DE69634555T2

DE69634555T2 - Elektrophotographisches Entwicklungsgerät

Info

Publication number: DE69634555T2
Application number: DE69634555T
Authority: DE
Inventors: Susumu Setagaya-ku Kikuchi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-30
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: EP0772097B1; EP0772097A2; EP0772097A3; EP1475673A1; US5991587A; DE69634555D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft elektrofotografische Entwicklungsvorrichtungen, die mit einem Zweikomponentenentwickler aus einem Träger und einem Toner verwendet werden, und insbesondere betrifft sie eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung, bei der der Toner unter Verwendung eines triboelektrischen Ladevorgangs zwischen dem Träger und dem Toner oder mit einer vorläufigen Entwicklungsvorspannung, die von einer Entwicklungswalze getragen wird, geladen wird, und mit selektiv angebrachten Latentbildbereichen (im Fall einer Positiventwicklung) oder Nicht-Latentbildbereichen (im Fall einer entgegengesetzten Entwicklung) einer fotoempfindlichen Trommel oder eines ähnlichen Bildträgers.
Beschreibung des Stands der Technik
Elektrofotografische Entwicklungsvorrichtungen, bei denen Toner selektiv an Latentbildbereichen (im Fall einer Positiventwicklung) oder Nicht-Latentbildbereichen (im Fall einer entgegengesetzten Entwicklung) einer fotoempfindlichen Trommel oder einem ähnlichen Bildträger zum Anhaften gebracht wird, oder genauer gesagt, elektrofotografische Trocken-Entwicklungsvorrichtungen, sind in der Technik gut bekannt.
Entwicklungsvorrichtungen dieses Typs werden grob in solche auf Grundlage eines Einkomponenten-Entwicklungsprozesses unter Verwendung von alleine Toner als Entwickler sowie solche auf Grundlage eines Zweikomponenten-Entwicklungsprozesses unter Verwendung von Träger gemeinsam mit Toner eingeteilt. Sie werden auch in Abhängigkeit davon eingeteilt, ob der verwendete Toner magnetisch ist, d.h. abhängig davon, ob sie auf einem Entwicklungsprozess mit einer magnetischen Einfachkomponente (oder Doppelkomponente) oder einem solchen mit einer unmagnetischen Einfachkomponente (oder Doppelkomponente) beruhen.
Als Beispiel für den magnetischen Einkomponenten-Entwicklungsprozess wurde ein allgemein als Überspringen bezeichneter Entwicklungsprozess vorgeschlagen (USP 4281329, USP 4292387, USP 4395476 und andere). Bei diesem Prozess wird eine dünne Tonerschicht auf der Entwicklungshülse ausgebildet und in die Nähe der Oberfläche einer fotoempfindlichen Trommel (oder eines ähnlichen Bildträgers) gebracht, und zwischen die beiden wird eine Wechsel-Vorspannung gelegt, um dafür zu sorgen, dass der Toner an einem elektrostatischen Bild anhaftet.
Bei diesem Überspring-Entwicklungsprozess rufen jedoch Magnetkräfte einer Magnetwalze, die in der Entwicklungshülse untergebracht ist, eine (auszubildende) Magnetbürste auf der Entwicklungshülse hervor, wobei die Magnetbürste auf der Entwicklungshülse auszubilden ist, und daher kann keine Tonerschicht hoher Dichte ausgebildet werden. Insbesondere bei den zugehörigen Anwendungen bei Vollfarben-Elektrofotografie oder dergleichen, bei denen Toner an der gesamten Übertragungsblattfläche zum Anhaften gebracht wird, kann keine ausreichende und homogene Bilddichte gewährleistet werden.
Der unmagnetische Einkomponenten-Entwicklungsprozess kann vorteilhafterweise bei Vollfarben-Elektrofotografiegeräten angewandt werden, da es möglich ist, Toner zu verwenden, die transparenter als magnetische Toner sind. Jedoch können wegen der Verwendung unmagnetischen Toners keine Magnetkräfte desselben dazu verwendet werden, ihn zur Entwicklungshülse zu liefern. Demgemäß wurde eine Technik vorgeschlagen, die zusätzlich eine Tonerzuführwalze verwendet (Ricoh Technical Report, Nr. 16 und 18, 1987). Die 7 veranschaulicht diese Technik. Wie dargestellt, ist bei dieser Technik eine Tonerzuführwalze 113 in einem stromaufwärtigen Teil einer eine Magnetwalze 111 aufnehmenden Entwicklungshülse 112 angeordnet. Die Magnetkräfte der Magnetwalze 111 sind nicht dahingehend wirksam, dass sie den Toner anziehen würden. Jedoch wirken sie auf ein Tonerschicht-Abflachungrakel 114, das elastisch und magnetisch ist und so indirekt ein Anziehen von Toner an die Entwicklungshülse 112 erlaubt. Die Bezugszahl 115 kennzeichnet eine Entladebürste, 117 eine Toner-Rühreinrichtung, und 116 einen Tonertrichter.
Bei einem derartigen unmagnetischen Einkomponenten-Entwicklungsprozess kann jedoch, obwohl durch die Magnetkräfte der Magnetwalze 111 ein indirektes Anziehen von Toner an die Entwicklungshülse 112 am Abflachungsrakel 114 für die magnetische Tonerschicht vorhanden ist, keine ausreichende Ladungsmenge alleine durch Rühren des unmagnetischen Toners auf Grund eines triboelektrischen Ladevorgangs unter Ausnutzung der Toner-Rühreinrichtung 117 oder dergleichen injiziert werden. Infolge dessen kann an der Entwicklungshülse 112 keine Tonerschicht hoher Dichte ausgebildet werden, und es ist, wie oben obigen Fall, unmöglich, bei Vollfarben-Elektrofotografie oder ähnlichen Anwendungen, bei denen Toner an der gesamten Übertragungsblattfläche anhaftet, eine ausreichend und homogene Bilddichte zu gewährleisten.
Als Zweikomponenten-Entwicklungsprozess wird im Allgemeinen ein solcher mit Magnetbürste verwendet. Bei diesem Prozess wird der Toner gemeinsam mit einem Träger verwendet, der aus magnetischen Teilchen aus Eisen, Ferrit usw. mit oder ohne eine Polymerüberzugsschicht oder aus feinen magnetischen Teilchen, die in einem Bindemittelpolymer dispergiert sind, besteht. Ein Entwickler wird dadurch hergestellt, dass der Träger, dessen Durchmesser aus 50 bis 200 μm eingestellt ist, und der Toner, dessen Durchmesser auf einen kleineren Wert als den Trägerdurchmesser eingestellt ist, z.B. auf 5 bis 20 μm, mit einem festen Verhältnis gemischt werden, und ein zugehöriger Entwickler wird durch ein Rühreinrichtung gerührt, um den Träger und den Toner durch triboelektrisches Laden zu laden. Der Toner haftet durch so erzeugte elektrostatische Kräfte an der Trägeroberfläche an. Dann wird der Träger gemeinsam mit dem Toner auf einer unmagnetischen, eine Magnetwalze aufnehmenden Entwicklungshülse transportiert, und an einer Entwicklungsposition der Entwicklungshülse wird eine Magnetbürste ausgebildet, wobei die Magnetpole (Hauptpole) der Magnetwalze genutzt werden.
In der Entwicklungsposition wird der Toner selektiv an Latentbildbereichen (im Fall einer Positiventwicklung) oder Nicht-Latentbildbereichen (im Fall einer entgegengesetzten Entwicklung) auf einer fotoempfindlichen Trommel dadurch zum Anhaften gebracht, dass eine Entwicklungsvorspannung an der Entwicklungsposition angelegt wird, während mit der Magnetbürste für Reibung an der fotoempfindlichen Trommel gesorgt wird.
Beim Magnetbürste-Entwicklungsprozess dieses Typs besteht jedoch die Tendenz, dass die Reibung der Magnetbürste, wie sie auf der Entwicklungshülse ausgebildet wird und hauptsächlich aus dem Träger besteht, mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel ein Tonerbild stört, das im Entwicklungsschritt erzeugt wird, oder eine Übertragung des Trägers auf die fotoempfindliche Trommel verursacht wird, wodurch weiße Streifen oder dergleichen erzeugt werden.
Wie oben angegeben, ist der magnetische Entwicklungsprozess unter Verwendung eines magnetischen Toners bei seiner Anwendung bei Vollfarben-Elektro fotografiegeräten nachteilig, da es unmöglich ist, einen Toner zu verwenden, der ausreichend transparent ist.
Insbesondere beim obigen Überspring-Entwicklungsprozess weist die auf der Entwicklungshülse getragene Tonerschicht eine geringe Dichte auf, und bei Anwendungen, bei denen Toner an der gesamten Übertragungsblattfläche anhaftet, wie bei völlig schwarzer Entwicklung, fotografischer Entwicklung oder Vollfarbenentwicklung und dergleichen, kann keine ausreichende und homogene Bilddichte gewährleistet werden.
Beim Zweikomponenten-Entwicklungsprozess mit Magnetbürste kann, obwohl es möglich ist, entweder magnetischen oder unmagnetischen Toner zu verwenden, durch die Reibung des Trägers mit der Toneroberfläche eine Störung eines Tonerbilds seitens der fotoempfindlichen Trommel hervorgerufen werden.
Das Dokument US-4,508,052, von dem der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, offenbart eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung mit einem Entwickler, der ein Gemisch aus einem unmagnetischen Toner und einem magnetischen Träger enthält. Die Vorrichtung verfügt über eine Walze mit einer unmagnetischen Hülse, die eine Magnetwalze umgibt, um eine aus dem Entwickler bestehende Magnetbürste zu bilden. Der Toner wird nicht direkt von der Magnetbürste an einen Träger eines latenten Bilds übertragen, sondern über eine Entwicklungswalze. Zwischen die unmagnetische Hülse und die Entwicklungswalze wird eine schaltbare Vorspannung gelegt, die umschaltbar ist, um zwischen normaler (positiver) und umgekehrter (negativer) Entwicklung umzuschalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung mit verbesserter und vereinfachter Steuerung von Bilderzeugungsbedingungen zu schaffen.
Diese Aufgabe ist durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 dargelegt ist. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Durch eine Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die es ermöglicht, selbst bei Verwendung eines hervorragend transparenten, unmagnetischen Toners für Vollfarben- Elektrofotografie eine Tonerschicht hoher Dichte auf einer Entwicklungshülse zu transportieren, und die selbst bei völliger Schwarzentwicklung, fotografischer Entwicklung, Vollfarben-Entwicklung oder ähnlichen Fällen, bei denen Toner an der gesamten Übertragungsblattfläche anhaftet, eine ausreichende Tonerdichte gewährleisten kann.
Durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die bei einer elektrofotografischen Farbvorrichtung mit mehreren Entwicklungseinheiten anwendbar ist, die für eine einzelne fotoempfindliche Trommel vorhanden sind, mit einer effektiven Kombination des Zweikomponenten-Entwicklungsprozesses mit Magnetbürste und des Einkomponenten-Überspring-Entwicklungsprozesses.
Durch noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die eine Tonerdichtesteuerung und Steuerungsvorgänge für andere Entwicklungsbedingungen durch eine einfache Vorspannungssteuerung erlaubt.
Durch eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung ist eine elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die eine ein-aus-Steuerung der Tonerzufuhr zu einem Bildträger ohne eine mechanische Steuerung wie eine Entwicklungsspalt-Distanzeinstellung, sondern durch eine einfache Vorspannungssteuerung, erlaubt.
Wie es in der 1 dargestellt ist, zeichnet sich eine Ausführungsform der Erfindung als elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung aus, die mit einem Entwickler verwendet wird, der üblicherweise als Zweikomponentenentwickler bezeichnet wird und aus einem Träger und einem Toner besteht, die beide in einem Entwicklerbehälter 30 untergebracht sind, wobei:
zwischen einer Entwicklungswalze 33 zur selektiven Aufbringung des Toners auf einen Bildträger 9 und einer Rühreinrichtung 31 zum triboelektrischen Laden des Trägers und des Toners eine Zwischenwalze 32 mit einer unmagnetischen Hülse 32a, die eine Magnetwalze 32b aufnimmt, angeordnet ist, und
nach Ausbilden einer aus dem Träger und dem Toner bestehenden Magnetbürste auf der Zwischenwalze 32 unter Verwendung einer zwischen der Zwischenwalze 32 und der Entwicklungswalze 33 ausgebildeten ersten Vorspannung allein der Toner auf die Entwicklungswalze 33 übertragen wird.
Bei der Entwicklung, die typischerweise als Zweikomponenten-Magnetbürsten entwicklung bezeichnet wird, wird bis zu einem vorläufigen Entwicklungsschritt, der mit der oben genannten Entwicklungshülse zu tun hat, nur eine Tonerschicht hoher Dichte auf der Entwicklungswalze 33 transportiert.
Bei einem normalen Entwicklungsschritt, bei dem dafür gesorgt wird, dass Toner selektiv von der Entwicklungswalze 33 aus am Bildträger 9 anhaftet, wird eine zweite Vorspannung (d.h., die normale Entwicklungs-Vorspannung) zwischen die Entwicklungswalze 33 und den Bildträger 9 gelegt, um ein Überspringen des Toners zu bewirken. Auf diese Weise erfolgt die Entwicklung.
Da die dünne Tonerschicht hoher Dichte unter Verwendung des Zweikomponenten-Magnetbürste-Entwicklungsprozesses im vorläufigen Entwicklungsschritt auf der Entwicklungswalze 33 ausgebildet wird, und da an der Entwicklungsposition dafür gesorgt wird, dass der Toner zur Entwicklung durch die normale Entwicklungs-Vorspannung zum Bildträger 9 überspringt, ist es möglich, selbst bei einer Bilderzeugung hoher Dichte dadurch eine ausreichende Dichte zu gewährleisten, dass bewirkt wird, dass Toner an der gesamten Blattübertragungsfläche anhaftet, wie bei der Entwicklung eines völlig schwarzen Bilds, bei fotografischer Entwicklung oder bei Vollfarbenentwicklung.
Die Magnetbürste des Trägers lädt den Toner durch triboelektrisches Laden in ausreichender Weise dafür, dass der geladene Toner als dünner Film auf der Entwicklungswalze 33 transportiert wird. So kann selbst dann eine Tonerschicht hoher Dichte auf der Entwicklungswalze 33 transportiert werden, wenn ein hervorragend transparenter, unmagnetischer Toner verwendet wird, wie er für Vollfarben-Elektrofotografie effektiv arbeitet.
Selbst unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklers wird dafür gesorgt, dass der Toner an der Entwicklungsposition für den Entwicklungsvorgang überspringt. So ist es möglich, ein schärferes Bild zu erzeugen, und die Erfindung ist leicht bei einer elektrofotografischen Farbvorrichtung anwendbar, bei der mehrere Entwicklungseinheiten für eine einzelne fotoempfindliche Trommel vorhanden sind.
Betreffend den Ladevorgang des Toners zeichnet sich eine Ausführungsform der Erfindung demgemäß als elektrofotografische Entwicklungsvorrichtung aus, die mit einem Träger und einem Toner verwendet wird, die in einem Entwicklerbehälter 30 untergebracht sind, wobei:
zwischen einer Entwicklungswalze 33 zur selektiven Aufbringung des Toners auf einen Bildträger 9 und einer Rühreinrichtung 31 zum triboelektri schen Laden des Trägers und des Toners eine Zwischenwalze 32 mit einer unmagnetischen Hülse 32a, die eine Magnetwalze 32b aufnimmt, angeordnet ist, und
nachdem der erste Ladevorgang für den Toner durch die Rühreinrichtung 31 erfolgte, die aus dem Träger und dem Toner bestehende Magnetbürste auf der Zwischenwalze 32 transportiert wird, und, während der zweite Ladevorgang am Toner unter Verwendung der Magnetbürste ausgeführt wird, entgegengesetzt geladener Toner zwischen der Zwischenwalze 32 und der Entwicklungswalze 33 abgetrennt wird, damit positiv geladener Toner an die Entwicklungswalze 33 übertragen werden kann.
Gemäß der 1 wird der Toner zwischen der Rühreinrichtung 31 und der Zwischenwalze 32 durch einen triboelektrischen Ladevorgang, der durch die Rühreinrichtung 31 (d.h. die mischende Rühreinrichtung) bewirkt wird, der Toner geladen, und dann ist wegen des zweiten Ladevorgangs unter Verwendung der Magnetbürste ein ausreichendes Laden erzielbar.
Da die Tonerübertragung zwischen der Zwischenwalze 32 und der Entwicklungswalze 33 durch die Vorspannung vermittelt erfolgt, wird z.B. entgegengesetzt geladener Toner (d.h. Toner, der so geladen ist, dass er am Hintergrundteil des Bildträgers anhaftet) nicht an die Entwicklungswalze 33 übertragen, sondern er wird auf der Zwischenwalze 32 festgehalten.
Anders gesagt, ist es möglich, den entgegengesetzt geladenen Toner abzutrennen und nur den positiv geladenen Toner an die Entwicklungswalze 33 übertragbar zu machen, d.h. es ist möglich, einen Ladungsfilterungseffekt zu erzielen.
Demgemäß wird, seitens der Entwicklungswalze 33, nur der positiv geladene Toner, der zur Bilderzeugung beitragen kann, auf der Entwicklungswalze 33 transportiert, um für die Entwicklung verwendet zu werden. So ist es möglich, als Ergebnis der Entwicklung ein schleierfreies, scharfes Tonerbild zu erhalten.
Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, dass die angelegte erste Vorspannung zwischen dem Ausführen der Entwicklung und dem Ausführen keiner Entwicklung umgeschaltet werden kann, was eine Tonerübertragung von der Zwischenwalze 32 zur Entwicklungswalze 33 ermöglicht, wenn eine Entwicklung erfolgt, und dass andererseits eine Tonerrückgewinnung von der Entwicklungswalze 33 zur Zwischenwalze 32 erfolgen kann, wenn keine Entwicklung ausgeführt wird.
Da eine Tonerrückgewinnung von der Entwicklungswalze 33 zur Zwischenwalze 32 erfolgt, wenn keine Entwicklung ausgeführt wird, ist es nicht möglich, dass auf dem Bildträger 9 eine Bildhysterese entsteht. Insbesondere ist es so möglich, eine ein-aus-Steuerung für die Tonerzufuhr zum Bildträger 9 ohne eine derartige mechanische Steuerung auszuführen, dass ein Abziehen aus dem Entwicklungsspalt erfolgen würde, sondern durch bloßes Ausführen der Vorspannungssteuerung. Dies ist besonders dann von Nutzen, wenn mehrere Entwicklungseinheiten mit verschiedenen Tonerfarben um eine einzelne fotoempfindliche Trommel herum angebracht sind.
In diesem Fall ist ein leichtes Umschalten der Vorspannung beim Ausführen einer Entwicklung und beim Ausführen keiner Entwicklung durch eine Wechsel-Vorspannung mit überlagerter Gleichspannungskomponente als zweiter Vorspannung und andererseits mit einer Gleich-Vorspannung als erster Vorspannung erzielbar.
Genauer gesagt, wird geeigneterweise der Gleichspannungspegel der ersten Vorspannung umschaltbar gemacht, wenn eine Entwicklung und wenn keine Entwicklung ausgeführt wird, und zwar in solcher Weise, dass er höher als der Pegel der überlagerten Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung ist, wenn eine Entwicklung ausgeführt wird, und niedriger als der Pegel der überlagerten Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung, wenn keine Entwicklung ausgeführt wird.
Deutlicher gesagt, ist, wenn die Vorspannung als positive Vorspannung dient, wenn ihre Polarität mit der des verwendeten Toners übereinstimmt, und als entgegengesetzte Vorspannung, wenn ihre Polarität entgegengesetzt ist, ist geeigneterweise die erste Vorspannung auf die positive Vorspannung umschaltbar, wenn eine Entwicklung ausgeführt wird, und auf die entgegengesetzte Vorspannung, wenn keine Entwicklung ausgeführt wird.
In diesem Fall ist eine leichtere Tonerrückgewinnung von der Entwicklungswalze 33 erzielbar, wenn die Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung die positive Vorspannung ist.
Angesichts einer Dämpfung einer Tonerermüdung liegen die Absolutwerte der positiven und entgegengesetzten Vorspannung als erste Vorspannung beim Ausführen einer Entwicklung und beim Ausführen keiner Entwicklung geeigneterweise im Bereich von 150 bis 500 V.
Geeigneterweise ist die zweite Vorspannung, die eine Wechsel-Vorspannung mit überlagerter Gleichspannungskomponente ist, dergestalt, dass die Wechsel-Vorspannung eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle ist, mit einem Spitze-Spitze-Wert ACpp von 2,4 bis 1,2 kV und einer Frequenz AcHz von 2,5 bis 1,5 kHz. Bei dieser Vorspannung sind gleichmäßige Tonerschwingungen im elektrischen Feld erzielbar, was eine Entwicklung mit höherer Geschwindigkeit erlaubt.
Geeigneterweise beträgt die Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung beim positiv-Entwicklungsprozess, bei dem Toner an Latentbildbereichen des Bildträgers 9 zum Anhaften gebracht wird, Vo (Potenzialpegel, auf den der Bildträger 9 geladen ist) ± 100 V, und sie beträgt beim entgegengesetzten Entwicklungsprozess, bei dem Toner an Nicht-Bildbereichen des Bildträgers 9 zum Anhaften gebracht wird, V1 (Oberflächenpotenzial des Bildträgers 9) ± 100 V.
Eine Einstellung der Dicke der auf der Entwicklungswalze 33 transportierten Tonerschicht kann durch eine solche Anordnung erzielt werden, das die Potenzialdifferenz zwischen der ersten Vorspannung und der vorläufigen Entwicklungs-Vorspannung beim Ausführen einer Entwicklung variabel ist. So kann die Tonerdichte oder dergleichen leicht kontrolliert werden.
Geeigneterweise wird der spezifische Volumenwiderstand des Trägers auf 10⁷–10¹² Ω·cm eingestellt, und genauer gesagt, werden ein Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹⁰ Ω·cm oder darunter und ein Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹² Ω·cm oder darüber als Gemisch verwendet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen des Grundbetriebs einer elektrofotografischen Entwicklungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Grundkonstruktion;
2 ist eine Ansicht, die an eine Zwischenwalze und eine Entwicklungswalze angelegte Vorspannungen sowie das Oberflächenpotenzial auf einer fotoempfindlichen Walze in der in der 1 dargestellten Entwicklungsvorrichtung zeigt;
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung zeigt;
4 ist ein Kurvenbild zum Veranschaulichen der Übertragung von Toner von der Zwischenwalze auf die Entwicklungswalze und der Rückgewinnung von Toner von der Entwicklungswalze auf die Zwischenwalze, wobei es zu diesen Zuständen auf Grund der Potenzialdifferenz zwischen den Vorspannungen kommt, wie sie an die Zwischenwalze und die Entwicklungswalze angelegt werden;
5 ist eine schematische Ansicht, die eine Bilderzeugungsvorrichtung zeigt, bei der die Erfindung angewandt ist;
6 ist ein Blockdiagramm, das eine gemäß der Erfindung verwendete Schaltung zeigt;
7 ist eine schematische Ansicht, die eine bekannte Entwicklungsvorrichtung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es soll eine solche Auslegung erfolgen, dass, insoweit nichts spezielles spezifiziert ist, die Abmessungen, Materialien, Formen, Relativanordnungen usw. der bei der Ausführungsform beschriebenen Bauelemente in keiner Weise beschränkend sondern lediglich beispielhaft sind.
Die Erfindung wird als Erstes unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Die Bezugszahl 10 kennzeichnet eine Entwicklungseinheit, 0 einen Bildträger wie eine fotoempfindliche Trommel und 26 ein Zwischenübertragungsmedium (d.h. ein lagenförmiges Band). In einem Entwicklerbehälter 30, der die Entwicklungseinheit 10 aufbaut, sind eine Zwischenwalze 32 mit einer eine Magnetwalze 32b aufnehmenden unmagnetischen Hülse 32a zwischen einer Entwicklungswalze 33 zum selektiven Aufbringen von Toner auf eine fotoempfindliche Trommel 9 und einer Mischer 31, der für ein triboelektrisches Laden von Träger und Toner sorgt, angeordnet. Als vorläufige Entwicklungs-Vorspannung wird eine Gleich-Vorspannung an die Zwischenwalze 32 angelegt, und an die Entwicklungswalze 33 (in der Zeichnung nicht dargestellt) wird eine Wechsel-Vorspannung mit überlagerter Gleichspannungskomponente angelegt.
Im Fall der entgegengesetzten Entwicklung, wie sie beispielsweise in der 3 dargestellt ist, bei der der Lade(oder Hintergrund)potenzialpegel auf der fotoempfindlichen Trommel 9 positiv ist, werden der Träger 43 und der Toner 44 durch die rührende Drehbewegung des Mischers 31 positiv bzw. negativ triboelektrisch geladen. So wird der Träger, der in der Form magnetischer Teilchen vorliegt, mit dem elektrostatisch an ihm anhaftenden Toner als Magnetbürste auf der Oberfläche der sich in der Richtung eines Pfeils drehenden Zwischenwalze 32 transportiert.
Wenn die an die Entwicklungswalze 33 angelegte normale Entwicklungs-Vorspannung mit Vt bezeichnet wird und die an die Zwischenwalze 32 angelegte vorläufige Vorspannung mit Vm bezeichnet wird, erfolgt eine Übertragung des Toners, der an den Magnetbürstenträger auf der Zwischenwalze 32 angezogen wird, zur Entwicklungswalze 33, wenn Vt < Vm gilt, und eine Tonerrückgewinnung von der Entwicklungswalze 33 zur Zwischenwalze 32 erfolgt, wenn Vt > Vm gilt.
Wie es in den 2 und 4 dargestellt ist, wird, wenn die an die Entwicklungswalze 33 angelegte Vorspannung Vt eine Wechsel-Vorspannung mit überlagerter Gleichspannung von 20 bis 80 V und mit einer Spitze-Spitze-Spannung von 2000 V sowie einer Frequenz von 2 kHz ist, während die an die Zwischenwalze 32 angelegte Vorspannung Vm auf 2000 V Gleichspannung eingestellt wird, wenn ein Entwicklungsvorgang erfolgt, wird der Toner 44 während einer Zeitperiode Tl₂, während der Vt < Vm gilt, von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklungswalze 33 übertragen.
Während einer Periode Tl₁, während der Vt > Vm gilt, wird der Toner 44 von der Entwicklungswalze 33 an die Zwischenwalze 32 zurückgewonnen.
Das heißt, dass beim Ausführen einer Entwicklung während der Periode Tl₂, während der die Vorspannung Vt an der Entwicklungswalze 33 nicht höher als 200 V ist, der Toner von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklungswalze 33 übertragen wird. Während der Periode Tl₁, während der Vt höher als 200 V ist, wird der Toner 44 von der Entwicklungswalze 33 zur Zwischenwalze 32 zurückgewonnen. Da die Periode Tl₂ länger als die Periode Tl₁ ist, wird eine Tonerschichtübertragung zur Entwicklungswalze 33 erzielt.
Durch Umschalten der an die Zwischenwalze 32 angelegten Vorspannung Vm auf eine Gleichspannung von –200 V, wenn keine Entwicklung ausgeführt wird, während einer Periode Tl'₂, während der die Vorspannung Vt an der Entwicklungswalze 33 nicht höher als –200 V ist, wird der Toner 44 von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklungswalze 33 übertragen. Während einer Periode Tl'₁, während der Vt höher als –200 V ist, wird der Toner 44 von der Entwicklungswalze 33 an die Zwischenwalze 32 zurückgewonnen. Da die Periode Tl₂ kürzer als die Periode Tl'₁ ist, wird eine Tonerrückgewinnung von der Entwicklungswalze 33 erzielt.
Durch eine solche Ausgestaltung, dass die Potenzialdifferenz (Vtmax – Vm1) zwischen dem Maximalwert Vtmax der Wechsel-Vorspannung Vt und der Gleich-Vorspannung Vm1, kann die Tonerübertragungs- oder Rückgewinnungsperiode Tl₁ oder Tl₂ variiert werden, um die Dicke der auf der Entwicklungswalze 33 ausgebildeten Tonerschicht zu variieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Tonerdichte oder andere Entwicklungsbedingungen zu kontrollieren.
Betreffend die Beziehung zwischen der fotoempfindlichen Trommel 9 und der Entwicklungswalze 33 kann durch Einstellen der zentralen Vorspannung Vbias (d.h. der überlagerten Gleichspannungskomponente), wie sie an die Entwicklungswalze 33 angelegt wird, in solcher Weise, dass sie über dem oberflächenpotenzial V1 (20 V) der fotoempfindlichen Trommel 9 und unter dem Lade-oder Hintergrund)potenzialpegel Vo (300 bis 350 V) liegt, dafür gesorgt werden, dass der Toner zur Entwicklung von der Entwicklungswalze 33 zur fotoempfindlichen Trommel 9 überspringt.
In diesem Fall ist, da nur positiv geladener Toner mit hoher Dichte auf der Entwicklungswalze 33 transportiert wird, eine gleichmäßige Entwicklung selbst dann möglich, wenn die zentrale Vorspannung Vbias zum Oberflächenpotenzial V1 (z.B. ungefähr 80 V) hin niedriger gemacht ist. So ist es möglich, die Entwicklung bei einem niedrigen elektrischen Feld zu erhalten und zwischen Vbias und Vo eine hohe Potenzialdifferenz (elektrisches Feld zur Schleierbeseitigung) einzustellen, um Tonerschleier perfekt aus den Hintergrundbereichen zu beseitigen.
Nun wird ein elektrofotografischer Vollfarbendrucker mit der obigen Entwicklungsvorrichtung beschrieben.
Die 5 ist eine schematische Ansicht, die den elektrofotografischen Vollfarbendrucker zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist. Der Drucker verfügt über ein optisches Scansystem 60 vom optischen Zweistrahl-Scantyp mit optischen Signalen, die verschiedenen Farbtonerbildern entsprechen.
Zwei modulierte Lichtstrahlen von einer Lichtquelle (nicht dargestellt) werden durch ein optisches Scansystem 60 mit Polygonspiegeln 61, Linsensystemen 63 usw. auf jeweilige Bildträger 9, d.h. fotoempfindlichen Trommeln 9a und 9b fokussiert, um auf diesen latente Bilder zu erzeugen. Jede der fotoempfindlichen Trommeln 9a und 9b ist mit einer Ladeeinheit 27, um sie zu laden, und einer Reinigungsklinge 28 zur Entfernung von Resttoner von ihr versehen.
Die fotoempfindlichen Trommeln 9a und 9b stehen an ihrer Übertragungsposition mit einem sich drehenden, lagenförmigen Zwischenübertragungsband 26 in Kontakt, das durch rückseitige Übertragungswalzen 50 gegen sie gedrückt wird. Das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 ist ein Endlosband aus Polycarbonat, Polyimid, Polyether-Etherketon oder einem ähnlichen Material mit einer Dicke von ungefähr 150 μm und einem spezifischen Volumenwiderstand in einem mittleren Bereich von 10¹⁰ bis 10¹⁴ Ω·cm. Die Bezugszahl 12 kennzeichnet eine Reinigungseinheit zum Entfernen von Resttoner vom lagenförmigen Zwischenübertragungsband 26, und die Bezugszahl 13 kennzeichnet einen Resttoner-Rückgewinnungsbehälter.
Die Umfangsabmessung des ladenförmigen Zwischenübertragungsbands ist im Wesentlichen so eingestellt, dass sie der Maximallänge der Übertragungslage entspricht oder größer ist. Während einer Umdrehung des lagenförmigen Zwischenübertragungsbands 26 werden Magentatoner von der fotoempfindlichen Trommel 9A sowie gelber Toner von der fotoempfindlichen Trommel 9B miteinander überlagert über jeweilige Übertragungswalzen 50 übertragen. Während der nächsten Umdrehung des lagenförmigen Zwischenübertragungsbands 26 werden schwarzer Toner von der fotoempfindlichen Trommel 9A und Cyantoner von der fotoempfindlichen Trommel 9B einander überlagert übertragen. Auf diese Weise werden die vier verschiedenen Farbtoner in Überlagerung aufeinander auf dem lagenförmigen Zwischenübertragungsband 26 transportiert.
Genauer gesagt, sind Entwicklungseinheiten 10A und 10B für schwarzen und gelben Toner um die fotoempfindliche Trommel 9A herum, und Entwicklungseinheiten 10B und 10D für magenta und cyan-gelben Toner sind um die fotoempfindliche Trommel 9B herum vorhanden. Jede der Entwicklungseinheiten 10A und 10D führt abwechselnd eine Entwicklung und keine Entwicklung dadurch aus, dass die an die Entwicklungswalze 33 und die Zwischenwalze 32 für jede Umdrehung des lagenförmigen Zwischenübertragungsbands 26 angelegten Vorspannungen gesteuert werden.
Die Entwicklungswalzen 33 der Entwicklungseinheiten 10A bis 10D sind um die zugehörige fotoempfindliche Trommel 9A und 9B ohne Kontakt zu dieser, sondern mit einem kleinen Zwischenraum, angeordnet.
Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Toner sind unmagnetische Toner mit hohem spezifischem Widerstand mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 μm. Die auf der Entwicklungswalze 33 transportierte Tonerschicht wird durch die Steuerung der Vorspannung so ausgebildet, dass sie das 1,5-bis 2,5-fache der zur fotoempfindlichen Trommel übertragenen Tonermenge ausmacht. Der Absolutwert des mittleren Ladungspegels des Toners wird auf 5 bis 20 μQ/mg eingestellt.
Der verwendete Toner liegt an der Oberfläche magnetischer Teilchen, mit einer Silikonbeschichtung auf einem Ferritkern mit einer Laminatbeschichtung aus polymerisiertem Polyethylen, und mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁷ bis 10¹² Ω·cm. Vorzugsweise wird ein Gemisch aus einem Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹⁰ Ω·cm oder weniger und einem Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹² Ω·cm oder mehr verwendet. Genauer gesagt, ist vorzugsweise der Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹² Ω·cm oder mehr mit 10 Gewichts-% oder mehr, spezieller mit 10 bis 40 Gewichts-%, enthalten.
Wie es in der 1 dargestellt ist, verfügt die in der Zwischenwalze 32 untergebrachte Verbund-Magnetwalze über einen Hauptpol (d.h. N-Pol) auf ihrer Entwicklungspositionsseite, jedoch kann sie über zwei Hauptpole (N-Pole) an einer Position verfügen, die am nächsten an der Entwicklungswalze 33 und der Zwischenwalze 32 zwischen diesen zwei Hauptpolen (N-Polen) liegt, und obwohl der Hauptpol einzeln oder doppelt vorliegen kann, verfügt die Zwischenwalze 32 über den mindestens einen Hauptpol (mindestens einen N-Pol) innerhalb eines Winkels von 6° auf der stromaufwärtigen Seite und eines Winkels von 12° auf der stromabwärtigen Seite ausgehend vom Punkt, der der Entwicklungswalze 33 am nächsten liegt.
Geeigneterweise ist der Träger ein polymerisierter Träger mit dispergierten magnetischen Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 70 μm oder mehr, und die maximale Hauptpol-Magnetkraft beträgt 650 Gauss oder mehr.
Auch verfügt die Entwicklungswalze 33 geeigneterweise über einen Durchmesser von ⌀ 10 bis 6 mm, die an die Zwischenwalze 32 angelegte Vorspannung ist eine Sinuswelle oder eine Rechteckwelle mit ACpp = 2,4 bis 1,2 kV und ACHz = 2,5 bis 1,5 kHz, und der Entwicklungsspalt zwischen der fotoempfindlichen Trommel 9 und der Entwicklungswalze 33 beträgt 0,3 bis 0,2 mm.
Der Spalt zwischen der Entwicklungswalze 33 und der Zwischenwalze 32 ist auf 0,85 mm eingestellt, und der Spalt zwischen der Zwischenwalze 32 und dem Begrenzungselement 29 ist auf 0,90 mm eingestellt.
Auch ist geeigneterweise ein zerkleinerter Toner mit einem mittleren Durchmesser von ungefähr 7 Mikrometer und unter Verwendung eines Polyesterharzes als Hauptbindemittel zum laminatbeschichteten Träger mit einem Verhältnis von 95:5 ± 2 zugesetzt, und die Umfangsgeschwindigkeit der Zwischenwalze 32 ist auf das 2- bis 5-fache, vorzugsweise das 2,5- bis 3-fache, der Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 33 eingestellt.
Wenn die vier verschiedenen Farbtoner miteinander überlagert auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 übertragen wurden, wird ein in einer Blattkassette 14 untergebrachtes Übertragungsblatt durch eine Blattzuführrolle 15 ausgegeben, um entlang Blattzuführpfaden 16 und 17 geleitet zu werden und zu einem Einlass benachbart zu einer Stopprolle 18 gebracht zu werden. Nach der überlagernden Übertragung der vier verschiedenen Farben wird die Stopprolle 18 mit einer zeitlich abgemessenen Beziehung zum vorderen Bildende gedreht, um das Übertragungsblatt an eine Übertragungsposition zwischen dem lagenförmigen Zwischenübertragungsband 26 und einer zweiten Übertragungswalze 19 zu bringen und für eine Übertragung des Vierfarben-Tonerbilds auf das Übertragungsblatt zu sorgen. Das Übertragungsblatt mit dem auf es übertragenen Übertragungsbild vor der Fixierung wird auf einem Förderband 21 einer Fördereinheit 20 zu einer Fixiereinheit 22 transportiert.
In der Fixiereinheit 22 wird das Tonerbild in einem Klemmzustand zwischen einer Fixierwalze 23 und einer Andruckwalze 24 durch Wärme fixiert, und dann wird das Übertragungsblatt durch eine Ausgaberolle 25 nach außen ausgegeben.
Nun wird die Entwicklungsvorrichtung 10 beschrieben, wie sie in den obigen elektrofotografischen Drucker eingebaut ist.
Wie es in der 3 dargestellt ist, verfügt die Entwicklungsvorrichtung 10 über ein rechteckiges Gehäuse, das über eine der fotoempfindlichen Trommel 9 zugewandte Öffnung verfügt und einen Tonerbehälter 46 auf der der Öffnung abgewandten Seite aufnimmt. Der Toner 44 der einschlägigen Farbe wird an den Tonerbehälter 46 geliefert. Das Gehäuse nimmt auch einen Träger/Toner-Mischer 31 auf, und ein darunter vorhandener Tonersensor 49 erfasst das Träger/Toner-Verhältnis. Wenn das erfasste Träger/Toner-Verhältnis kleiner als ein vorbestimmtes Verhältnis wird, wird eine Tonernachfüllwalze 39 gedreht, um seitens des Mischers 31 Toner nachzufüllen, um so das Träger/Toner-Verhältnis konstant zu halten.
Träger und Toner werden durch den Mischer 31 geeignet gemischt. Dabei wird der Träger 43 positiv geladen, und der Toner 44 wird negativ geladen.
Benachbart zum Mischer 31 ist eine Zwischenwalze 32 vorhanden, die eine Magnetwalze 32B aufnimmt. Am Außenumfang der Zwischenwalze 32 ist ein Regulierelement 39 zum Regulieren der Dicke des Trägers 43, an den der Toner 44 elektrostatisch angezogen wird, vorhanden.
Wegen der in der Zwischenwalze 32 aufgenommenen Magnetwalze 32B bildet der Träger 43 mit regulierter Dicke auf der Oberfläche der Zwischenwalze 32 eine Magnetbürste aus.
Über eine Spannungsumschaltschaltung 36A können eine Gleichspannungsversorgung (DCm1) 34 zum Ausführen einer Entwicklung sowie eine Gleichspannungsversorgung (auf DCm2) 35 zum Ausführen keiner Entwicklung schaltend mit der Zwischenwalze 32 verbunden werden.
Das heißt, dass die Spannungsumschaltschaltung 36A die Gleichspannungsversorgung (DCm1) 34, d.h. 200 V, und die Gleichspannungsversorgung (DCm2) 35, d.h. –200 V, umschaltet, wenn eine Entwicklung bzw. keine Entwicklung ausgeführt wird.
An eine der Zwischenwalze 32 unter Einhaltung eines vorbestimmten Abstands zugewandte Entwicklungswalze 33 wird als Vorspannung eine Spannung einer Wechselspannungsquelle 39 mit überlagerter Gleichspannung (DCt) 37 (d.h. normale Entwicklungs-Vorspannung) angelegt.
Wenn eine Entwicklung mit angeschlossener Gleichspannungsversorgung (DCm1) 34 erfolgt, wird Toner 44 von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklungswalze 33 zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht unter Ausnutzung der Potenzialdifferenz der Vorspannung übertragen.
Wenn keine Entwicklung ausgeführt wird, während die Gleichspannungsversorgung (DCm2) 35 angeschlossen ist, wird Toner 44 zur Rückgewinnung dadurch von der Entwicklungswalze 33 an die Zwischenwalze 32 übertragen, dass die Potenzialdifferenz der Vorspannung genutzt wird.
Die Entwicklungswalze 33 ist der fotoempfindlichen Trommel 9 unter Einhaltung eines kleinen Abstands zugewandt, und sie ist mit höherer Umfangsgeschwindigkeit als derjenigen der fotoempfindlichen Trommel 9 drehbar. Die angelegte normale Entwicklungs-Vorspannung bewirkt, dass Toner an die Nicht-Latentbildbereiche (V1) der fotoempfindlichen Trommel 9A angezogen wird. Auf diese Weise wird eine vorbestimmte Entwicklung erzielt.
Wie oben beschrieben, besteht geeigneterweise die an die Entwicklungswalze 33 angelegte normale Entwicklungs-Vorspannung Vt aus einer Gleichspannung von 20 bis 80 V und einer Wechselspannung ACpp von 2,4 bis 1,2 kV, wobei die Frequenz ACHz der Wechselspannung 2,5 bis 1,5 kHz beträgt, und der Entwicklungsspalt beträgt 0,3 bis 0,2 mm.
Die an die Entwicklungswalze angelegte Vorspannung Vt muss nicht sinusförmig sein, sondern sie kann ein Impulszug mit variabler Amplitude sein.
Die Einstellung der Entwicklungsbedingungen einschließlich der Tonerdichte kann durch Einstellen der an die Zwischenwalze 32 angelegten Vorspannung (DCm1) 34 oder durch Einstellen der an die Entwicklungswalze 33 angelegten Vorspannung Vt erfolgen.
Wie es in der 4 dargestellt ist, kann die Spannungsdifferenz (Vtmax – Vm1) zwischen dem Maximalwert Vtmax der normalen Entwicklungs-Vorspannung und der vorläufigen Entwicklungs-Vorspannung Vm1 durch Variieren von Vtmax variiert werden. Dies kann durch Variieren des Spitze-Spitze-Werts der Vt liefernden Wechselspannungsquelle oder durch Variieren der der Wechselspannungsquelle überlagerten Versorgungs-Gleichspannung DCt erfolgen.
Die Spannungsdifferenz (Vtmax – Vm1) zwischen dem Minimalwert Vtmin der normalen Entwicklungs-Vorspannung und der vorläufigen Entwicklungs-Vorspannung Vm1 kann durch Variieren von Vtmin variiert werden. Dies kann durch Variieren des Spitze-Spitze-Werts der Vt liefernden Wechselspannungsquelle oder durch Variieren der der Wechselspannungsquelle überlagerten Versorgungs-Gleichspannung DCt erfolgen.
Durch Variieren der Spannungsdifferenz (Vtmax – Vm1) oder (Vtmin – Vm1) kann die Tonerübertragungs- oder Rückgewinnungsperiode Tl₁ oder Tl₂, wie sie in der 4 dargestellt ist, variiert werden, um die Dicke der auf der Entwicklungswalze 33 ausgebildeten Tonerschicht zu variieren. Auf diese Weise ist es möglich, die Entwicklungsbedingungen der Entwicklungseinheit zu steuern.
So wird bei dieser Ausführungsform nur die dünne Tonerschicht von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklerbehälter 33 übertragen und es wird kein Träger zur Entwicklungswalze 33 geleitet. Außerdem wird Toner um Tonerfehlbereiche auf der fotoempfindlichen Trommel 9A nach der Entwicklung durch die Magnetbürste abgeschabt, und von der Zwischenwalze 32 wird immer frischer Toner übertragen. Darüber hinaus wird Toner mit Ladungsgedächtnis zur Zwischenwalze 32 hin rückgewonnen, wodurch für das Verschwinden eines Tonergedächtnisbilds um die Tonerfehlbereiche herum gesorgt wird, damit nicht erneut ein Bild erzeugt wird. So ist es möglich, Geisterbilder zu beseitigen und Bilder zu erzeugen, die scharf sind und über hervorragenden Kontrast verfügen.
Die 6 zeigt den Schaltungsaufbau der Ausführungsform der Erfindung mit dem oben beschriebenen mechanischen Aufbau.
Eine CU (Steuereinheit) 40 ist so aufgebaut, dass sie Signale von einem Startschalter 80 zum Starten eines Druckvorgangs im oben beschriebenen elektrofotografischen Vollfarbendrucker, einem Unterbrechungsschalter 81 zum Unterbrechen des Druckvorgangs und einem Spannungsschalter 45 empfangen kann.
Die CPU 40 liefert Ausgangssignale zum Steuern von Motoren (M1) 83A, (M2) 83B, (M3) 83C und (M4) 83D zum Ansteuern der Entwicklungswalzen 33, der Magnetwalzen 32, der Mischer 31 und der Tonernachfüllwalze 39 in den Entwicklungseinheiten 10A bis 10D entsprechend Erfassungssignalen von den Tonersensoren 49.
Spannungsumschaltschaltungen 36A bis 36D können gleich-Vorspannungsversorgungen 34 und 35 entsprechend Befehlen von der CU 40 für jede Umdrehung des Zwischenübertragungs-Trommelbands 26 schalten.
Die Spannung der gleich-Vorspannungsversorgung 34 ist entsprechend einem Befehl von der CU 40 zur Tondichtesteuerung variabel.
Die Spannungsumschaltschaltungen 36A bis 36D liefern Erfassungsspannungen an eine Entwicklungseinheit-Spannungserfassungsschaltung 50, die die Ausgangsspannungen der Spannungsumschaltschaltungen 36A bis 36D unter Steuerung durch die CPU 40 überwacht.
Die CU 40 liefert ferner ein Ausgangssignal zum Steuern einer Motorsteuerschaltung zum Steuern eines Motors (M5) 12, der das Lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 und die fotoempfindlichentrommeln 9A und 9B antreibt. Mit dem Motor 12 ist eine Drehzahl-Erfassungseinrichtung 41 verbunden, die durch das Startsignal und das Unterbrechungssignal rückgesetzt wird und die Drehzahl des Motors erfasst.
Mit der CU 40 ist ein Polygonspiegelmotor (M6) 38 verbunden, der den Polygonspiegel antreibt. Mit dem Ausgangsanschluss des Motors 38 ist eine weitere Drehzahl-Erfassungseinrichtung 42 verbunden, die durch das Startsignal und das Unterbrechungssignal rückgesetzt wird und die Drehzahl des Motors 38 erfasst.
Nun wird der Betrieb der Ausführungsform mit dem obigen Aufbau detailliert beschrieben.
Wenn der Startschalter 80 geschlossen wird, gibt die CU 40 Ausgangssignale aus, um für eine Drehung der Motoren M1 bis M5 zu sorgen, um eine Drehung der verschiedenen Mechanismen in den Entwicklungseinheiten zu bewirken, und um auch die Drehzahl-Erfassungseinrichtungen 41 zum Erfassen der Drehzahlen der fotoempfindlichen Trommeln 9A und des lagenförmigen Zwischenübertragungsbands 26 zu erfassen, wodurch sich die fotoempfindlichen Trommeln 9A und das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 zu drehen beginnen.
Die Spannungsumschaltschaltung 26A prüft, ob die Gleichspannungsversorgung 34 (200 V, d.h. der Pegel beim Ausführen einer Entwicklung) mit den Entwicklungseinheiten 10A und 10C verbunden ist, und ob die Gleichspannungsversorgung 35 (–20 V, d.h. der Pegel ohne Ausführen einer Entwicklung) mit den Entwicklungseinheiten 10B und 10D verbunden ist. In den Entwicklungseinheiten 10A und 10C, mit denen die Vorspannung des Pegels beim Ausführen einer Entwicklung verbunden ist, wird Toner für die Entwicklung von der Zwischenwalze 32 an die Entwicklungswalze 33 übertragen. In den Entwicklungseinheiten 10B und 10D, an der die Vorspannung des Pegels ohne Ausführen einer Entwicklung anliegt, wird Toner von der Entwicklungswalze 33 zur Zwischenwalze 32 rückgewonnen. In diesem Fall erfolgt keine Entwicklung.
Die CU0 steuert den Polygonspiegelmotor (M4) 38 an, und sie bewirkt, dass Lichtbilder, die magenta und gelben Tonerbildern entsprechen, auf die entsprechenden fotoempfindlichen Trommeln 9 fokussiert werden.
Resttoner wird durch die Reinigungsklingen 28A von den fotoempfindlichen Trommeln 9A entfernt, und dann werden diese durch die Ladeeinheiten 27A geladen. Auf den geladenen fotoempfindlichen Trommeln 9A werden durch das optische System 60 elektrostatische, latente Bilder, die magenta und gelb entsprechen, erzeugt, und die Entwicklungseinheiten 10A und 10C führen eine Entwicklung aus, um die Tonerbilder in magenta und gelb zu erzeugen.
Das auf der fotoempfindlichen Trommel 9A erzeugte magenta Tonerbild wird durch die Zwischenwalze auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 übertragen, und dann wird das auf der fotoempfindlichen Trommel 9B erzeugte gelbe Tonerbild in Überlagerung mit dem magenta Tonerbild auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 übertragen.
Nach der Übertragung des magenta und des gelben Tonerbilds für ein Übertragungsblatt auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 gibt die CU 40 ein Ausgangssignal an die Spannungsumschaltschaltung 36A aus, um die an die Zwischenwalzen 32 in den Entwicklungseinheiten 10A und 10C gelegte Vorspannung auf den Pegel (–200 V) ohne Ausführen einer Entwicklung umzuschalten und die an die Zwischenwalzen 32 in den Entwicklungseinheiten 10B und 10D auf den Pegel (200 V) beim Ausführen einer Entwicklung umzuschalten. Dann führt die fotoempfindlichen Trommel 9B eine Entwicklung zum Erzeugen von Tonerbildern entsprechend cyan und schwarz aus. Diese Tonerbilder in Cyan und Schwarz werden in Überlagerung auf den zuvor übertragenen Tonerbildern entsprechend Cyan und Gelb auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 übertragen.
Wenn die vier verschiedenen Farbtonerbilder auf das lagenförmige Zwischenübertragungsband 26 übertragen sind, wird ein in der Blattkassette 14 untergebrachtes Übertragungsblatt durch die Blattzuführrolle ausgegeben und entlang den Blattzuführpfaden 16 und 17 zum Einlass benachbart zur Stopprolle 18 transportiert. Nachdem die vier verschiedenen Farbtonerbilder übertragen wurden, wird die Stopprolle 18 in zeitliche bemessener Beziehung zum vorderen Bildende gedreht, um das Übertragungsblatt zur Übertragungsposition zwischen dem lagenförmigen Zwischenübertragungsband 26 und der zwei ten Übertragungswalze 19 zu bringen, und das vierfarbige Tonerbild wird auf das Übertragungsblatt übertragen. Das Übertragungsblatt mit dem auf es übertragenen Tonerbild vor dem Fixieren wird auf dem Förderband 21 der Fördereinheit 20 zur Fixiereinheit 22 transportiert.
In der Fixiereinheit 22 wird das Tonerbild im Klemmzustand zwischen der Fixierwalze 23 und der Andrückwalze 24 durch Wärme fixiert. Dann wird das Übertragungsblatt durch die Ausgaberolle 25 nach außen ausgegeben.
Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der Erfindung der Zweikomponenten-Entwicklungsprozess und der Einkomponenten-Entwicklungsprozess effektiv kombiniert, um im Fall des Verwendens sogar eines hoch transparenten, unmagnetischen Toners, den Transport einer Tonerschicht hoher Dichte auf der Entwicklungswalze zu ermöglichen, und um auch eine ausreichende Tonerdichte bei der Entwicklung eines vollständig schwarzen Bilds, bei fotografischer Entwicklung, bei Vollfarbenentwicklung oder in ähnlichen Fällen zu gewährleisten, in denen Toner an der gesamten Übertragungsblattfläche anhaftet.
Die Erfindung ist, durch effektives Kombinieren des Zweikomponenten-Magnetbürste-Entwicklungsprozesses und des Einkomponente-Überspring-Entwicklungsprozesses, bei einem elektrofotografischen Farbgerät anwendbar, das über mehrere Entwicklungseinheiten verfügt, die für eine fotoempfindliche Trommel vorhanden sind, an der in einem vorigen Schritt verschiedene Farbtoner zum Anhaften gebracht wurden.
Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, eine Tonerdichtesteuerung oder andere Steuerungsvorgänge für Entwicklungsbedingungen durch eine einfache Vorspannungssteuerung zu erzielen.
Darüber hinaus ist es gemäß der Erfindung möglich, eine ein-aus-Steuerung der Tonerzufuhr zu einem Bildträger ohne Entwicklungsspalt-Distanzänderung oder eine ähnliche mechanische Steuerung, sondern durch eine einfache Vorspannungssteuerung, zu ermöglichen.

Claims

Elektrophotografische Entwicklungsvorrichtung mit einem Träger (43) und einem Toner (44), die beide in einem Entwicklerbehälter (30) aufgenommen sind, wobei zwischen einer Entwicklungsrolle (33) zur selektiven Aufbringung des Toners auf einen Bildträger (9) und einer Rühreinrichtung (31) zum tribo-elektrischen Laden des Trägers und des Toners eine Zwischenrolle (32) mit einer unmagnetischen Hülse (32a), die eine Magnetrolle (32b) aufnimmt, angeordnet ist, und nach Ausbilden einer aus dem Träger und dem Toner bestehenden Magnetbürste auf der Zwischenrolle (32) unter Verwendung einer zwischen der Zwischenrolle (32) und der Entwicklungsrolle (33) ausgebildeten ersten Vorspannung allein der Toner auf die Entwicklungsrolle (33) übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die als erste Vorspannung angelegte Spannung zwischen den Fällen der Vornahme einer Entwicklung und der Vornahme keiner Entwicklung umschaltbar ist, so daß bei Vornahme einer Entwicklung eine Tonerübertragung von der Zwischenrolle (32) zur Entwicklungsrolle (33) und bei Vornahme keiner Entwicklung eine Tonerrückgewinnung von der Entwicklungsrolle (33) zur Zwischenrolle (32) bewirkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwischen der Entwicklungsrolle (33) und dem Bildträger (9) eine zweite Vorspannung angelegt wird, um ein Überspringen des Toners und die Vornahme einer Entwicklung zu bewirken.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Vorspannung eine Wechselspannungs-Vorspannung (Vt) mit überlagerter Gleichspannungskomponente und die erste Vorspannung eine Gleichspannungs-Vorspannung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Gleichspannungspegel der ersten Vorspannung bei Vornahme einer Entwicklung und bei Vornahme keiner Entwicklung so umschaltbar ist, so daß sie bei Vornahme einer Entwicklung größer als der Pegel der überlagerten Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung und bei Vornahme keiner Entwicklung kleiner als der Pegel der überlagerten Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Vorspannung variabel ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Toner ein unmagnetischer Toner ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Träger einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁷ bis 10¹² Ω·cm aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die mit einer Mischung eines Trägers mit spezifischem Volumenwiderstand von 10¹⁰ Ω·cm oder weniger und eines Trägers mit spezifischem Volumenwiderstand von 10¹² Ω·cm oder mehr verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Vorspannung bei Vornahme einer Entwicklung auf eine positive Vorspannung gleicher Polarität wie der verwendete Toner und bei Vornahme keiner Entwicklung auf eine entgegengesetzte Vorspannung der entgegengesetzten Polarität des verwendeten Toners geschaltet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die überlagerte Gleichspannungskomponente der zweiten Vorspannung eine positive Vorspannung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Vorspannung bei Vornahme einer Entwicklung eine positive Vorspannung und bei Vornahme keiner Entwicklung eine entgegengesetzte Vorspannung ist und der jeweilige Absolutwert der positiven und der entgegengesetzten Vorspannung im Bereich von 150 bis 500 V liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die zweite Vorspannung eine Wechselspannungs-Vorspannung mit überlagerter Gleichspannungskomponente ist und die Wechselspannungs-Vorspannung eine Sinus- oder Rechteckwelle darstellt, deren Spitze-zu-Spitze-Wert (ACpp) auf 2,4 bis 1,2 kV und deren Frequenz (ACHz) auf 2,5 bis 1,5 kHz eingestellt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Positiventwicklungssystem zur Aufbringung von Toner auf Latentbildbereiche des Bildträgers (9) verwendet wird und die zweite Vorspannung eine auf Vo (d.h. Ladepotentialpegel des Bildträgers) ± 100 V eingestellte überlagerte Gleichspannungskomponente aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei ein Negativentwicklungssystem zur Aufbringung von Toner auf Nichtbildbereiche des Bildträgers verwendet wird und die zweite Vorspannung eine auf V1 (d.h. Oberflächenpotential auf dem Bildträger) ± 100 V eingestellte überlagerte Gleichspannungskomponente aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die angelegte Spannung der ersten Vorspannung eine Gleichspannungskomponente ist.