eine sechste bzw. eine achte Ausführungsform repräsentativ, die der dritten bis fünften Ausführungsform jeweilig entspricht. Wie gezeigt wird bei der sechsten bis achten Ausführungsform der Abstand LB zwischen dem Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 und der Vorspannungsrolle 5 so gewählt, dass er kürzer als der Abstand LA zwischen dem Klemmabschnitt und der Vorspannungsrolle 4 ist. Die Leistungsquelle 8, 15 oder 16 beginnt mit dem Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrollen 4 und 5, wenn die Vorderkante des Blattes sich zu einem Punkt A bewegt hat, der stromabwärts der Rolle 4 ist, und zwar um den Abstand LB. Derartige alternative Ausführungsformen sind ebenso erfolgreich beim sicheren Trennen des Blattes von der Trommel 1.Fig. 8 is representative of a sixth and an eighth embodiment, which correspond to the third to fifth embodiments, respectively. As shown, in the sixth to eighth embodiments, the distance LB between the nip portion between the drum 1 and the belt 3 and the bias roller 5 is selected to be shorter than the distance LA between the nip portion and the bias roller 4. The power source 8, 15 or 16 starts applying the bias to the bias rollers 4 and 5 when the leading edge of the sheet moves to a point A, which is downstream of the roller 4, by the distance LB. Such alternative embodiments are equally successful in safely separating the sheet from the drum 1.
Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnelt der dritten Ausführungsform der Fig. 5, mit der Ausnahme, dass die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 an der Außenseite des Apparats einstellbar ist. Während die dritte Ausführungsform mit dem Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 von der Leistungsquelle 14 beginnt, nachdem das Blatt die Trommel 1 berührt hat, ist es wahrscheinlich, dass die Blatttransportsteuerung sich von einer Maschine zur anderen unterscheidet oder sich innerhalb der selben Maschine aufgrund der Abnutzung eines Blatttransportsystems unterscheidet. Wenn die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die stromaufwärts gelegene Vorspannungsrolle 4 zu früh ist, neigt eine Ladung dazu, sich auf dem Band 3 abzuscheiden, bevor das Blatt die Trommel 1 berührt, wodurch die Trennung des Blattes von der Trommel 1 in einer feuchten Umgebung instabil wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn die oben erwähnte Zeit zu spät ist, die Vorspannung von der Leistungsquelle 14 an die Vorspannungsrolle 4 angelegt, nachdem die Vorderkante des Blattes sich von dem Klemmabschnitt zwischen der Trommel 1 und dem Band 3 wegbewegt hat. Dann ist es wahrscheinlich, dass das Tonerbild nicht sicher zu dem Vorderkantenabschnitt des Blattes übertragen werden kann, wenn das Band 3 eine Widerstandskomponente hat. Angesichts dessen erlaubt die neunte Ausführungsform, dass die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 an der Außenseite des Apparats geändert wird.A ninth embodiment of the present invention is similar to the third embodiment of Fig. 5, except that the timing for applying the bias voltage to the bias roller 4 is adjustable on the outside of the apparatus. While the third embodiment starts applying the bias voltage to the bias roller 4 from the power source 14 after the sheet has contacted the drum 1, the sheet transport control is likely to differ from one machine to another or differ within the same machine due to wear of a sheet transport system. If the timing for applying the bias voltage to the upstream bias roller 4 is too early, a charge tends to deposit on the belt 3 before the sheet contacts the drum 1, making the separation of the sheet from the drum 1 unstable in a humid environment. In contrast, if the above-mentioned timing is too late, the bias voltage is applied from the power source 14 to the bias roller 4 after the leading edge of the sheet has moved away from the nip portion between the drum 1 and the belt 3. Then, it is likely that the toner image cannot be securely transferred to the leading edge portion of the sheet if the belt 3 has a resistance component. In view of this, the ninth embodiment allows the timing for applying the bias voltage to the bias roller 4 to be changed on the outside of the apparatus.
Fig. 13 zeigt eine Schaltung zum Implementieren der neunten Ausführungsform. Wie gezeigt, hat ein Hauptsteuerabschnitt 17 eine CPU (Zentralverarbeitungseinheit) 18, ein ROM (nur Lesespeicher) 19, ein RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 20, eine Eingangsschaltung 21, einen Lastentreiber 22 und eine Systemsteuerschnittstelle (I/F) 23. Eine Systemsteuereinrichtung 24, eine Hochspannungs-Leistungsquelle 25 und ein Betriebsabschnitt (SP-Modus) 26 sind mit dem Hauptsteuerabschnitt 17 verbunden. Ein Wartungsmann manipuliert beispielsweise den Betriebsabschnitt 26, um den Apparat bzw. das Gerät für einen Wartungsmannprogramm-(SP)-Modus zu konditionieren und manipuliert es wiederum, um einen Einstellwert einzugeben, der mit der Anwendung der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 in Zusammenhang steht.Fig. 13 shows a circuit for implementing the ninth embodiment. As shown, a main control section 17 has a CPU (central processing unit) 18, a ROM (read only memory) 19, a RAM (random access memory) 20, an input circuit 21, a load driver 22 and a system control interface (I/F) 23. A system controller 24, a high voltage power source 25 and an operating section (SP mode) 26 are connected to the main control section 17. For example, a maintenance man manipulates the operating section 26 to condition the apparatus for a maintenance man program (SP) mode and manipulates it in turn to enter a setting value related to the application of preload to the preload roller 4.
Das ROM 19 speichert ein Programm, entsprechend dem die CPU 18 arbeitet. Wenn ein Signal, das den SP-Modus anzeigt, bei dem Betriebsabschnitt 26 eingegeben wird und auf die CPU 18 über die Eingabeschaltung 21 angewendet wird, setzt die CPU 18 den SP-Modus. Wenn der Einstellwert, der mit der Anwendung der Vorspannung in Zusammenhang steht, bei dem Betriebsabschnitt 26 eingegeben wird, wird er in das RAM 20 geschrieben, das durch eine Batterie gesichert ist. Die CPU 18 stellt die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 von der Leistungsquelle 14 über den Lastentreiber 22 auf der Grundlage des Einstellwertes, der in dem RAM 20 gespeichert ist, ein. Falls gewünscht, kann bei der vierten bis achten Ausführungsform die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die stromaufwärts gelegene Vorspannungsrolle 4 ebenfalls an der Außenseite des Apparats eingestellt werden, um sowohl eine sichere Bildübertragung als auch eine sichere Blatttrennung zu gewährleisten.The ROM 19 stores a program according to which the CPU 18 operates. When a signal indicating the SP mode is input to the operating section 26 and applied to the CPU 18 via the input circuit 21, the CPU 18 sets the SP mode. When the setting value related to the application of the bias voltage is input to the operating section 26, it is written into the RAM 20 backed up by a battery. The CPU 18 sets the time for applying the bias voltage to the bias roller 4 from the power source 14 via the load driver 22 based on the setting value stored in the RAM 20. If desired, in the fourth to eighth embodiments, the time for applying the bias voltage to the upstream bias roller 4 can also be set on the outside of the apparatus to ensure both secure image transfer and secure sheet separation.
Nimmt man Bezug auf Fig. 14, so ist eine Schaltung gezeigt, die eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie gezeigt hat ein Hauptkontrollabschnitt 26 eine CPU 27, ein ROM 28, ein RAM 29, einen Eingabeabschnitt 30, einen Lastentreiber 31 und eine Systemsteuerschnittstelle bzw. I/F 32. Eine Systemsteuereinrichtung 33, eine Hochspannungs-Leistungsquelle 34 und ein Feuchtigkeitssensor 35 sind mit dem Hauptabschnitt 26 verbunden. In der Nähe der Blattzuführvorrichtung befindet sich der Feuchtigkeitssensor, der die Feuchtigkeit um die Blätter herum fühlt, die in der Blattzuführvorrichtung gestapelt sind. Während eines Betriebs im gewöhnlichen Modus (beispielsweise während des Kopierens) sendet der Feuchtigkeitssensor 35 ein Feuchtigkeitssignal zu der CPU 27 über die Eingabeschaltung 30, die CPU 27 bestimmt ob oder nicht die gefühlte Feuchtigkeit höher als eine vorbestimmte Feuchtigkeit beispielsweise 70% ist, und zwar ausgedrückt durch die relative Feuchtigkeit. Falls die tatsächliche Feuchtigkeit höher als die vorbestimmte ist, verzögert die CPU 27 die Zeit zum Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 von der Leistungsquelle 14 über den Lastentreiber 31, d. h. sie veranlasst die Leistungsquelle 14, mit dem Anlegen der Vorspannung an die Rolle 4 zu beginnen, nachdem das Blatt die Trommel 1 berührt hat.Referring to Fig. 14, there is shown a circuit representing a tenth embodiment of the present invention. As shown, a main control section 26 has a CPU 27, a ROM 28, a RAM 29, an input section 30, a load driver 31, and a system control I/F 32. A system controller 33, a high-voltage power source 34, and a humidity sensor 35 are connected to the main section 26. Near the sheet feeder is the humidity sensor which senses the humidity around the sheets stacked in the sheet feeder. During operation in the ordinary mode (for example, during copying), the humidity sensor 35 sends a humidity signal to the CPU 27 via the input circuit 30, the CPU 27 determines whether or not the sensed humidity is higher than a predetermined humidity, for example, 70%, in terms of relative humidity. If the actual humidity is higher than the predetermined one, the CPU 27 delays the time for applying the bias voltage to the bias roller 4 from the power source 14 via the load driver 31, that is, it causes the power source 14 to start applying to begin the pre-tensioning of the roller 4 after the sheet has touched the drum 1.
Wenn die gefühlte Feuchtigkeit niedriger als 70% ist, veranlasst die CPU 27 die Leistungsquelle 14, mit dem Anlegen der Vorspannung an die Vorspannungsrolle 4 zu der selben Zeit zu beginnen, wie die Leistungsquelle 8 die Vorspannung an die Vorspannungsrolle 5 über den Lastentreiber 31 anlegt. Bei dieser Konfiguration tritt, selbst wenn der Wassergehalt des Blattes aufgrund der hohen Feuchtigkeit hoch ist, die Ladungsinjektion von der stromaufwärts gelegenen Vorspannungsrolle 4 in das Blatt nicht auf, so dass das Blatt stabil von der Trommel 1 getrennt wird. Nachdem die Vorderkante des Blattes von der Trommel 1 getrennt worden ist, injizieren die Vorspannungsrollen 4 und 5 Ladungen in das Blatt. Folglich wird das Tonerbild stabil zu dem Blatt am Hinterende des Vorderendenabschnittes des Bandes 3 übertragen. Solange die Feuchtigkeit niedriger als 70% ist, ist die Trennung des Blattes von der Trommel 1 zufriedenstellend. Da die Vorspannungsrollen 4 und 5 sequenziell eine Ladung auf dem Blatt abscheiden, wird das Tonerbild stabil von der Vorderkante in Richtung auf die Hinterkante des Blattes zu allen Zeiten übertragen.When the sensed humidity is lower than 70%, the CPU 27 causes the power source 14 to start applying the bias voltage to the bias roller 4 at the same time as the power source 8 applies the bias voltage to the bias roller 5 via the charge driver 31. With this configuration, even if the water content of the sheet is high due to the high humidity, the charge injection from the upstream bias roller 4 into the sheet does not occur, so that the sheet is stably separated from the drum 1. After the leading edge of the sheet is separated from the drum 1, the bias rollers 4 and 5 inject charges into the sheet. Consequently, the toner image is stably transferred to the sheet at the trailing end of the leading end portion of the belt 3. As long as the humidity is lower than 70%, the separation of the sheet from the drum 1 is satisfactory. Since the bias rollers 4 and 5 sequentially deposit a charge on the sheet, the toner image is stably transferred from the leading edge toward the trailing edge of the sheet at all times.
Die oben dargestellten Vorteile der zehnten Ausführungsform sind ebenso mit einem absoluten Feuchtigkeitssensor anstelle des relativen Feuchtigkeitssensors erzielbar. Falls gewünscht, kann der Feuchtigkeitssensor in Kombination mit einem Temperatursensor verwendet werden, um die Zeit zum Anwenden der Vorspannung von der Leistungsquelle 14 zu der Vorspannungsrolle 4 zu steuern. Weiter ist das Feuchtigkeitssensor- Schema der zehnten Ausführungsform ebenso auf die vierte bis achte Ausführungsform anwendbar, falls dies gewünscht wird.The above-described advantages of the tenth embodiment are also achievable with an absolute humidity sensor instead of the relative humidity sensor. If desired, the humidity sensor can be used in combination with a temperature sensor to control the timing of applying the bias voltage from the power source 14 to the bias roller 4. Furthermore, the humidity sensor scheme of the tenth embodiment is also applicable to the fourth through eighth embodiments if desired.
Fig. 15 zeigt eine elfte Ausführungsform, die der fünften Ausführungsform ähnelt, mit Ausnahme, dass die Vorspannungsrolle 4 mit einer Oberflächenschicht 4a bereitgestellt wird, die aus einem dielektrischen Material hergestellt ist. Die Oberflächenschicht 4a hat einen spezifischen Volumenwiderstand von beispielsweise 10&sup6; Ω cm bis 10¹² Ω cm und eine Dicke von 0,2 mm bis 3 mm. Die Rollen 5 und 7, die das Band 3 bei Positionen stromabwärts der Trommel 1 berühren, sind aus Metall hergestellt. Wenn die Leistungsquelle 16 eine Spannung an die Vorspannungsrollen 4 und 5 anlegt, scheiden die Rollen 4 und 5 sequenziell eine Spannung auf dem Band 3 ab, um das Potenzial bei dem Abschnitt, wo das Band 3 die Trommel 1 berührt, stabil zu halten, wodurch eine gewünschte Übertragung des Tonerbilds gewährleistet wird. Da die Vorspannungsrolle 5 eine Ladung auf dem Band 3 effizienter abscheidet, als die Vorspannungsrolle 4, tritt die Ladungsinjektion von der stromaufwärts gelegenen Vorspannungsrolle 4 in das Blatt kaum in einer feuchten Umgebung auf. Dies fördert die sichere Trennung des Blattes von der Trommel 1 in einer derartig feuchten Umgebung. Wiederum hat, wie in Fig. 19 gezeigt ist, die Potenzialverteilung des Bandes 3 einen linearen Gradienten in dem Abschnitt T zwischen den Abschnitten, wo die Rollen 4 und 5 das Band 3 berühren.Fig. 15 shows an eleventh embodiment which is similar to the fifth embodiment except that the bias roller 4 is provided with a surface layer 4a made of a dielectric material. The surface layer 4a has a volume resistivity of, for example, 10⁶ Ω cm to 10¹² Ω cm and a thickness of 0.2 mm to 3 mm. The rollers 5 and 7 which contact the belt 3 at positions downstream of the drum 1 are made of metal. When the power source 16 applies a voltage to the bias rollers 4 and 5, the rollers 4 and 5 sequentially deposit a voltage on the belt 3 to keep the potential stable at the portion where the belt 3 contacts the drum 1, thereby ensuring a desired transfer of the toner image. Since the bias roller 5 deposits a charge on the belt 3 more efficiently than the bias roller 4, the charge injection from the upstream bias roller 4 into the sheet hardly occurs in a humid environment. This promotes the safe separation of the sheet from the drum 1 in such a humid environment. Again, as shown in Fig. 19, the potential distribution of the belt 3 has a linear gradient in the portion T between the portions where the rollers 4 and 5 contact the belt 3.
Fig. 16 zeigt eine zwölfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, ist diese Ausführungsform ähnlich zu der elften Ausführungsform, und zwar mit der Ausnahme, dass eine Vorspannungsrolle 36 in Kontakt mit dem Hinterende des Bandes 3 bei der Position gehalten wird, wo das Band 3 die Trommel 1 berührt, und dahingehend, dass die Leistungsquelle 16 eine Vorspannung an eine Vorspannungsrolle 36 sowie an die Rolle 5 anlegt. Die Vorspannungsrolle 36 hat eine Oberflächenschicht, die aus einem elastischen, dielektrischen Material hergestellt ist. Beispielsweise ist die Oberflächenschicht der Rolle 36 aus einem Material hergestellt, das einen spezifischen Volumenwiderstand von 10&sup6; Ω cm bis 10¹² Ω cm aufweist und eine Härte von weniger als 50º ausgedrückt als Modulus-Hardness bzw. Modulus-Härte aufweist und mit einer Dicke mit mehr als 1 mm versehen ist. Wie in Fig. 19 gezeigt ist, ändert sich das Potenzial des Bandes 3 linear in dem Abschnitt T zwischen den Abschnitten, wo die Rollen 4 und 5 das Band 3 berühren.Fig. 16 shows a twelfth embodiment of the present invention. As shown, this embodiment is similar to the eleventh embodiment except that a bias roller 36 is held in contact with the rear end of the belt 3 at the position where the belt 3 contacts the drum 1 and in that the power source 16 applies a bias to a bias roller 36 as well as to the roller 5. The bias roller 36 has a surface layer made of an elastic dielectric material. For example, the surface layer of the roller 36 is made of a material having a volume resistivity of 10⁶ Ω cm to 10¹² Ω cm and having a hardness of less than 50° in terms of modulus hardness and is provided with a thickness of more than 1 mm. As shown in Fig. 19, the potential of the belt 3 changes linearly in the section T between the sections where the rollers 4 and 5 touch the belt 3.
Wenn die Leistungsquelle 16 eine Spannung an die Vorspannungsrolle 36 und 5 anlegt, scheiden die Rollen 5 und 36 jeweils effizient eine Ladung auf dem Band 3 ab, selbst wenn die Übertragungsspannung in der Position, wo das Band 3 die Trommel 1 berührt, niedrig ist. Hohe Übertragungsspannungen neigen dazu, zu verursachen, dass ein Bild lokal weggelassen wird, wenn es zu einem Blatt übertragen wird. Da die Oberflächenschicht der Vorspannungsrolle 36 einen mittleren Widerstand aufweist, kann der Schaden an der Vorspannungsrolle 36 und dem Band 3 aufgrund des Lecks der Ladung und deshalb aufgrund der sich ergebenden fehlerhaften Bildübertragung beseitigt werden. Da darüber hinaus die Ladungsabscheidung auf dem Band 3 durch die Vorspannungsrollen 36 und 5 nicht an der stromabwärts gelegenen Seite bezüglich der Übertragungsstation auftritt, werden keine Ladungen in das Blatt in einer feuchten Umgebung vor der Bildübertragung injiziert, wodurch eine positive Blatttrennung gewährleistet wird.When the power source 16 applies a voltage to the bias roller 36 and 5, the rollers 5 and 36 each efficiently deposit a charge on the belt 3 even if the transfer voltage at the position where the belt 3 contacts the drum 1 is low. High transfer voltages tend to cause an image to be locally omitted when it is transferred to a sheet. Since the surface layer of the bias roller 36 has a medium resistance, the damage to the bias roller 36 and the belt 3 due to the leakage of the charge and must therefore be eliminated due to the resulting defective image transfer. Moreover, since the charge deposition on the belt 3 by the bias rollers 36 and 5 does not occur on the downstream side with respect to the transfer station, no charges are injected into the sheet in a humid environment prior to image transfer, thereby ensuring positive sheet separation.
Bei den Ausführungsformen, die gezeigt und beschrieben wurden, kann das Übertragungsband 3 durch eine Übertragungsrolle ersetzt werden, falls dies gewünscht ist. Die Übertragungsrolle ist so effektiv, wie das Band 3, und zwar bezüglich der stabilen Blatttrennung und befreit zusätzlich die Blätter von der Spur einer Trenneinrichtung, Kräuselungen und Staus.In the embodiments shown and described, the transfer belt 3 can be replaced by a transfer roller if desired. The transfer roller is as effective as the belt 3 in providing stable sheet separation and in addition frees the sheets from the trail of a separator, curls and jams.
Zusammengefasst wird man sehen, dass die vorliegende Erfindung einen Bilderzeugungsapparat bereitstellt, der verschiedene unvorhergesehene Vorteile aufweist, die im folgenden aufgezählt sind.In summary, it will be seen that the present invention provides an image forming apparatus having several unforeseen advantages, which are enumerated below.
(1) Ein Bild kann wie gewünscht übertragen werden, und zwar ohne jegliche Verschlechterungen, und ein Übertragungsmedium kann sicher getrennt werden.(1) An image can be transmitted as desired without any deterioration, and a transmission medium can be safely separated.
(2) Die Trennung des Übertragungsmediums wird nicht durch die Umgebung beeinflusst.(2) The separation of the transmission medium is not affected by the environment.
(3) Eine gewünschte Bildübertragung ist ungeachtet von Unregelmäßigkeiten des Widerstandes eines Übertragungsbandes erreichbar.(3) Desired image transfer is achievable regardless of irregularities in the resistance of a transfer belt.
(4) Obwohl eine Blatttransportsteuerung sich von einer Maschine bzw. einem Gerät zum anderen oder innerhalb desselben Geräts bzw. der selben Maschine aufgrund von Alterung ändert, kann ein Bild sicher übertragen werden.(4) Although a sheet transport control changes from one machine or device to another or within the same device or machine due to aging, an image can be securely transferred.
(5) Der Schaden an Elektroden und am Übertragungsband aufgrund von Ladungsleckage und deshalb eine fehlerhafte Bildübertragung, die einen derartigen Schaden zuzuschreiben ist, kann vermieden werden.(5) The damage to electrodes and transfer belt due to charge leakage and therefore faulty image transfer attributable to such damage can be avoided.
Verschiedene Modifikationen werden einem Fachmann möglich sein, nachdem er die Lehren der vorliegenden Erfindung entgegengenommen hat, und zwar ohne von deren Umfang abzuweichen.Various modifications will be possible for one skilled in the art after receiving the teachings of the present invention without departing from the scope thereof.
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