DE69434322T2

DE69434322T2 - Elektrophotographisches Farbgerät

Info

Publication number: DE69434322T2
Application number: DE69434322T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Osaka-shi Nakamura; Hiroshi Ikoma-shi Terada; Hajime Olkoma-shi Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2014-09-16
Also published as: DE69421871D1; EP0902334B1; EP0940731A3; DE69430401T2; DE69430149T2; EP0644465A2; EP0644465B1; EP0644465A3; DE69430149D1; DE69430401D1; EP0902334A3; EP1195652A1; DE69434322D1; DE69421871T2; US5587783A; EP1195652B1; EP0940731B1; EP0940731A2; EP0902334A2; EP1195652A9

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrografisches Farbgerät, das für Farbdrucker, Farbkopierer, Farbfaksimilegeräte oder dergleichen verwendbar ist, und auf eine Bilderzeugungseinheit zur Verwendung darin.
Im allgemeinen werden, um ein Farbbild elektrografisch zu erzeugen, Farbtonerbilder aus gelb (yellow, Y), purpur (magenta, M), zyanblau (cyan, C) und schwarz (black, Bk) auf einem Übertragungsteil übereinander gebracht, und ein Farbbild wird zusammengesetzt. Eines dieser Farbbilderzeugungsverfahren ist das Übertragungstrommelverfahren, bei dem Farbtonerbilder aufeinander folgend auf einem lichtempfindlichen Teil erzeugt werden und ein Übertragungsteil, das auf die Übertragungstrommel aufgewickelt ist, wiederholt gegenüber das lichtempfindliche Teil gebracht wird und die darauf erzeugten Farbtonerbilder übereinander gebracht und übertragen werden. Ein anderes bekanntes Verfahren ist das kontinuierliche Überzugsverfahren, bei dem mehrere Bildbestandteile nacheinander aufgebracht werden, und das Übertragungsteil, das durch ein Band befördert wird, an der Übertragungsposition der Bilderzeugungsteile vorbei kommt, um die Farbtonerbilder übereinander zu bringen.
Ein Beispiel zum Einsatz des ersteren Übertragungstrommelverfahrens ist ein Farbbilderzeugungsgerät, das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 1-252982 offenbart ist. 1 zeigt eine allgemeine Übersicht der Struktur dieses Stands der Technik. Sein Aufbau und seine Arbeitsweise werden im folgenden kurz beschrieben. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein lichtempfindliches Teil, 2 ist eine Ladeeinrichtung, 3 ist eine Entwicklungseinrichtung, 4 ist eine Übertragungstrommel und 5 ist eine Reinigungseinrichtung. Die Entwicklungseinrichtung 3 besteht aus einer Y-Entwicklungseinheit 6 zum Erzeugen eines gelben Farbtonerbilds, einer M-Entwicklungseinheit 7 für die Farbepurpur, einer C-Entwicklungseinheit 8 für die Farbe zyanblau und einer Bk-Entwicklungseinheit 9 für die Farbe schwarz. Der ganze Körper der Entwicklungseinrichtung 3 dreht sich, und aufeinanderfolgend steht jede Entwicklungseinheit dem lichtempfindlichen Teil 1 gegenüber, um zum Entwickeln bereit zu sein. Jede Entwicklungseinheit hat einen Tonerbehälter 10, der von außen mit Toner nachzufüllen ist, und ein Farbtoner, der jeder Entwicklungseinheit zugeordnet ist, wird von jedem Behälter geliefert. Die Tonerkonzentration wird durch eine optische Bestimmungseinrichtung auf einer Entwicklungswalze an der Entwicklungsposition bestimmt, und der Toner wird von einer Position geliefert, die 90° von der Entwicklungsposition verschoben ist. In einer einfarbigen kontinuierlichen Betriebsart dreht sich die ganze Entwicklungseinrichtung, wenn die Tonerkonzentration sinkt, und der Toner wird in der Tonerlieferposition geliefert. Der Toner, der aus dem Behälter 10 zugeführt wird, wird in einer Röhre (nicht gezeigt) befördert. Die Röhre wird durch Schwerkraft von der Tonernachfüllöffnung (nicht gezeigt), die zum Teil durch den zentralen Schacht gebildet wird, durch den zentralen Drehschacht des drehenden Entwicklungsgeräts in die Entwicklungseinheit beliefert. Der Toner, der in jede Entwicklungseinheit geliefert wird, wird in axialer Richtung durch eine Schraube (nicht gezeigt) verteilt, die in jeder Entwicklungseinheit bereitgestellt ist.
Die Übertragungstrommel 4 und das lichtempfindliche Teil 1 drehen sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Pfeilrichtung, während sie sich gegenüberstehen. Wenn der Betrieb beginnt, dreht sich das lichtempfindliche Teil 1 in Pfeilrichtung und seine Oberfläche wird durch die Ladeeinrichtung 2 gleichmäßig aufgeladen. Danach wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils mit einem Laserstrahl 11 beschienen, der durch ein Signal moduliert wird, um ein gelbes Bild für die erste Farbe zu erzeugen, und ein latentes Bild wird erzeugt. Dieses latente Bild wird als erstes durch die Gelb-Entwicklungseinheit 6, die dem lichtempfindlichen Teil gegenübersteht, entwickelt, und ein gelbes Tonerbild wird erzeugt. Bis das erzeugte gelbe Tonerbild an die Position kommt, die der Übertragungstrommel 4 gegenübersteht, wird bereits ein Blatt Papier auf den äußeren Umfang der Übertragungstrommel 4 als Übertragungsteil, das von einer Papierzuführungseinheit 12 geschickt wird, gewickelt, wobei sein vorderes Ende von einer Klaue 13 eingeklemmt wird. Die zeitliche Abstimmung ist so eingestellt, dass das gelbe Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil der bestimmten Position des Papiers gegenüberstehen kann, und dann wird das Tonerbild erzeugt.
Das gelbe Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil wird durch den Betrieb einer Übertragungsladeeinrichtung 14 auf das Papier übertragen. Später wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils durch die Reinigungseinrichtung 5 gereinigt, so dass es vorbereitet ist, um ein Bild für die nächste Farbe zu erzeugen. Aufeinanderfolgend werden Tonerbilder in purpur, zyanblau und schwarz in ähnlicher Weise erzeugt, und zu dieser Zeit stellt die Entwicklungseinrichtung 3 jede Entwicklungseinheit ein, dem lichtempfindli chen Teil abhängig von der Farbe gegenüber zu stehen, um bereit zu sein, entwickelt zu werden. Der Durchmesser der Übertragungstrommel ist genug, um das längste Papier aufzunehmen, und die Entwicklungseinheiten zwischen dem Erzeugen der Farbbilder zu wechseln.
Die Strahlung des Laserstrahls 11 zum Erzeugen von Farbbildern wird bezüglich der zeitlichen Abstimmung so eingestellt, dass das Tonerbild jeder Farbe auf dem lichtempfindlichen Teil bezüglich der Position mit dem Tonerbild, das bereits auf das Papier auf der Übertragungstrommel übertragen ist, abgestimmt werden kann. Auf diese Weise werden Tonerbilder der vier Farben übereinander gebracht und auf das Papier auf der Übertragungstrommel 4 übertragen und ein Farbbild auf dem Papier erzeugt. Wenn die Tonerbilder aller Farben übertragen sind, wird das Papier durch eine Trennklaue 15 und durch eine Beförderungseinheit 16 von der Übertragungstrommel 4 abgezogen, das Tonerbild durch eine Fixiereinrichtung 17 fixiert und das Papier aus dem Gerät ausgegeben.
Der Anfangsbetrieb dieses Geräts wird beschrieben. Wenn die Stromversorgung des Geräts eingeschaltet wird, beginnt die Fixiereinrichtung 17 sich aufzuwärmen. Wenn die vorgegebene Temperatur erreicht wird, beginnt das Gerät in dem oben beschriebenen Bilderzeugungsbetrieb zu arbeiten. Zu dieser Zeit wird der Laserstrahl 11 nicht ausgestrahlt. Aufeinanderfolgend steht jede Entwicklungseinheit dem lichtempfindlichen Teil gegenüber, und ein Bild wird für eine bestimmte Zeit erzeugt. Dieser Vorgang wird von jeder Entwicklungseinheit durchgeführt, und das Gerät steht in einem Zustand zum Beginnen der Bilderzeugung bereit, wodurch der Anfangs betrieb abgeschlossen wird.
Andererseits wird, als ein Beispiel eines Farbbilderzeugungsgeräts, das ein kontinuierliches Übertragungssystem benutzt, das japanische, offengelegte Patent Nr. 1-250970 angegeben. In diesem Beispiel sind vier Bilderzeugungsstationen enthaltend das lichtempfindliche Teil und eine Lichtabtasteinrichtung angeordnet, das Papier, das durch das Band befördert wird, durchläuft jede Übertragungseinheit, und Tonerbilder werden übereinander gebracht.
Ein weiteres Verfahren wird in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2-183276 offenbart. Dies ist ein Verfahren des Übereinanderbringens der Tonerbilder der Farben, die nacheinander auf dem lichtempfindlichen Teil erzeugt werden, auf einer Zwischenübertragungseinheit und des abschließenden Bewegens derselben als Gruppe auf das Übertragungsteil.
Kürzlich ist das offengelegte japanische Patent Nr. 62-287264 offenbart worden, das auf eine Verkleinerung und einfachere Wartung eines solchen Geräts abzielt. Dieses Gerät wird mit Bezug auf 2 erklärt. Hierin werden mehrere Bilderzeugungseinheiten von einem drehbaren Träger gehalten, und die Bilderzeugungseinheit wird für eine Belichtungsposition gewechselt, und ein Farbbild wird auf dem Papier, das auf die Übertragungseinheit gewickelt ist, erzeugt. In 2 ist das Bezugszeichen 18 ein drehbarer Rahmen zum drehbaren Tragen der vier Bilderzeugungseinheiten 19a, 19b, 19c, 19d für zyanblau, purpur, gelb und schwarz, der durch eine Trägerwelle 20 getragen wird und sich übereinstimmend mit der zeitlichen Abstimmung der Entwicklung dreht. Die Einheiten, die die vier Farbtoner enthalten, sind identisch aufgebaut und nur die Toner sind unterschiedlich. Der Aufbau dieser Bilderzeugungseinheit und der Vorgang der Bilderzeugung werden im folgenden mit Bezug auf die Bilderzeugungseinheit 19a, die an der Bilderzeugungsposition steht, im Detail beschrieben.
Die Bilderzeugungseinheit 19a enthält eine lichtempfindliche Trommel 21, eine Ladeeinrichtung 22 und eine Reinigungseinheit 23. Außerhalb der Bilderzeugungseinheit 19a ist ein Halbleiterlaser (nicht gezeigt) bereitgestellt, und das von dem Laser ausgesendete Lichtsignal wird durch ein Polygon 24 auf der lichtempfindlichen Trommel 21 in axialer Richtung belichtet und abgetastet. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 25 ein Linsensystem und 26 ist ein Spiegel zum Ändern der Richtung des Laserstrahls. Das Lichtsignal, das von dem Halbleiterlaser in Abhängigkeit des Bildsignals jeder Farbe ausgegeben wird, belichtet die lichtempfindliche Trommel 21, die durch die Ladeeinrichtung 22 aufgeladen ist, und erzeugt ein elektrostatisches latentes Bild. Danach wird dieses elektrostatische latente Bild durch eine Entwicklungseinrichtung 27 entwickelt, und ein Tonerbild wird auf der lichtempfindlichen Trommel 21 erzeugt. Andererseits wird das Übertragungsteil auf die Oberfläche der Übertragungstrommel 28 gewickelt. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 21 erzeugte Tonerbild wird durch eine Übertragungsladeeinrichtung 29 übertragen, die in der Übertragungstrommel 28 bereitgestellt ist. Nach der Übertragung wird der Toner, der auf der lichtempfindlichen Trommel 21 zurückgeblieben ist, durch die Reinigungseinrichtung 23 entfernt. Nachdem die lichtempfindliche Trommel 21 durch eine Löschlampe 30 entladen ist, beendet sie ihre Drehung. Nach einem solchen Bilderzeugungsvorgang dreht sich der drehbare Rahmen 18 um 90° und wechselt die Einheiten. An die tiefste Bilderzeugungsposition bewegt sich eine Einheit 19b anstelle der Einheit 19a und wird fest gemacht. Als nächstes wird ein Bild unter Verwendung der Einheit 19b erzeugt. Der Halbleiterlaser wird gemäß dem Bildsignal, das mit der Farbe der Einheit 19b korrespondiert, moduliert, und ein latentes Bild wird erzeugt und entwickelt und auf dem Übertragungsteil, das auf die Übertragungstrommel 28 gewickelt ist, übereinander gebracht und übertragen. Der nachfolgende Vorgang ist derselbe wie für den Fall der Einheit 19a. Auf diese Weise wird der Bilderzeugungsvorgang in den vier Einheiten durchgeführt, und Tonerbilder der vier Farben werden auf dem Übertragungsteil übereinander gebracht, so dass ein Farbbild erzeugt wird. Danach wird das Übertragungsteil von der Übertragungstrommel 28 getrennt, durch die Fixiereinrichtung fixiert und aus dem Gerät ausgegeben.
Damit ist die kurze Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise des Standes der Technik abgeschlossen.
In dem Stand der Technik gibt es jedoch die folgenden Probleme. Bei der Art mit der Übertragungstrommel in 1 muss Papier auf die Übertragungstrommel gewickelt werden, der Durchmesser der Übertragungstrommel muss größer sein als eine bestimmte Größe, die Struktur ist kompliziert, und somit war die Abmessung groß. Dennoch konnten Postkarten, dickes Papier oder festes Papier, welche nicht auf die Übertragungstrommel gewickelt werden konnten, nicht verwendet werden. Weiterhin erforderte ein Austauschen des lichtempfindlichen Teils eine komplizierte Wartung, wie Einstellung jeder Entwicklungseinheit gemäß der Charakteristik des lichtempfindlichen Teils. Folglich erforderte die Wartung qualifizierte Spezialisten. Außerdem waren das lichtempfindliche Teil, die Entwicklungseinrichtung und der Tonerbehälter getrennt aufgebaut. Es erforderte folglich einen großen und komplizierten Mechanismus zum Schicken des Toners von dem Behälter an die Entwicklungseinrichtung. Oder wenn das Gerät für eine lange Zeit in Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit gelassen wurde, verringerte sich die Fluidität des Toners in dem Behälter, und der Toner wurde in dem Tonerbehälter und in der Nachfüllstrecke fest. Dies verursachte Tonernachschubmangel, Abfall der Tonerkonzentration in der Entwicklungseinrichtung und Verschlechterung der Bildqualität. Zu dieser Zeit, wenn der Toner genug in dem Behälter gelassen wurde, gab der Tonerrestbestimmungssensor manchmal ein falsches Tonerleersignal aus. Aufgrund des Aufbaus zum Liefern des Toners in die sich drehende und bewegende Entwicklungseinrichtung aus einer festen externen Einheit lief außerdem Toner aus, während sich die Entwicklungseinrichtung bewegte.
Wenn der Toner erst einmal fest war, konnte der Toner außerdem nicht genügend aufgerührt werden, wenn der Anfangsbetrieb durch Einschalten der Stromversorgung beginnt, und die elektrische Tonerladungsmenge war ungenügend, und ein Hintergrund wurde auf das Anfangs bild gebracht. Wenn die Anfangsbetriebszeit für jede Entwicklungseinheit verlängert wird, um das Problem der Tonerverfestigung zu lösen, dauerte es viel zu lange und verursachte Nebenwirkungen, wie Ermüdung des lichtempfindlichen Teils, die Lebensdauer des lichtempfindlichen Teils verkürzend. Währenddessen konnte in dem in 1 gezeigten Aufbau, wenn der Toner in der Entwicklungseinrichtung durch Ausnutzung der Drehbewegung der Entwicklungseinheitengruppe aufgerührt wurde, die Tonerverfestigung nicht beseitigt werden. Schlimmer noch, Toner verstreute sich heftig von der Entwicklungswalze und verursachte ein Problem der Tonerverschmutzung in dem Gerät.
Andererseits erfordert das kontinuierliche Übertragungsverfahren nicht die Übertragungstrommel, wie in 1 gezeigt, aber es erfordert statt dessen eine Latentbilderzeugungseinrichtung, wie ein Laser-optisches System, zum Erzeugen eines latenten Bilds auf dem lichtempfindlichen Teil für jede Farbe, und die Struktur ist kompliziert und teuer. Außerdem gibt es mehrere Bilderzeugungspositionen und die relative Positionsabweichung des Bilderzeugungsteils jeder Farbe führt unmittelbar zu einer Farbabweichung. Wie das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 1-250970 offenbarte Beispiel zeigt, erfordert es insbesondere akkurates Positionieren der Farben der latenten Bilder durch die Latentbilderzeugungseinrichtungen und folglich erfordert es eine angemessene Berücksichtigung und einen komplizierten Aufbau des Bildbelichtungssystems als Latent Bilderzeugungseinrichtung. Einhergehend mit der Kompliziertheit eines solchen Positionierens war es schwierig, das akkurate Positionieren zu reproduzieren, wenn Teile, wie die lichtempfindlichen Teile, zum Wartungszeitpunkt ausgetauscht wurden, und eine komplizierte Wartung war notwendig.
Außerdem war in dem Beispiel zur Verwendung des Zwischenübertragungsteils, das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2-183276 offenbart ist, da die Entwicklungseinheiten für alle Farben um ein lichtempfindliches Teil herum angeordnet sind, die Form des lichtempfindlichen Teils groß. Die Wartung der Entwicklungseinrichtung und des lichtempfindlichen Teils war ebenfalls schwierig. Die Wartung der Entwicklungseinrichtung erforderte, zum Beispiel, Bildeinstellungen und Positionseinstellungen mit dem lichtempfindlichen Teil.
In dem in 2 gezeigten Gerät ist die Lücke groß zwischen zwei benachbarten Bilderzeugungseinheiten, die von einem drehbaren Träger gehalten werden, zur Bildung des optischen Wegs. An der Seite der Bilderzeugungseinheitengruppe sind, während des Einbaus in das Gerät, verschiedene Lücken geöffnet. Wenn ein Bild erzeugt wird, belichtet folglich das Licht von der Heizlampe der Fixiereinrichtung, der Heizlampe oder anderes von außen kommendes das lichtempfindliche Teil mit gestreutem Licht, was einen Hintergrund auf dem Bild verursacht. In diesem Gerät berührte, zum Zeitpunkt der Drehbewegung zum Wechseln der Bilderzeugungseinheiten, das Tonerbild auf dem Übertragungsteil die Bilderzeugungseinheit, das Tonerbild wurde durcheinander gebracht, und ein gefälliges Tonerbild konnte nicht erreicht werden.
EP-A-0 552 410 beschreibt ein fotografisches Farbgerät. Das Gerät weist eine Mehrzahl von Bilderzeugungseinheiten zum Drucken von Farben auf. Die vier Bilderzeugungseinheiten sind Seite an Seite angeordnet. Ein Antriebsmotor bewegt die Bilderzeugungseinheiten in einer horizontalen Richtung, um aufeinanderfolgend die Bilderzeugungseinheiten an einer Bilderzeugungsposition zu positionieren. Ein Übertragungstrageband überträgt das Papier von einem Papierzuführbereich wiederholt zu den Bilderzeugungseinheiten. Nach Abschluß aller Tonerübertragungsvorgänge auf das Papier wird das Papier durch eine Ausgaberolle ausgegeben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrofotografisches Farbgerät mit einer kleinen und einfachen Struktur zu schaffen.
Dies wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
1 ist ein Strukturdiagramm eines herkömmlichen elektrografischen Farbgeräts.
2 ist ein Strukturdiagramm eines herkömmlichen elektrografischen Farbgeräts.
3 ist ein Strukturdiagramm eines elektrografischen Farbgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist ein Strukturdiagramm einer Bilderzeugungseinheit, die in einem elektrografischen Farbgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
5 ist ein erläuterndes Diagramm zum Wechseln der Bilderzeugungseinheiten.
6 ist ein Strukturdiagramm eines elektrografischen Farbgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein Strukturdiagramm einer Bilderzeugungseinheit, die in dem elektrografischen Farbgerät gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
8 ist ein Strukturdiagramm zur Erklärung der Übertragung des Antriebs der Tonerversorgungseinheit in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
9 ist ein Strukturdiagramm eines elektrografischen Farbgeräts gemäß zweiter bis vierter Ausführungsformen der Erfindung.
10 ist ein Strukturdiagramm einer Bilderzeugungseinheit, die in den elektrografischen Farbgeräten gemäß der zweiten bis vierten Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird.
11 ist eine Teilansicht eines Behälters einer Bilderzeugungseinheit, die in einem elektrografischen Farbgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
12 ist ein Strukturdiagramm eines optischen Wegs des Lichtsignals, der durch eine Bilderzeugungseinheit eines elektrografischen Farbgeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gebildet wird.
Betrieb und Auswirkungen des elektrografischen Farbgeräts gemäß grundlegender Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
3 ist ein allgemeines Strukturdiagramm des erfindungsgemäßen elektrografischen Farbgeräts.
Im Zentrum des Geräts bilden vier kreisausschnittförmige Bilderzeugungseinheiten 31Bk, 31Y, 31M, 31C für schwarz, gelb, purpur und zyanblau eine Bilderzeugungseinheitengruppe und sind, wie in der Zeichnung gezeigt, ringförmig angeordnet. Die Bilderzeugungseinheiten sind, ausgenommen vom darin enthaltenen Entwickler, aus den gleichen Teilen zusammengesetzt, und zur Vereinfachung der Erklärung wird die Bilderzeugungseinheit für schwarz beschrieben, und die Einheiten für die anderen Farben werden weggelassen. Für die einzelnen Farben werden die gleichen Teile durch gleiche Bezugszeichen angegeben und Farbcodes werden angefügt, wenn es notwendig ist, die Farben zu unterscheiden. 4 zeigt die Einzelheiten der Bilderzeugungseinheit 31Bk für schwarz.
In 4 ist Bezugszeichen 32 ein organisches lichtempfindliches Teil, das in einem Polycarbonat-Binde harz gelöstes Phythalocyanin aufweist, 33 ist ein Magnet, der sich nicht dreht, da er koaxial mit dem lichtempfindlichen Teil 32 verbunden ist, 34 ist eine La dewalze zum elektrischen Laden des lichtempfindlichen Teils mit negativer Polarität, 35 ist ein Lichtsignal des Laserstrahls und 36 ist ein Tonerbehälter.
In dem Tonerbehälter 36 wird Zweikomponentenentwickler 39Bk mit Mischtoner 38Bk und Ferritträger 37Bk mit einer Teilchengröße von 50 μm, dessen Oberfläche mit Silikon harz beschichtet ist, geladen und haftet durch Magnetkraft auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 32. Der zu verwendende Toner wird durch Auflösen von Pigmenten oder dergleichen in Polyester harz und weiterhin Zugabe von Additiven hergestellt.
Bezugszeichen 40 ist eine drehbare Rückgewinnungselektrodenwalze gefertigt aus Aluminium, 41 ist ein Magnet, der sich nicht dreht, da er koaxial im Inneren davon befestigt ist, 42 ist eine Wechselstromhochspannungsstromversorgung zum Anlegen einer Spannung an die Rückgewinnungselektrodenwalze, und 43 ist ein Schaber gefertigt aus Polyesterfolie zum Abschaben des Toners von der Rückgewinnungselektrodenwalze. Der Durchmesser des lichtempfindlichen Teils 32 ist 30 mm, und es dreht sich in Pfeilrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s. Der Durchmesser der Rückgewinnungselektrodenwalze 40 ist 16 mm, und sie dreht sich in Pfeilrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s. Bezugszeichen 44 ist eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen des Toners, der nach der Übertragung auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teils zurückgeblieben ist.
Die Bilderzeugungseinheit in 4 ist eine Bilderzeugungseinheit für schwarz, und es zeigt die vertikale Anordnung der Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition. In der Zeichnung ist der Tonerbehälter 36, der den Entwickler 39Bk enthält, in der Richtung der Schwerkraft an der oberen Seite des lichtempfindlichen Teils 32 angeordnet, während die Reinigungseinrichtung 44 an der unteren Seite angeordnet ist. Folglich wird der Entwickler in dem Tonerbehälter durch sein eigenes Gewicht auf das lichtempfindliche Teil 32 geliefert, und in der Reinigungseinrichtung fällt der Toner, der von der Klinge abgeschabt wird, daher durch sein eigenes Gewicht auf den Boden der Reinigungseinrichtung. Auf diese Weise können die Entwicklung und Reinigung reibungslos ohne Einbau eines Zuführungsmechanismus oder Rührmechanismus zum Bewegen des Toners in dem Tonerbehälter oder der Reinigungseinrichtung ausgeführt werden.
Gemäß der Erfindung werden die Tonerkonzentrationsbestimmung und die Tonerzuführung jeder Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition durchgeführt, und daher wird die Tonerkonzentration nicht verringert, wenn eine einzige Farbe kontinuierlich produziert wird, und ein stabiles Bild wird produziert.
Bezugszeichen 45 ist eine Abdeckung des lichtempfindlichen Teils zum Schutz des lichtempfindlichen Teils 32. 4 zeigt den geöffneten Zustand zum Erzeugen eines Bilds. Diese Abdeckung 45 des lichtempfindlichen Teils deckt das lichtempfindliche Teil ab, wenn die Bilderzeugungseinheit an einer anderen Position als der Bilderzeugungsposition ist und verhindert eine Verschmutzung des lichtempfindlichen Teils oder eine Verschmutzung durch den Toner während der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheit.
Der Aufbau der anderen Entwicklungseinheiten 31Y, 31M, 31C ist der gleiche wie der für schwarz.
Wieder mit Bezug auf 3 wird der Aufbau des Druckers beschrieben. Die Bilderzeugungseinheiten 31Bk, 31Y, 31M, 31C, die ringförmig angeordnet sind, werden durch einen Träger (nicht gezeigt) gehalten und werden, als Ganzes, durch einen Antriebsmotor 47, der eine durch eine Steuerschaltung 46 gesteuerte Antriebseinrichtung ist, angetrieben und sind in Pfeilrichtung drehbar um eine zylindrische feste Welle 48, die sich nicht dreht. Die Bilderzeugungseinheiten werden aufeinanderfolgend an die Bilderzeugungsposition 51 bewegt, die einer ersten Übertragungswalze 50 zum Tragen eines Zwischenübertragungsbands 49, das später beschrieben wird, gegenübersteht, und positioniert. Die Bilderzeugungsposition 51 ist außerdem die Belichtungsposition für das Lichtsignal 35. Die Umfangslänge des lichtempfindlichen Teils von der Belichtungsposition zu der Übertragungsposition auf dem lichtempfindlichen Teil 31 an der Bilderzeugungsposition (die entsprechende Länge auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teils auf der Grundlage der Drehrichtung des lichtempfindlichen Teils) ist 45 mm. Der Träger der Bilderzeugungseinheiten 31Bk, 31Y, 31M, 31C besitzt eine Einrichtung (nicht gezeigt) zum Bestimmen der Bewegung jeder Bilderzeugungseinheit an die Bilderzeugungsposition 51, und jedes Mal, wenn die Bewegung jeder Einheit vorbei ist, wird ein Signal, das mit dem Abschluss der Bewegung korrespondiert, an die Steuerschaltung 46 gesendet. Diese Bestimmungseinrichtung bestimmt in dieser Ausführungsform den Abschluss der Bewegung, aber, es ist unnötig, es zu erwähnen, sie kann außerdem die Position der Einheit auf dem Bewegungsweg bestimmen, soweit die Einrichtung geeignet ist, die Abschlusszeit der Bewegung akkurat vorherzusagen.
Bezugszeichen 52 ist eine Laserbelichtungseinrichtung, die ein Lichtsignal 35 durch einen Laserstrahl generiert, der durch ein Signal moduliert wird, das in die Druckereinheit hineinkommt, und das durch einen optischen Weg, der zwischen den Kreisausschnittsformen der Bilderzeugungseinheiten 31Bk und 31Y in 3 ausgebildet ist, hindurchläuft und durch ein transparentes Fenster 53, das die Welle 48 teilweise öffnet, auf einen Spiegel 54, der innerhalb der Welle 48 befestigt ist, fällt und reflektiert wird und zu dem lichtempfindlichen Teil 32 der Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition 51 ausgestrahlt wird, und ein latentes Bild wird erzeugt. In dem in 3 gezeigten Zustand wirkt es auf die Bilderzeugungseinheit 31Bk für schwarz.
Hierin wird der optische Weg bis zum Spiegel 54 durch eine Ebene fast parallel zu der Lichtabtastoberfläche durch Ausnutzung der Lücken, die von den Außenwänden der benachbarten Bilderzeugungseinheiten gebildet werden, gebildet, so dass sie in schmalen Lücken gebildet sein kann, ohne den optischen Weg zu stören. Wenn die Lücke zwischen benachbarten Bilderzeugungseinheiten breit ist, nimmt das Streulicht zu, das in den optischen Weg hineinkommt. Wenn die Lückenbreite auf unter 20 mm begrenzt ist, kann das Streulicht, das in den optischen Weg des Lichtsignals hineinkommt, reduziert werden, und Auswirkungen des Streulichts können im wesentlichen beseitigt werden. Weiterhin können durch Gestalten der Außenwände jeder Bilderzeugungseinheit in schwarz die Auswirkungen auf das Oberflächen potential verringert werden, wenn gestreutes Licht in den optischen Weg eindringt, da das reflektierte Licht schwach ist. Die Seitenwände des optischen Wegs (die Front- und Rückseiten in der Zeichnung) werden durch einen drehbaren Träger der Bilderzeugungseinheitengruppe gebildet und verhindern das Eindringen von Streulicht von der Seite.
Außerdem ist der Spiegel 54 in der Mitte der Bilderzeugungseinheitengruppe angeordnet und kann daher von nur einem festen Spiegel gebildet sein, so dass die Struktur einfach und mit hoher Positionierungszuverlässigkeit sein kann. Außerdem ist der optische Weg so angeordnet, dass die Reflektionsebene des Spiegels 54 nach unten gerichtet sein kann und sich Staubstruktur bedingt in dem Gerät kaum auf der Reflektionsebene ablagert.
Bezugszeichen 49 ist ein Zwischenübertragungsband und ist aus einer Folie hauptsächlich bestehend aus einer halbleitenden Uretanbasis als Endlosband mit einer Stärke von 100 μm gefertigt und wird auf einer ersten Übertragungswalze 50, die behandelten, niederohmigen Uretanschaum auf der Außenfläche hat, und einer zweiten Übertragungswalze 55 gefertigt aus Edelstahl aufgehangen und ist in Pfeilrichtung beweglich. Die Weite (die Weite in der Längsrichtung in der Zeichnung) des Zwischenübertragungsbands 49 ist breiter als die maximale Bildlänge (A4 für diese Ausführungsform), und eine Markierung (nicht gezeigt) zum Bestimmen der Position entsprechend der Laufrichtung des Bands ist außerhalb des Bildbereichs auf dem Zwischenübertragungsband 49 bereitgestellt. Der Träger (nicht gezeigt) des Zwischenübertragungsbands 49 ist mit einem optischen Positionsbestimmungssensor 56 an einer Position, die geeignet ist, diese Markierung zu detektieren, ausgerüstet. Der Positionsbestimmungssensor 56 wird von einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit gebildet, und die Position wird durch Empfangen des reflektierten Lichts, das von der Sendeeinheit produziert worden ist, detektiert. In dieser Ausführungsform wird als Positionsbestimmungseinrichtung des Bands eine optische Bestimmungseinrichtung nach dem Reflektionsprinzip benutzt, aber eine Positionsbestimmungseinrichtung nach dem Einwegprinzip kann ebenfalls verwendet werden. Neben den optischen Bestimmungseinrichtungen können natürlich auch mechanische, elektrische, magnetische oder dergleichen verwendet werden.
Bei der Erfindung ist die äußere Länge von der Übertragungsposition auf dem Übertragungsteil zu der Bildanfangsposition (die entsprechende Länge auf der Oberfläche des Übertragungsteils auf der Basis der Drehrichtung des Übertragungsteils), wenn die Position des Übertragungsteils detektiert wird, länger festgelegt als die äußere Länge von der Belichtungsposition zu der Übertragungsposition auf dem lichtempfindlichen Teil. Daher kann, nach Bestimmung der Position des Übertragungsteils, die Signalbelichtung begonnen werden, und eine akkurate Positionierung wird in einer kurzen Bilderzeugungszeit erreicht.
Bei der Erfindung wird, nach Wechseln der Geschwindigkeit des Übertragungsteils von der niedrigen Geschwindigkeit auf die normale Geschwindigkeit, die Position des Übertragungsteils bestimmt, wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht wird. Folglich ist die Laufstrecke des Übertragungsteils vom Zeitpunkt der Positionsbestimmung bis zum Übertragungspunkt konstant, so dass die Positionierungsgenauigkeit erhöht wird. Bei diesem Aufbau kann, da die Größe des Zwischenübertragungsteils klein sein kann, das Gerät verkleinert werden, und die überdeckende Positionierung der Tonerbilder der verschiedenen Farben kann einfach und akkurat auf dem Zwischenübertragungsteil erfolgen.
Wenn dieser Positionsbestimmungssensor 56 die Markierung auf dem Zwischenübertragungsband 49 detektiert, beginnt die Bilderzeugung mit der Bilderzeugungseinheit 31 an der Bilderzeugungsposition 51. Der Positionsbestimmungssensor 56 ist an einer Position 50 mm vor der Übertragungsposition bezüglich der Bandlaufrichtung auf dem Zwischenübertragungsband 49.
In diesem Beispiel für die Erfindung wird ein Schrittmotor (nicht gezeigt) als Antriebseinrichtung des Zwischenübertragungsbands 49 verwendet. Hierfür ist die Wechsel zeit des Zwischenübertragungsbands 49 zwischen dem Halt-Zustand und dem normalen Lauf mit 60 mm/s 0,1 s für Beschleunigung und 0,05 s für Verzögerung. Wenn die Last des Bandantriebs groß ist, ist die Zeit, die für den Wechsel der Geschwindigkeit erforderlich ist, groß, und Schwankungen sind ebenfalls groß. Im Gegensatz dazu ist die Zeit, die zum Wechseln des Zwischenübertragungsbands 49 zwischen geringer Laufgeschwindigkeit von 10 mm/s und normaler Laufgeschwindigkeit von 60 mm/s, jeweils für Beschleunigung und Verzögerung, halbiert im Vergleich mit dem Fall des Anhaltens des Bands. Wenn die Last des Bandantriebs zunimmt, werden jedoch kaum Schwankungen verursacht. Wenn die Antriebslast groß ist, ist das Verfahren des Wechselns der Geschwindigkeit zwischen der niedrigeren Laufgeschwindigkeit von 10 mm/s oder weniger und der normalen Laufgeschwindigkeit von 60 mm/s effektiver als das Verfahren des Wechselns zwischen angehaltenem Zustand und normalem Lauf. In dieser Ausführungsform ist das Zwischenübertragungsband 49 für die Größe A4 und ist damit klein, und die Last des Antriebs ist klein, und daher wird ein Wechsel system zwischen angehaltenem Zustand und normalem Lauf eingesetzt.
In dem Beispiel für die Erfindung ist außerdem die Umfangslänge des Zwischenübertragungsbands 80 mm länger festgesetzt als die maximale Drucklänge (in dieser Erfindung, die Längenausdehnung von Papier der Größe A4). Diese Festlegung ergibt sich durch Aufsummieren von 20 mm Laufstrecke des Bands, die erforderlich ist, um das Zwischenübertragungsband 49 bezüglich der Geschwindigkeit beim Wechsel der Geschwindigkeit zwischen dem angehaltenen Zustand und dem normalen Lauf mit 60 mm/s zu stabilisieren, 50 mm Abstand von der Übertragungsposition des Zwischenübertragungsbands zum Bildanfang, wenn die Position durch den Positionsbestimmungssensor 56 detektiert wird und 10 mm Zugabe. Durch eine solche Festlegung der Umfangslänge des Zwischen übertragungsbands 49 ist die Geschwindigkeit des Zwischenübertragungsbands immer die normale Laufgeschwindigkeit von 60 mm/s, wenn die Position detektiert wird.
In einem elektrografischen Farbgerät zum Übereinander bringen von Farbbildern auf einem Zwischenübertragungsteil muss, wenn das Zwischenübertragungsteil mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, die Umfangslänge des Übertragungsteils durch Addieren der Wegstrecke, die das Übertragungsteil in der Zeit zurücklegt, die zum Bewegen der Bilderzeugungseinheit erforderlich ist, festgelegt werden. Wenn diese Länge gering ist, kommt die Bildanfangsposition auf dem Übertragungsteil an der Übertragungsposition vorbei bevor das Bewegen der Bilderzeugungseinheit abgeschlossen ist, und die Farbpositionsabstimmung wird behindert. Die Zeit, die zum Bewegen der Bilderzeugungseinheit erforderlich ist, wird wahrscheinlich schwanken, da sich das Gewicht der Bilderzeugungseinheit ändert, und es ist schwierig, die Umfangslänge des Übertragungsteils einzeln zu bestimmen. Besonders in dem Gerät mit hoher Bilderzeugungsgeschwindigkeit ist die Strecke des Nicht-Bildabschnitts zum Positionieren sehr lang und das Gerät ist riesig. Durch den Aufbau gemäß der Erfindung ist es nicht notwendig, die Umfangslänge des Übertragungsteils zu verlängern, so dass die Größe des Geräts verringert werden kann.
Eine erste Übertragungswalze 50 wird zu dem lichtempfindlichen Teil 32 der Bilderzeugungseinheit 31 Bk an der Bilderzeugungsposition 51 durch das Zwischenübertragungsband 49 hindurch gedrückt. Eine zweite Übertragungswalze 55 berührt eine dritte Übertragungswalze 57 in einem gleichen Aufbau wie die erste Übertragungswalze 50 durch das Zwischenübertragungsband 49 hindurch, um antreibbar und drehbar zu sein.
In dem Klemmbereich, der durch das Zwischenübertragungsband 49 und die dritte Übertragungsweise 57 zusammen gedrückt wird, ist ein Papierbeförderungsweg ausgebildet, so dass das Papier von den Papierzuführungseinheiten 58a und 58b losgeschickt werden kann. Bezugszeichen 59 ist eine Bandreinigungseinrichtung zum Reinigen des Zwischenübertragungsbands. Bezugszeichen 60 bezeichnet eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Papier nach der Übertragung, und 61 ist eine Ausgabewalze zum Ausgeben des Papiers nach dem Fixierschritt.
Bis hierher ist die Erklärung des grundsätzlichen Aufbaus des elektrografischen Geräts und der Bilderzeugungseinheit gemäß der Erfindung erfolgt.
Als nächstes wird der Betrieb für die Farbbilderzeugung in diesem Gerät erklärt. Zuerst gesagt, die Bilderzeugungseinheiten sind an den in 3 gezeigten Positionen, und die Bilderzeugungseinheit 31Bk für schwarz befindet sich an der Bilderzeugungsposition 51. Sie steht außerdem der ersten Übertragungswalze 50 gegenüber. Von der Laserbelichtungseinheit 52 wird ein Lichtsignal für schwarz in die Bilderzeugungseinheit 31Bk gespeist, und der Betrieb der Bildereugungseinheit beginnt, wodurch ein Bild mit schwarzem Toner erzeugt wird.
Der Betrieb der Bilderzeugungseinheit wird im folgenden, nun mit Bezug auf 4, beschrieben. Das lichtempfindliche Teil 32 wurde durch die Ladewalze 34 auf –500 V geladen. Dieses lichtempfindliche Teil 32 wurde mit dem Lichtsignal 35 des Laserstrahls bestrahlt, und ein elektrostatisches latentes Bild wurde erzeugt. Zu dieser Zeit war das Belichtungspotential des lichtempfindlichen Teils –100 V. Durch Magnetkraft in dem Tonerbehälter 36 wurde Zweikomponentenentwickler 39Bk auf die Oberfläche dieses lichtempfindlichen Teils 32 geheftet. Folgend kam die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 32 an der Rückgewinnungselektrodenwalze vorbei. Wenn eine ungeladene Zone des lichtempfindlichen Teils 32 vorbei kam, wurde eine Wechselspannung (Frequenz 1 kHz) von 750 V 0-S (Spitze-Spitze 1,5 kV), die eine Gleichspannung von +100 V überlagert, an die Elektrodenwalze 40 von einer Wechselstromhochspannungsstromversorgung 42 angelegt. Dann, aufgeladen auf –500 V, wenn die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 32 vorbei kam, auf die das elektrostatische latente Bild geschrieben war, wurde eine Wechselspannung (Frequenz 1 kHz) von 750 V 0-S (Spitze-Spitze 1,5 kV), die eine Gleichspannung von –350 V überlagert, an die Elektrodenwalze 40 von der Wechselstromhochspannungsstromversorgung 42 angelegt. Infolge dessen wurden der Träger auf dem lichtempfindlichen Teil 32 und der Toner, die sich auf dem geladenen Teil ablagerten, an der Elektroden walze 40 zurückgewonnen, und ein negativ-positiv-invertiertes Tonerbild blieb auf dem lichtempfindlichen Teil 32 nur in dem Bildbereich übrig. Der Träger und der Toner, die sich auf der Elektrodenwalze 40, die sich in Pfeilrichtung dreht, ablagerten, wurden von dem Schaber 43 abgeschabt und in den Tonerbehälter 36 zurückgegeben und für die weitere Bilderzeugung verwendet. Auf diese Weise wurde ein schwarzes Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil 32 erzielt. Wieder mit Bezug auf 3 setzt sich die Beschreibung fort.
Zu dieser Zeit ist es so eingestellt, dass die Bilderzeugungsgeschwindigkeit der Bilderzeugungseinheit 31Bk (entspricht der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Teils) und die Bewegungsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungsbands 49 zueinander gleich sein können und gleichzeitig, wenn das Bild erzeugt wird, wird ein schwarzes Tonerbild durch die erste Übertragungswalze 50 auf das Zwischenübertragungsband 49 übertragen. Gleich nach Übertragung aller schwarzen Tonerbilder hält das Zwischenübertragungsband 49 an, und die Bilderzeugungseinheiten 31Bk, 31Y, 31M, 31C werden im Ganzen durch den Antriebsmotor 47 angetrieben und im Ganzen in der in 3 gezeigten Pfeilrichtung gedreht, und nach Drehen um genau 90° werden sie in der Position angehalten, in der die Bilderzeugungseinheit 31Y die Bilderzeugungsposition 51 erreicht. Während dieser Bewegung wird das Zwischenübertragungsband 49 angehalten. Der Tonerbehälter 36 (siehe 4) ist, anders als das lichtempfindliche Teil der Bilderzeugungseinheit 31, innerhalb des Drehbogens (in 3 durch eine Strichlinie angedeutet) an der Außenseite des lichtempfindlichen Teils positioniert, und deshalb wird das Zwischenübertragungsband die Bilderzeugungseinheit niemals berühren.
Wenn die Bilderzeugungseinheit 31Y die Bilderzeugungsposition 51 erreicht, wird das angehaltene Zwischenübertragungsband 49 wieder angetrieben und beginnt sich zu bewegen. Der Positionsbestimmungssensor 56 bestimmt die Position des Zwischenübertragungsbands 49, das angefangen hat wieder zu laufen, und gibt ein Signal zum Beginnen der Bilderzeugung aus. Übereinstimmend mit diesem Signal speist die Laserbelichtungseinrichtung 52, wie zuvor, ein Gelb-Signal in die Bilderzeugungseinheit 31Y, und ein gelbes Tonerbild wird erzeugt. Zu dieser Zeit wird die zeitliche Abstimmung so eingestellt, dass das vorherige schwarze Tonerbild und das gelbe Tonerbild bezüglich der Position auf dem Zwischenübertragungsband 49 abgestimmt werden können. Zu dieser Zeit werden die dritte Übertragungswalze 57 und die Reinigungseinrichtung 59 ein wenig von dem Zwischenübertragungsband entfernt, so dass das Tonerbild auf dem Band nicht gestört werden kann.
Der gleiche Vorgang wird für purpur und zyanblau durchgeführt, und die Tonerbilder der vier Farben werden bezüglich der Position abgestimmt und auf dem Zwischenübertragungsband 49 übereinander gebracht, wodurch ein Farbbild erzeugt wird. Nach Übertragung des letzten, zyanblauen Tonerbilds werden die Tonerbilder auf einmal durch die Wirkung der dritten Übertragungswalze 57 auf das Papier, das von der Papierzuführungseinheit 58a oder 58b geschickt wird, durch Abstimmung des zeitlichen Ablaufs übertragen. Die auf das Papier übertragenen Tonerbilder werden durch eine Fixiereinrichtung 60 fixiert. Das Papier wird dann durch eine Ausgabewalze 61 aus dem Gerät ausgegeben. Der Toner, der nach der Übertragung auf dem Zwischenübertragungsband zurückgeblieben ist, wird durch die Wirkung der Reinigungseinrichtung 59 entfernt, um für die nächste Bilderzeugung bereit zu sein.
Der Betrieb in einfarbiger Betriebsart wird im folgenden beschrieben. In der einfarbigen Betriebsart wird zunächst die Bilderzeugungseinheit der vorgegebenen Farbe an die Bilderzeugungsposition 51 bewegt und positioniert. Als nächstes werden, wie zuvor, die Bilderzeugung und Übertragung des Tonerbilds auf das Zwischenübertragungsband durchgeführt und anschließend wird das Tonerbild durch die dritte Übertragungswalze auf das Papier, das von der Papierzuführungseinrichtung geschickt wird, übertragen.
Als nächstes mit Bezug auf 5 wird die Wartung dieses Geräts im folgenden beschrieben.
Beschrieben wird ein Fall des Ersetzens der Bilderzeugungseinheit, wenn der Entwickler einer bestimmten Farbe ausgegangen ist. Als erstes wird durch die Anweisung des Bedieners (durch einen nicht gezeigten Schalter) der Antriebsmotor 47, der durch die Steuerschaltung 46 gesteuert wird, betrieben, und die Bilderzeugungs-einheitengruppe wird gedreht, und die Bilderzeugungseinheit der bestimmten Farbe wird an die obere Druckerposition (Position der Bilderzeugungseinheit 31C in 3) bewegt. Dann öffnet der Bediener, wie in 5 gezeigt, die Abdeckung 62, die sich im oberen Teil des Gerätehauptteils befindet, und entnimmt die Bilderzeugungseinheit der bestimmten Farbe aus dem Gerät. Folgend wird eine voreingestellte neue Bilderzeugungseinheit eingesetzt. Nach dem Einsetzen kann die Bilderzeugung deshalb ohne Durchführung irgendwelcher Einstellungen beginnen. Zu dieser Zeit wird, weil die Abdeckung des lichtempfindlichen Teils geschlossen ist, der Bediener das lichtempfindliche Teil nicht berühren. Außerdem wird die zu ersetzende Bilderzeugungseinheit an der oberen Position, die von der Bilderzeugungsposition verschieden ist, ersetzt, und deshalb wird ein Kontakt mit den betreffenden Teilen der Übertragungseinheit vermieden. Außerdem ist die Wartung einfach, da der Entnahmevorgang nicht durch komplizierte Bestandteile der Übertragungseinheit gestört wird.
Wie im folgenden erwähnt, kann die Erfindung Bilder aller Farben an der selben Bilderzeugungsposition ohne Verwendung einer Übertragungstrommel mit kompliziertem Aufbau erzeugen, und daher werden die Farben in einer einfachen Struktur genau abgestimmt. Die Bilderzeugungseinheiten sind für jede Farbe unabhängig und können für jede Farbe einfach ersetzt werden, so dass die Wartung einfach ist. Bei diesem Aufbau kann jede Bilderzeugungseinheit, die ein lichtempfindliches Teil enthält, außerdem außerhalb unabhängig eingestellt werden, und der Anwender kann sie ohne Vornehmen von Einstellungen austauschen, wenn die Einheit vor dem Versenden eingestellt wird.
Das lichtempfindliche Teil wird immer abgedeckt, außer wenn es das Bild erzeugt, und das lichtempfindliche Teil wird nicht beschädigt oder verschmutzt werden, und das Innere des Geräts wird nicht durch verstreuten Entwickler verschmutzt werden.
Auch ist in dem Aufbau der Erfindung die Bilderzeugungseinheit eine integrierte Struktur, die ein lichtempfindliches Teil, eine Entwicklungseinrichtung und einen Tonerbehälter enthält, und daher ist der Mechanismus zum Auffüllen von Toner einfach. Mehr noch, der Toner wird sich zum Zeitpunkt des Auffüllens nicht verstreuen, und das Innere des Geräts wird kaum durch den Toner verschmutzt.
Weiterhin wird bei diesem Aufbau, auch wenn Farbbilder ununterbrochen erzeugt werden, jedes lichtempfindliche Teil angehalten, während die anderen Farben erzeugt werden, und deshalb wird ein stabiles Bild ohne elektrostatische Ermüdung erzielt.
Der Aufbau gemäß der Erfindung ist so gestaltet, dass der Toner in dem Tonerbehälter durch Ausnutzung der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheit von selbst aufgerührt wird. Wenn die Einheit an der Bilderzeugungsposition positioniert wird, sammelt sich der Toner von selbst in der Tonerzuführungseinheit des Behälters, und irgendein spezieller Rührmechanismus wird in dem Tonerbehälter nicht gebraucht. Dem entsprechend kann die Struktur der Bilderzeugungseinheit vereinfacht werden. Wenn der Tonerrest in dem Behälter knapp wird, wird der Toner reibungslos zugeführt.
In dem Aufbau der Erfindung wird der Toner in jeder Bilderzeugungseinheit, wenn sich die Fluidität des Toners verringert, wenn er für eine lange Zeit Umgebungen mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ausgesetzt ist, durch Drehen der ganzen Bilderzeugungseinheitengruppe genügend aufgerührt, so dass eine Verschlechterung des lichtempfindlichen Teils und des Toners verhindert werden kann und außerdem der verfestigte Toner gelöst wird und die Erzeugung eines Hintergrunds auf dem Bild verhindert werden kann.
Allgemein werden, um eine Störung des Tonerbilds auf dem Übertragungsteil aufgrund einer Berührung des lichtempfindlichen Teils und des Übertragungsteils, während das Tonerbild auf dem Übertragungsteil an der Übertragungsposition vorbei kommt, das lichtempfindliche Teil und das Übertragungsteil durch einen bestimmten Mechanismus voneinander beabstandet. Oder, wenn das lichtempfindliche Teil berührt wird, wird ein elektrisches Feld angelegt, um eine Rückübertragung von dem Übertragungsteil zu verhindern. Bei diesem Verfahren wird jedoch ein komplizierter Mechanismus oder eine teuere Stromversorgung benötigt, und die Abfolge ist kompliziert. Im Gegensatz kann bei dem Aufbau gemäß der Erfindung die Berührung des Übertragungsteils und der Bilderzeugungseinheit durch Ausnutzung der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe verhindert werden, und die Kompliziertheit des Geräts kann verhindert werden. Entsprechend des Aufbaus gemäß der Erfindung ist, wenn das auf dem Übertragungsteil erzeugte Tonerbild an der Tonerbildübertragungsposition vorbei kommt, das lichtempfindliche Teil der Bilderzeugungseinheit nicht an der Bilderzeugungsposition, und deshalb berühren sich das Tonerbild auf dem Übertragungsteil und die Bilderzeugungseinheit nicht, so dass das Tonerbild auf dem Übertragungsteil nicht gestört werden wird.
Zum Beginn oder Ende der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheit tritt ein vorübergehender Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem lichtempfindlichen Teil und dem Übertragungsteil auf. Bei dem herkömmlichen Verfahren wurde das Tonerbild im Bereich des erzeugten Tonerbilds gestört. Bei der Erfindung wird diese Bewegung jedoch in einem Bereich durchgeführt, in dem das Tonerbild nicht erzeugt ist, und deshalb wird das Tonerbild nicht gestört werden.
In einem anderen Aufbau der Erfindung ist die Umfangslänge des Übertragungsteils länger als die maximale Bildlänge eingestellt, und ein kurzer Bereich eines Nicht-Bildteils entsteht auf dem Übertragungsteil, und dieser Bereich wird zum Wechseln der Bilderzeugungseinheiten genutzt. Bei diesem Aufbau wird, gleich nach Übertragen des Tonerbilds der ersten Farbe, wenn der Nicht-Bildbereich des Übertragungsteils an der Übertragungsposition vorbei kommt, das lichtempfindliche Teil der Bilderzeugungseinheit der ersten Farbe von dem Übertragungsteil getrennt. Während der Bildbereich des Übertragungsteils an der Übertragungsposition vorbei kommt, wird die Bilderzeugungseinheitengruppe durch Drehung bewegt. Wenn das Übertragungsteil eine Umdrehung macht und der Nicht-Bildbereich wieder die Übertragungsposition erreicht, wird das lichtempfindliche Teil der Bilderzeugungseinheit der zweiten Farbe in Berührung mit dem Übertragungsteil gebracht, und die Drehbewegung der Bilderzeugungseinheit wird abgeschlossen. Bei diesem Verfahren braucht der Nicht-Bildbereich auf dem Übertragungsteil nicht lang zu sein, und die Umfangslänge des Übertragungsteils kann kurz sein, so dass die Größe des Geräts ver ringert werden kann. Außerdem kann durch Unterbrechung der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe der zeitliche Ablauf der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe gesteuert werden, um sie mit der Anfangsposition des Tonerbilds auf dem Übertragungsteil abzustimmen. Daher ist die Bildpositionierung einfach und genau.
Bezüglich der Ausführung der Erfindung werden im folgenden weitere verbesserte Beispiele des elektrografischen Farbgeräts ausdrücklicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erste bevorzugte Ausführungsform
Die Ausführungsform gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
6 ist ein allgemeines Strukturdiagramm eines elektrografischen Farbgeräts gemäß der Erfindung. Was es von dem in 3 gezeigten Gerät unterscheidet, ist der Aufbau der Bilderzeugungseinheit und der Zwischenübertragungsbandeinheit.
Im Zentrum sind vier kreisausschnittförmige Bilderzeugungseinheiten 63Bk, 63Y, 63M und 63C für schwarz, gelb, purpur und zyanblau ringförmig angeordnet, um die Bilderzeugungseinheitengruppe zu bilden. Die Bilderzeugungseinheiten sind, ausgenommen von dem darin enthaltenen Entwickler, aus gleichen Teilen zusammengesetzt, und zur Vereinfachung der Erklärung wird die Bilderzeugungseinheit für schwarz beschrieben, und die Einheiten für die anderen Farben werden weggelassen. Für die einzelnen Farben werden die gleichen Teile durch gleiche Bezugszeichen angegeben, und Farbcodes werden angefügt, wenn es notwendig ist, die Farben zu unterscheiden. 7 zeigt die Einzelheiten der Bilderzeugungseinheit 63Bk für schwarz.
In 7 bezeichnet Bezugszeichen 64 ein organisches lichtempfindliches Teil, das in einem Polycarbonat-Bindeharz gelöstes Phythalocyanin aufweist, 65 ist eine Ladewalze zum elektrischen Laden des lichtempfindlichen Teils mit negativer Polarität, 66 ist ein Lichtsignal des Laserstrahls, 67a ist ein erster Behälter, der einen Entwicklermischträger und Toner enthält, 67b ist ein zweiter Behälter, der nur Toner enthält, 68 ist eine Öffnung, die zum Tonernachfüllen geöffnet ist, 69 ist ein Deckel zum Öffnen und Schließen der Öffnung 68, 70 ist ein Rührer zum Tonernachfüllen, und 71a, 71b sind Rührer zum Befördern des Entwicklers in dem ersten Behälter 67a in den Entwicklungsabschnitt.
Bezugszeichen 72 ist eine drehbare Elektrodenwalze, gefertigt aus Aluminium, 73 ist ein Magnet, der koaxial darin befestigt ist, um sich nicht zu drehen, 74 ist eine Wech selstromhochspannungsstromversorgung zum Anlegen einer Spannung an die Elektrodenwalze 72, und 75 ist eine magnetische Klinge zum Festlegen der Dicke der Tonerschicht auf der Elektrodenwalze 72. Das lichtempfindliche Teil 64 hat einen Durchmesser von 30 mm und dreht sich in Pfeilrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s, und die Elektrodenwalze 72 hat einen Durchmesser von 16 mm und dreht sich in Pfeilrichtung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s.
Der erste Behälter 67a enthält Zweikomponentenentwickler 78Bk mit Mischtoner 77Bk und Ferritträger 76Bk mit einer Teilchengröße von 50 μm, dessen Oberfläche mit Silikonharz beschichtet ist und der durch Magnetkraft auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 64 haftet. Der zu verwendende Toner wird durch Auflösen von Pigmenten oder dergleichen in Polyesterharz und weiterhin Zugabe von Additiven hergestellt.
In den zweiten Behälter 67b werden zum Zeitpunkt des Zusammenbaus der Bilderzeugungseinheit 400 g Toner eingebracht und eingeschlossen, und etwa 5.000 Blätter der Größe A4 eines einfarbigen 5%-Vergleichsoriginals können ohne Nachfüllen von Toner von außerhalb der Einheit produziert werden. Wenn dem zweiten Behälter 67b der Toner ausgeht, ersetzt der Anwender die Bilderzeugungseinheit.
Bezugszeichen 79 ist eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen des Toners, der nach der Übertragung auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Teils zurückgeblieben ist. Bezugszeichen 80 ist eine Abdeckung des lichtempfindlichen Teils zum Schutz des lichtempfindlichen Teils 74, und sie ist in 7 in dem offenen Zustand zum Erzeugen eines Bilds gezeigt. Diese Abdeckung 80 des lichtempfindlichen Teils deckt das lichtempfindliche Teil ab, wenn die Bilderzeugungseinheit an einer anderen Position als der Bilderzeugungsposition ist, um eine Verschmutzung des lichtempfindlichen Teils oder eine Verschmutzung des Inneren des Geräts durch den Toner zu verhindern, wenn sich die Einheit durch Drehung bewegt.
Wieder mit Bezug auf 6 wird der Aufbau der Druckereinheit beschrieben.
Die Bilderzeugungseinheiten 63Bk, 63Y, 63M, 63C, die ringförmig angeordnet sind, werden durch einen Träger (nicht gezeigt) gehalten und werden, als Ganzes, durch einen Antriebsmotor 82, der eine durch eine Steuerschaltung 81 gesteuerte Antriebseinrichtung ist, angetrieben und sind in Pfeilrichtung drehbar um eine zylindrische Welle 83, die fest ist und sich nicht dreht. Die Bilderzeugungseinheiten werden aufeinanderfolgend an eine Bilderzeugungsposition 86 bewegt und positioniert, die einer ersten Übertragungswalze 85 zum Tragen eines Zwischenübertragungsbands 84, das später beschrieben wird, gegenüber steht. Die Bilderzeugungsposition ist außerdem die Belichtungsposition für das Lichtsignal 66. Der Träger der Bilderzeugungseinheiten 63Bk, 63Y, 63M, 63C ist ausgerüstet mit einer Einrichtung (nicht gezeigt) zum Bestimmen, dass jede Bilderzeugungseinheit an die Bilderzeugungsposition 86 bewegt worden ist, und jedes Mal, wenn die Bewegung einer Einheit vorbei ist, wird ein Signal, das mit dem Abschluss der Bewegung korrespondiert, an die Steuerschaltung 81 gesendet.
Bezugszeichen 87 ist eine Laserbelichtungseinrichtung, die ein Lichtsignal 66 durch einen Laserstrahl generiert, der durch ein Signal moduliert wird, das in die Druckereinheit hineinkommt. Es läuft durch den optischen Weg, der in einem kreisausschnittförmigen Raum zwischen den in 6 gezeigten Bilderzeugungseinheiten 63Bk und 63C ausgebildet ist, hindurch, durchläuft ein transparentes Fenster 88, das die Welle 83 teilweise öffnet, fällt auf einen Spiegel 89, der innerhalb der Welle 83 befestigt ist, wird reflektiert und wird zu dem lichtempfindlichen Teil 64 der Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition 86 ausgestrahlt, dadurch ein latentes Bild erzeugend. In dem in 6 gezeigten Zustand wirkt es auf die Bilderzeugungseinheit 63Bk für schwarz.
Bezugszeichen 90 bezeichnet einen Tonerkonzentrationssensor eines magnetischen Widerstandssystems, der in der Welle 83 angebracht ist. Er ist positioniert, um die Tonerkonzentration in dem ersten Behälter 67a der Bilderzeugungseinheit zu bestimmen, wenn die Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition 86 positioniert ist. Die Wandstärke der Seitenwand der Bilderzeugungseinheit ist in dem Bereich dünn, der mit der Position des Tonerkonzentrationssensors 90 korrespondiert, um die Tonerkonzentration stabil zu bestimmen. Stabile Bestimmung wird durch glatte, dünne und feste in der Seitenwand der Einheit, die mit dem Sensor korrespondiert, zu verwendende Teile verwirklicht. In dieser Ausführungsform ist der Tonerkonzentrationssensor 90 fest, aber es ist auch möglich, einen Mechanismus zum Beabstanden der Position des Tonerkonzentrationssensors 90 von der Bilderzeugungseinheit zu verwenden, wenn die Bilderzeugungseinheitengruppe gedreht wird. Außerdem ist in dieser Ausführungsform der Tonerkonzentrationssensor 90 ein magnetisches Widerstandssystem, aber andere Sensoren, wie zum Beispiel ein optischer Reflektionskonzentrationssensor, die zum Bestimmen der Tonerkonzentration geeignet sind, können verwendet werden.
In dem Aufbau der Erfindung wird ein Tonerkonzentrationssensor für vier Bilderzeugungseinheiten verwendet, und deshalb ist der Aufbau jeder Bilderzeugungseinheit einfach, und die Kosten werden reduziert.
Bezugszeichen 84 ist ein Zwischenübertragungsband, das aus einer Folie aus halbleitendem Uretan in Form eines Endlosbands mit einer Stärke von 100 μm gefertigt ist und in Pfeilrichtung beweglich ist und das auf eine erste Übertragungswalze 85, die behandelten, niederohmigen Uretanschaum auf der Umfangsfläche hat, und eine zweiten Übertragungswalze 91, gefertigt aus Edel stahl, gewickelt ist.
Die erste Übertragungswalze 85 berührt das lichtempfindliche Teil 64 der Einheit 63Bk an der Bilderzeugungsposition durch das Zwischenübertragungsband 84 hindurch. Die zweite Übertragungswalze 91 berührt eine dritte Übertragungswalze 92 in einem gleichen Aufbau wie die erste Walze 85 durch das Zwischenübertragungsband 84 hindurch, um antreibbar und drehbar zu sein. In einem Klemmbereich zwischen dem Zwischenübertragungsband 84 und der dritten Übertragungswalze 92 ist ein Papierbeförderungsweg ausgebildet, so dass das Papier von einer Papierzuführungseinheit 93 geschickt werden kann. Bezugszeichen 94 ist eine Bandreinigungseinheit, die einen Bandreiniger zum Reinigen des Zwischenübertragungsbands enthält. Bezugszeichen 95 ist eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Papier nach der Übertragung, und 96 ist eine Ausgabewalze zum Ausgeben des Papiers nach dem Fixieren. Dies ist die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus des elektrofotografischen Geräts und der Bilderzeugungseinheit der Erfindung.
Die Arbeitsweise dieses Geräts in der Farbbilderzeugungsbetriebsart wird im folgenden beschrieben.
Als erstes, jede Bilderzeugungseinheit ist an der in 6 gezeigten Position. Die schwarze Bilderzeugungseinheit 63Bk ist an der Bilderzeugungsposition 86 positioniert, und der Tonerkonzentrationssensor 90 berührt die Seitenwand der Bilderzeugungseinheit. Die Bilderzeugungsposition 86 ist auch die Position, die der ersten Übertragungswalze 85 gegenübersteht. Der Betrieb der Bilderzeugungseinheit beginnt, ein Schwarz-Lichtsignal von der Laserbelichtungseinrichtung 87 tritt in die Bilderzeugungseinheit 63Bk ein, und ein Bild wird durch den schwarzen Toner erzeugt. Gleichzeitig mit dem Beginn der Bilderzeugung beginnt der Tonerkonzentrationssensor 90, die Tonerkonzentration des Entwicklers in dem ersten Behälter 67a zu bestimmen, und der Toner wird in Abhängigkeit von dem Bestimmungssignal zugeführt. 8 zeigt die Antriebseinheit des Tonernachfüllrührers 70 der Einheit im Bilderzeugungsvorgang. Bezugszeichen 97 ist ein Zahnrad zum Drehen des in 7 gezeigten Rührers 70, 98 ist ein Motor zum Antreiben des Zahnrads 97, der auf der Seite des Druckerhauptteils angeordnet ist, und 99 ist ein Zahnrad zum Übertragen des Antriebs des Motors 98 auf das Zahnrad 97. Wenn der Toner in Abhängigkeit von dem Ausgang des Tonerkonzentrationssensors 90 zugeführt wird, dreht sich der Motor 98, und die Antriebskraft wird durch das Zahnrad 99 und das Zahnrad 97 zu dem Rührer 70 übertragen, und der Rührer 70 wird in Drehung versetzt, um den Toner in dem zweiten Behälter 67b in den ersten Behälter 67a zu speisen. Während der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe wird das Zahnrad 99 von dem Zahnrad 97 beabstandet, und wenn die Bewegung der Einheitengruppe vorbei ist, werden sie wieder verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Tonernachfüllmotor neu auf der Seite des Hauptteils eingebaut, aber der Antrieb kann von anderen Antriebseinrichtungen, die auf der Seite des Hauptteils für andere Zwecke bereitgestellt sind, wie zum Beispiel dem Motor zum Antreiben des lichtempfindlichen Teils, übertragen werden. In einem solchen Fall, wenn eine Kupplung oder Antriebstrenneinrichtung zum Übertragen des Antriebs bereitgestellt ist, kann der Antrieb des Rührers 70 einfach gesteuert werden. Bei diesem Aufbau wird die Tonernachfüllung durch das Druckerhauptteil nicht innerhalb der Bilderzeugungseinheit angetrieben, und die Bilderzeugungseinheit erfordert keinen komplizierten Mechanismus zum Zuführen des Toners, und der Aufbau ist einfach.
Wie in 7 gezeigt, ist der Deckel 69 in der Bilderzeugungseinheit mittels eines Scharniers drehbar an einer Seite befestigt, um sich nur zu öffnen, wenn eine Kraft von der. Seite des zweiten Behälters 67b aufgewendet wird. Wenn diese Kraft nicht aufgewendet wird, wird die Öffnung mittels einer Feder (nicht gezeigt) verschlossen. Der Rührer 70 ist ausgelegt, um während des Rührens des umgebenden Toners den Deckel 69 aufzudrücken und Toner zu liefern. Bei diesem Aufbau wird der Toner in Abhängigkeit von dem Signal des Tonerkonzentrationssensors 90 zugeführt. Die Tonerkonzentrationsbestimmung beginnt übrigens drei Sekunden nach Beginn der Bilderzeugung, um dem Sensorausgang zu ermöglichen sich zu stabilisieren. Während Toner nicht zugeführt wird, hält der Rührer 70 an einer Position, um den Deckel 69 nicht aufzudrücken. Außer wenn die Bilderzeugungseinheit ein Bild erzeugt, besonders wenn die Bilderzeugungseinheit an einer anderen Position als der Bilderzeugungsposition ist, wird der Deckel 69 in dem ge schlossenen Zustand durch einen Schließmechanismus (nicht gezeigt) verschlossen, der an dem Träger (nicht gezeigt) der Bilderzeugungseinheit angebracht ist, wodurch Mischen des Toners aus dem zweiten Behälter in den ersten Behälter verhindert wird, außer, wenn Toner zugeführt wird.
Die Arbeitsweise in der so aufgebauten Bilderzeugungseinheit wird im folgenden mit Bezug auf 7 beschrieben. Das lichtempfindliche Teil 64 wurde durch die Ladewalze 65 auf –700 V geladen. Das Lichtsignal 66 von dem Laserstrahl wurde zu diesem lichtempfindlichen Teil 64 ausgestrahlt, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Zu dieser Zeit war das Belichtungspotential des lichtempfindlichen Teils –100 V.
Die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 64, die den Zweikomponentenentwickler 78Bk trägt, kam an der Elektrodenwalze 72 vorbei, die sich mit einer doppelten Umfangsgeschwindigkeit in derselben Richtung wie das lichtempfindliche Teil 64 drehte. Zu dieser Zeit wurde, wenn ein ungeladener Bereich des lichtempfindlichen Teils 64 vorbei kam, eine Wechselspannung (Frequenz 1,5 kHz) von 750 V 0-S (Spitze-Spitze 1,5 kV), die eine Gleichspannung von –400 V überlagert, an die Elektrodenwalze 72 von der Wechselstromhochspannungsstromversorgung 74 angelegt. Infolge dessen blieb nur ein im Bildbereich negativ-positiv-invertiertes Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil 64 zurück. Der Entwickler 72Bk, der von der Elektrodenwalze 72 getragen wurde, wurde in den ersten Behälter 67a zurückgeführt und bei der nächsten Bilderzeugung verwendet. Auf diese Weise wurde ein schwarzes Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil 64 erzielt. Die Entwicklungseinheiten 63Y, 63M, 63C für die anderen Farben als schwarz sind ähnlich aufgebaut und arbeiten in derselben Weise.
Wieder mit Bezug auf 6, die Bilderzeugungsgeschwindigkeit (gleich der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Teils) der Bilderzeugungseinheit 63Bk und die Bewegungsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungsbands sind gleichgesetzt. Gleichzeitig mit der Bilderzeugung wird, durch die Wirkung der ersten Übertragungswalze 85, das schwarze Tonerbild auf das Zwischenübertragungsband 84 übertragen. Die Bilderzeugungseinheiten 63Bk, 63Y, 63M, 63C werden im Ganzen durch den Antriebsmotor 82 angetrieben und gedreht und in der in 6 gezeigten Pfeilrichtung als Einheit bewegt. Sich genau um 90° drehend werden sie angehalten, wenn die Bilderzeugungseinheit Y die Bilderzeugungsposition 86 erreicht, und die Bilderzeugungseinheit Y wird positioniert. Da die anderen Teile außer dem lichtempfindlichen Teil der Bilderzeugungseinheit innerhalb des Drehkreises (Strichlinienbogen in 6) an der Außenseite des lichtempfindlichen Teils angeordnet sind, wird das Zwischenübertragungsband die Bilderzeugungseinheit nicht berühren. Wie zuvor speist die Laserbelichtungseinrichtung 87 zu diesem Zeitpunkt ein Gelb-Lichtsignal in die Bilderzeugungseinheit 63Y, und ein gelbes Tonerbild wird erzeugt und übertragen. Zu diesem Zeitpunkt wird der zeitliche Ablauf des Schreibens des Gelb-Lichtsignals gesteuert, so dass das zuvor übertragene, schwarze Tonerbild und das folgende, gelbe Tonerbild bezüglich der Position auf dem Zwischenübertragungsband 84 abgestimmt werden können. In diesem Zeitraum werden die dritte Übertragungswalze 92 und die Reinigungseinrichtung 94 von dem Zwischenübertragungsband 84 beabstandet und wirken daher nicht auf das obige Tonerbild.
Der gleiche Vorgang wird für purpur und zyanblau durchgeführt, und die Tonerbilder der vier Farben werden auf dem Zwischenübertragungsband übereinander gebracht, und ein Farbbild wird erzeugt. Nach Übertragung des letzten, zyanblauen Tonerbilds werden die Tonerbilder der vier Farben zusammen auf das Papier, das von der Papierzuführungseinheit 93 geschickt wird, durch Einstellung des zeitlichen Ablaufs durch die Wirkung der dritten Übertragungswalze 92 übertragen. Das auf das Papier übertragene Tonerbild wird durch die Fixiereinrichtung 95 fixiert. Das Papier wird dann durch die Ausgabewalze 96 aus dem Gerät ausgegeben. Der zurückgebliebene Toner, der nach der Übertragung auf dem Zwischenübertragungsband zurückgeblieben ist, wird durch die Wirkung der Reinigungseinrichtung 94 entfernt und ist für die nächste Bilderzeugung bereit.
Zweite bevorzugte Ausführungsform
Ein elektrografisches Farbgerät gemäß der Erfindung ist im folgenden unter Bezug auf 9 beschrieben. Zwischen dem in 9 gezeigten Gerät und dem in 6 gezeigten Gerät sind die Bilderzeugungseinheiten, die Zwischenübertragungsbandeinheit und die Löschlampe des lichtempfindlichen Teils unterschiedlich. Die Bilderzeugungseinheiten sind bezüglich des Aufbaus zum Verhindern von Koagulation des Toners in dem Tonerbehälter verbessert. Die Zwischenübertragungsbandeinheit ist mit einer Positionsbestimmungseinrichtung 100 versehen. Eine Löschlampe 101 ist in Laufrichtung bezüglich der Drehrichtung hinter der Übertragungsposition des lichtempfindlichen Teils 64 bereitgestellt. Die Löschlampe 101 ist eine LED (Wellenlänge 660 nm) und ist nahe der Bilderzeugungsposition 86 positioniert, und sie bescheint die Oberfläche des lichtempfindlichen Teils 64 nach der Übertragung des Tonerbilds während des Bilderzeugungsvorgangs und entlädt die Oberflächenladung, die auf dem lichtempfindlichen Teil 64 übriggeblieben ist. In 9 werden Teile, die mit dem in 6 gezeigten Gerät gemein sind, mit den selben Bezugszeichen bezeichnet. Dadurch wird durch Einbau einer Destatisierungseinrichtung des lichtempfindlichen Teils auf der Seite des Hauptteils nahe der Bilderzeugungsposition, außerhalb der Bilderzeugungseinheitengruppe, der Aufbau des Geräts vereinfacht. Außerdem kann, wenn eine Foto-Entladeeinrichtung, wie zum Beispiel eine Leuchtdiode und eine Lampe, als die Löscheinrichtung verwendet wird, Eindringen von Streulicht in den optischen Weg des Lichtsignals, im Vergleich für den Fall des Einbaus der Löschlampe auf der Seite des Drehzentrums der Bilderzeugungseinheitengruppe gemäß dem in 2 gezeigten Stand der Technik, verringert werden. Weiterhin kann ohne die Temperaturerhöhung der Teile im Drehzentrum der Bilderzeugungseinheitengruppe durch die Lampe ein stabiles und gefälliges Farbbild produziert werden.
Im Zentrum der 9 sind vier Sätze von kreisausschnittförmigen Bilderzeugungseinheiten 102Bk, 102Y, 102M, 102C für schwarz, gelb, purpur und zyanblau ringförmig angeordnet, um die Bilderzeugungseinheitengruppe zu bilden.
10 zeigt die Einzelheiten der Bilderzeugungseinheit 102Bk für schwarz. Bezugszeichen 103 ist ein Tonerrestsensor zum Bestimmen des Tonerrests in dem zweiten Behälter 67b. Bezugszeichen 104a, 104b, 104c, 104d sind zylindrische Edelstahlteile mit einem Durchmesser von 2 mm, die im zweiten Behälter 67b in der Längsrichtung bereitgestellt sind und an den Seiten der Einheit an beiden Enden befestigt sind.
11 ist eine Teilansicht des in 10 gezeigten Bereichs AA, wie in der Pfeilrichtung gesehen. Bezugszeichen 105 ist eine Seitenwand des zweiten Behälters 67b der Bilderzeugungseinheit und hat eine projizierte Form, die auf der Innenseite der Behälterwand eine Schräge hat, wie in der Zeichnung gezeigt. In 11 wird nur eine Seite der Innenwand gezeigt, aber die andere Seitenwand, die der Seitenwand 105 gegenübersteht, ist ähnlich zu der Innenseite der Einheit hin projiziert. Wenn sich die Bilderzeugungseinheit in dem in 9 gezeigten Gerät dreht, trifft der Toner in dem zweiten Behälter 67b auf die zylindrischen Teile 104a, 104b, 104c, 104d und wird gelockert. Außerdem erhält er durch die Schräge der Innenwand 105 seitlich gerichtete und längs gerichtete Kräfte, und daher wird die Koagulation des Toners verhindert. In dieser Ausführungsform werden zylindrische Edelstahlteile als die Teile zum Rühren des Toners verwendet, aber andere Teile können verwendet werden, wie zum Beispiel ABS-Harz und ähnliche triboelektrische Ladeteile.
Bei der Erfindung ist die Innenwand der Bilderzeugungseinheit in die Richtung der Drehachse geneigt. Infolge dessen erhält, wenn sich die Bilderzeugungseinheitengruppe durch Drehen bewegt, der Toner in der Einheit eine Kraft in der Richtung der Drehachse und bewegt sich in dem Behälter in axialer Richtung hin und her. Dadurch kann der Toner ohne Verwenden einer Schraube oder eines anderen komplizierten Mechanismus zum Rühren und hin und her Bewegen des Toners in dem Behälter gerührt und hin und her bewegt werden. Außerdem wird der Toner durch die zylindrischen Teile, die in der Richtung der Drehachse der Innenwand der Einheit in der Bilderzeugungseinheit bereitgestellt sind, durch die Drehbewegung gelockert. Es ist daher nicht erforderlich, die Einheit zum Schütteln aus dem Gerät zu entnehmen oder einen komplizierten Rührmechanismus bereitzustellen.
Wieder mit Bezug auf 9 wird der Aufbau der Druckereinheit beschrieben. Die Bilderzeugungseinheiten 102B, 102Y, 102M, 102C, die ringförmig angeordnet sind, werden durch einen Träger (nicht gezeigt) gehalten und werden, als Ganzes, durch einen Antriebsmotor 82, der eine durch eine Steuerschaltung 81 gesteuerte Antriebseinrichtung ist, angetrieben und sind in Pfeilrichtung drehbar um eine zylindrische Welle 83, die fest ist und sich nicht dreht. Bezugszeichen 106 ist eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Tonerbilds auf dem Papier nach der Übertragung, und 96 ist eine Ausgabewalze zum Ausgeben des Papiers nach dem Fixieren.
12 ist eine vergrößerte Ansicht des optischen Wegs, der von zwei benachbarten Bilderzeugungseinheiten gebildet wird. Hierin wird der optische Weg bis zum Spiegel 89 durch zueinander parallele Außenebenen von zwei benachbarten kreisausschnittförmigen Bilderzeugungseinheiten gebildet, und die Breite des optischen Wegs, der durch die Enden der Einheit gebildet wird, ist 10 mm, die Länge des optischen Wegs ist 70 mm, und die optische Weglänge von der Außenfläche der Einheit zum Spiegel ist 100 mm. Hierin wird die Wandoberfläche, die parallel zu der Abtastebene des Lichtsignals ist, von den Seitenwänden der Bilderzeugungseinheit gebildet, und die Wand, die senkrecht zu der Abtastebene ist (die Seitenwand des optischen Wegs in der Längsrichtung in der Zeichnung) wird vom Bilderzeugungs-einheitenträger gebildet, so dass das Eindringen von Streulicht von der Drehbewegungsseite der Einheit verringert werden kann.
Die Arbeitsweise dieses Geräts bei der Farbbilderzeugung ist dieselbe wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform und wird daher weggelassen, und die Wirkungen der Tonerrestbestimmung und die Verhinderung der Tonerkoagulation in dem zweiten Behälter 67b werden im folgenden beschrieben.
Das Schwarz-Lichtsignal von der Laserbelichtungseinrichtung 87 wird in die Bilderzeugungseinheit 102Bk gegeben, und der Betrieb der Bilderzeugungseinheit beginnt, und ein Bild mit schwarzem Toner wird erzeugt. Gleichzeitig mit dem Beginn der Bilderzeugung beginnt der Tonerkonzentrationssensor 90 die Tonerkonzentration in dem zweiten Behälter 67b zu bestimmen, während der Tonerrestsensor 103 den Tonerrest in dem zweiten Behälter 67b bestimmt. Da der Toner während der Entwicklung verbraucht wird, gibt, wenn der Rest in dem zweiten Behälter 67b ausgeht, der Tonerrestsensor 103 ein erstes Tonermangelsignal an die Steuerschaltung 81 aus. Das Signal empfangend, speichert die Steuerschaltung 81 das Signal bis der Bilderzeugungsvorgang vorbei ist, und nach Beenden des Bilderzeugungsvorgangs sendet sie ein Signal an den Antriebsmotor 82, um die Bilderzeugungseinheitengruppe zu drehen. Für den Fall einer einfarbigen Ausgabe wird die Bilderzeugungseinheit, die den Toner vollständig verbraucht, an der Bilderzeugungsposition 86 positioniert, wenn der Bilderzeugungsvorgang beendet ist. Für diesen Fall weist die Steuerschaltung 81 den Antriebsmotor 82 an, die Bilderzeugungseinheitengruppe um eine Umdrehung zu drehen. Wenn die tonerentleerte Bilderzeugungseinheit den Bilderzeugungsvorgang beendet, wird sie an einer anderen als der Bilderzeugungsposition 86, zum Beispiel an der in 9 gezeigten Bilderzeugungseinheit 102M, positioniert, die Steuerschaltung 81 weist den Antriebsmotor 82 an, nach Drehen der Bilderzeugungseinheitengruppe um eine Umdrehung eine weitere halbe Umdrehung zu drehen, so dass die tonerlose Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition 86 platziert sein kann. Die Bilderzeugungseinheit, die durch den Antriebsmotor 82 an die Bilderzeugungsposition 86 zurückkehrt, wird wieder durch den Tonerrestsensor 103 detektiert, und der Tonerrest in dem zweiten Behälter 67b wird bestimmt. Wenn das Ergebnis wieder keinen Tonerrest ergibt, weist die Steuerschaltung 81 an, die entsprechende Bilderzeugungseinheit auszuwechseln. Wenn das Ergebnis der zweiten Bestimmung des Tonerrests, im Gegensatz zum erstenmal, einen verfügbaren Tonerrest ergibt, urteilt die Steuerschaltung 81, dass Toner in dem Behälter 67b ist und weist an, die normale Bildausgabe fortzusetzen.
Der Anfangsbetrieb des Geräts gemäß der Erfindung und die Arbeitsweise bei der Farbbilderzeugung werden im folgenden beschrieben.
Wenn die Stromversorgung des Geräts eingeschaltet wird, beginnt die Fixiereinrichtung 106 sich aufzuwärmen. Während des Zeitraums des Aufwärmens beginnt die Bilderzeugungseinheitengruppe an der in 9 gezeigten Position, sich in der Pfeilrichtung zu drehen. Zu dieser Zeit kommt jede Bilderzeugungseinheit an der Bilderzeugungsposition 86 vorbei, ohne an der Bilderzeugungsposition 86 anzuhalten oder sich zu initialisieren. Wenn sich die Bilderzeugungseinheitengruppe genau um eine Umdrehung dreht, hält die Bilderzeugungseinheitengruppe ihre Drehbewegung an. Wenn die Temperatur der Fixiereinrichtung 106 eine vorgegebene Temperatur erreicht, beginnt die Bilderzeugungseinheitengruppe sich wieder in der in 9 gezeigten Pfeilrichtung zu drehen. Jede Bilderzeugungseinheit, die beginnt sich wieder zu drehen, kommt aufeinanderfolgend an der Bilderzeugungsposition vorbei, wie oben beschrieben. Diesmal, im Unterschied zu oben, hält jede Bilderzeugungseinheit einmal an der Bilderzeugungsposition 86 an und wird initialisiert. Der Initialisierungsvorgang wird mit denselben Handlungen, ohne Belichtung, wie der Bilderzeugungsvorgang durchgeführt. So werden alle Bilderzeugungseinheiten initialisiert, und wenn die Bilderzeugungseinheitengruppe an die Anfangsposition zurückkehrt, wird die Drehbewegung beendet, und das Gerät ist für den Beginn des Bilderzeugungsvorgangs bereit.
Wenn das Gerät aufgrund eines Papierstaus angehalten wird, der während des Bilderzeugungsvorgangs auftritt, öffnet der Bediener die Frontabdeckung 107 des Geräts gemäß der Anzeige und repariert und schließt die Frontabdeckung 107. Dann positioniert das Gerät jede Bilderzeugungseinheit aufeinanderfolgend an der Bilderzeugungsposition 86 und initialisiert. Zu dieser Zeit urteilt die Steuerschaltung 81, wenn die Temperatur der Fixiereinrichtung 106 um mehr als 100°C niedriger ist als die Durchschnittsbetriebstemperatur (etwa 200°C), dass zuviel Zeit vergangen ist, seit das Gerät angehalten wurde und dreht die Bilderzeugungseinheitengruppe um eine Umdrehung, so als wäre die Stromversorgung eingeschaltet worden, und initialisiert.
Wenn die Stromversorgung eingeschaltet ist, weist die Steuerschaltung 81, wenn mehr als drei Stunden ohne Bilderzeugungsvorgang oder Initialisierung vergangen sind, den Antriebsmotor 82 an und dreht die Bilderzeugungseinheitengruppe. Dies ist eine Drehbewegung zum Verhindern von Koagulation des Toners in dem Behälter, und die Initialisierung wird auch zu dieser Zeit nicht durchgeführt.
Bei diesem Aufbau wird, durch Ausnutzen der Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe, der Toner in dem Tonerbehälter gerührt und hin und her bewegt, so dass der Toner in einem einfachen Aufbau, ohne Erfordern eines komplizierten Mechanismus, ausreichend gerührt werden kann.
Bei dem Aufbau gemäß der Erfindung wird, wenn der Toner in der Bilderzeugungseinheit, die für eine lange Zeit stehen gelassen worden ist, leicht koaguliert, der Toner nur die Drehung der Bilderzeugungseinheitengruppe gerührt und gelockert.
Außerdem kann bei dem Aufbau durch Rühren durch die Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe und Rühren und hin und her Bewegen des Toners in dem Tonerbehälter durch Ausnutzen der Form der Seitenwände der Einheit die Koagulation des Toners durch einen einfachen Aufbau ohne Erfordern eines komplizierten Mechanismus verhindert werden.
Wenn der Tonerrestsensor wegen der Koagulation des Toners eine falsche Kein-Tonerbestimmung macht, kann ein solcher Bestimmungsfehler, wenn der Tonerrest nochmals nach dem Lockern des Toners durch Drehen der Bilderzeugungseinheitengruppe bestimmt wird, verhindert werden.
Dritte bevorzugte Ausführungsform
Wiederum mit Bezug auf 9 ist in dieser Ausführungsform das Positionierungsverfahren der Bilderzeugungseinheit und des Zwischenübertragungsbands unterschiedlich. Es ist so festgelegt, dass die Bilderzeugungsgeschwindigkeit der Bilderzeugungseinheit 102Bk (gleich der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Teils) und die Bewegungsgeschwindigkeit des Zwischenübertragungsbands zueinander gleich sind. Wenn das Bild erzeugt wird, wird das schwarze Tonerbild durch das gleichzeitige Wirken der ersten Übertragungswalze 85 auf das Zwischenübertragungsband 84 übertragen. Wenn die Übertragung des schwarzen Tonerbilds beendet ist, beginnt der Antriebsmotor 82 die Drehbewegung der Bilderzeugungseinheitengruppe bevor der Anfang des schwarzen Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungsband 84 die Übertragungsposition erreicht. Danach wird, während das schwarze Tonerbild auf dem Übertragungsband 84 an der Übertragungsposition vorbei kommt, die Bilderzeugungseinheitengruppe durch den Antriebsmotor 82 um 70° in der in 9 gezeigten Pfeilrichtung gedreht und hält einmal an.
Danach bestimmt der Positionsbestimmungssensor 100 das Ende des schwarzen Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungsband 84 und sendet das Passiersignal des Bildendes an die Steuerschaltung 81. Die Steuerschaltung 81 weist, abhängig von dem Signal, den Antriebsmotor 82 im angehaltenen Zustand an, sich wieder zu bewegen. Die Bilderzeugungseinheitengruppe setzt ihre Bewegung fort und bewegt die Bilderzeugungseinheit 102Y an die Bilderzeugungsposition 86 nachdem das Ende des schwarzen Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungsband 84 an der Übertragungsposition vorbeikommt und beendet die Drehbewegung. Die Bilderzeugungseinheit 102Y beginnt die Drehung des lichtempfindlichen Teils und der Elektrodenwalze gleichzeitig mit dem Abschließen der Bewegung. Als nächstes bestimmt der Positionsbestimmungssensor 100 den Anfang des schwarzen Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungsband 84 und sendet das Passiersignal des Bild anfangs an die Steuerschaltung 81. Die Steuerschaltung 81 weist, abhängig von diesem Signal, die Laserbelichtungseinrichtung 87 an, die Belichtung zum Zeitpunkt der Abstimmung des Anfangs des gelben Tonerbilds mit dem Anfang des schwarzen Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungsband 84 zu beginnen und beginnt die Erzeugung des gelben Bilds. Die Anweisung empfangend, speist die Laserbelichtungseinrichtung 87 durch das Gelb-Signal das Lichtsignal diesmal, wie oben beschrieben, in die Bilderzeugungseinheit 102Y, so dass ein gelbes Tonerbild erzeugt und übertragen wird.
Der gleiche Vorgang wird für purpur und zyanblau durchgeführt, und die Tonerbilder der vier Farben werden bezüglich der Position auf dem Zwischenübertragungsband übereinander gebracht, und ein Farbbild wird erzeugt. Nach der Übertragung des letzten, zyanblauen Tonerbilds werden die Tonerbilder der vier Farben auf einmal durch die Wirkung der dritten Übertragungswalze 92 auf das Papier, das von der Papierzuführungseinheit 93 geschickt wird, durch Abstimmen des zeitlichen Ablaufs übertragen. Das auf das Papier übertragene Tonerbild wird durch die Fixiereinrichtung 106 fixiert. Das Papier wird dann durch die Ausgabewalze 96 aus dem Gerät ausgegeben.

Claims

Elektrofotografisches Farbgerät, das umfasst: eine Vielzahl von Bilderzeugungseinheiten (31BK–31Y), die in einer Ringform als eine Bilderzeugungseinheitengruppe angeordnet sind und jeweils eine Entwicklungseinrichtung mit einem Toner einer anderen Farbe umfassen, und eine Bewegungseinrichtung (47), die die Vielzahl von Bilderzeugungseinheiten (31BK–31Y) bewegt, um die Bilderzeugungseinheiten (31BK–31Y) an einer Bilderzeugungsposition zu positionieren, gekennzeichnet durch: ein Übertragungsteil (49), das ein Farbbild trägt und das Farbbild auf ein Blatt Papier überträgt, wobei ein Tonerbild auf das Übertragungsteil (49) an einer Übertragungsposition übertragen wird, an der das Übertragungsteil (49) mit einem lichtempfindlichen Teil (32) in Kontakt kommt, und das Tonerbild auf dem lichtempfindlichen Teil (32) durch Belichtung des lichtempfindlichen Teils (32) an einer Belichtungsposition und eine anschließende Entwicklung erzeugt wird, und das Tonerbild, das auf dem lichtempfindlichen Teil (32) erzeugt wird, auf das Übertragungsteil (49) aufgebracht wird, um das Farbbild auf dem Übertragungsteil (49) zu erzeugen, und das Farbbild eine vordere Bild-Endposition auf dem Übertragungsteil (49) hat, und einen Positionserfassungssensor (56), der eine definierte Position des Übertragungsteils (49) erfasst und ein Signal zum Auslösen von Belichtung des lichtempfindlichen Teils (32) bei Erfassung der vordefinierten Position ausgibt, wobei an der vordefinierten Position eine Flächenlänge des Übertragungsteils zwischen der Übertragungsposition und der vorderen Bild-Endposition länger ist als eine Umfangslänge des lichtempfindlichen Teils (32) zwischen der Belichtungsposition und der Übertragungsposition.
Elektrofotografisches Farbgerät nach Anspruch 1, wobei bei jedem Schritt zum Erzeugen eines Farbbildes die Bilderzeugungseinheit (31BK–31Y) nach Fertigstellung der Übertragung jedes Farbbildes von dem lichtempfindlichen Teil (32) auf das Übertragungsteil (49) gewechselt wird und dann die Belichtung zum Erzeugen des Bildes einer nächsten Farbe begonnen wird.
Elektrofotografisches Farbgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge von der Belichtungsposition bis zu der Übertragungsposition auf dem lichtempfindlichen Teil (32) im Wesentlichen der Hälfte der Umfangslänge des lichtempfindlichen Teils (32) entspricht.