DE69934263T2

DE69934263T2 - Übertragungsgerät

Info

Publication number: DE69934263T2
Application number: DE69934263T
Authority: DE
Inventors: Shirou Sakura-shi Wakahara; Tomohiro Funabashi-shi Oikawa; Yukikazu Chiba-shi Kamei; Hideki Chiba-shi Ohnishi; Hiroshi Hanamigawa-ku Chiba-shi Doshoda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-10-28
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: EP0997793A2; EP0997793A3; US6330408B1; EP1310836A1; EP1310836B1; JP2000131958A; DE69934263D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung, die einen Bildträger zum Erhalten eines Bildes darauf, das durch einen Entwickler gebildet ist, der mit einer vorgegebenen Polarität geladen ist, und eine Übertragungseinrichtung aufweist, die gegenüberliegend dem Bildträger angeordnet ist, wobei ein Aufzeichnungsmedium in ein Gebiet zugeführt wird, wo der Bildträger und die Übertragungseinrichtung einander gegenüber stehen, und das Entwicklerbild auf dem Bildträger auf das Aufzeichnungsmedium unter Verwendung eines elektrischen Übertragungsfelds, das durch die Übertragungseinrichtung gebildet ist, übertragen wird. Die Erfindung ist anwendbar auf Druckabschnitte in digitalen Kopierern und Faxgeräten, wie auch auf digitale Drucke, Plotter und dergleichen.
2. Beschreibung des verwandten Sachstandes
Als eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Ausgeben eines Bildsignals auf ein Aufzeichnungsmedium, wie etwa ein Papier in der Form eines sichtbaren Bilds offenbart beispielsweise die geprüfte japanische Patentveröffentlichung JP-B2 2733609 eine Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Bild durch ein Übertragen eines Entwicklerbilds (Tonerbilds) auf einem Bildträger (Fotoleitertrommel) auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung einer Übertragungswalze erzeugt. Ähnliche Übertragungsanordnungen sind aus der US-A-5 450 180 und der US-A-5 729 810 bekannt.
Bei einer derartigen Bilderzeugungsvorrichtung, wie sie beispielhaft in dem obigen Stand der Technik veranschaulicht ist, wird ein Tonerbild, das auf einer Fotoleitertrommel entwickelt ist, auf ein Aufzeichnungsmedium, d.h. eine Papierfläche, durch ein Andrücken einer elastischen Übertragungswalze, die ein Medium eines hohen Widerstands in einer Kontaktierungsbeziehung zu dem Papier aufweist, übertragen. Derartige Kontaktübertragungstechniken weisen die ausgezeichneten Eigenschaften auf, in der Lage zu sein, Bilder einer guten Qualität zu erzeugen und während des Prozesses Ozon nicht zu erzeugen.
Bei einer derartigen Bilderzeugungsvorrichtung wird, wenn das Tonerbild, das auf der Fotoleitertrommel entwickelt ist, übertragen wird, ein elektrisches Feld durch ein Anlegen einer Übertragungsspannung an die Übertragungswalze erzeugt. Insbesondere wird gemäß dem Stand der Technik eine gute Übertragung durch ein Spezifizieren der Ladungsmengen erreicht, die Tonerbildgebieten und Nicht-Tonerbildgebieten zuzuführen sind, wenn das Tonerbild von der Fotoleitertrommel übertragen wird.
Mit dieser Anordnung kann es jedoch schwierig sein, das Tonerbild sicher auf das Papier zu übertragen, in Abhängigkeit von dem Zustand des Toners.
Beispielsweise kann, wenn die Ladungsmenge des Toners, der verwendet wird, sehr klein ist, und die Menge des Toners, die an der Fotoleitertrommel anhaftet, auch sehr klein ist, eine Rückübertragung auftreten, und eine gute Übertragung kann nicht erhalten werden, was somit zu einem Übertragungsfehler führt. Falls dies passiert, treten verschiedene Schwierigkeiten auf, wie etwa eine unzureichende Dichte oder ein Aussetzer in einem durchgehend schattierten Gebiet, die Unfähigkeit, den gewünschten Halbton wegen eines Übertragungsfehlers eines gerasterten Halbtonbilds wiederzugeben, und in dem Fall einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung, eine Schwierigkeit beim Wiedergeben der korrekten Farbe.
Ferner ist es, wenn die Übertragung ohne ein Neutralisieren der Ladung, die der Toner aufweist, durchzuführen ist, erforderlich, ein elektrisches Übertragungsfeld zu erzeugen, das stark genug ist, um die Bildkraft zu überwinden, die durch die Ladung ausgeübt wird, die der Toner aufweist, und in diesem Fall wird ein extrem hohes elektrisches Übertragungsfeld notwendig.
Wenn ein derartig großes elektrisches Feld erzeugt wird, werden, da die Ladungsmenge des Toners, die auf der Fotoleitertrommel gehalten wird, nicht konstant ist, sondern über der Fläche der Trommel variiert, Tonerpartikel mit kleineren Ladungsmengen leicht von der Ladung angezogen und auf dem Papier auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Übertragungsgebiets gestreut, was eine Bildverschlechterung herbeiführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der oben skizzierten Probleme ersonnen worden und stellt ein Übertragungsverfahren nach Anspruch 1 bereit.
Gemäß der Erfindung kann, da der Entwickler, der auf dem Bildträger gehalten wird, im Wesentlichen durch ein Neutralisieren der Ladung, die der Entwickler aufweist, übertragen wird, während die vorgegebene Polarität erhalten wird, die Bildkraft des Entwicklers auf dem Bildträger verringert werden, was es einfacher macht, den Entwickler auf das Aufzeichnungsmedium durch das elektrische Übertragungsfeld zu übertragen; folglich kann die Verwendung eines elektrischen Übertragungsfelds verringert werden, um das Streuen des Entwicklers auf das Aufzeichnungsmedium auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Übertragungsgebiets zu verhindern, und es ist möglich, die Größe und die Anzahl von Komponenten der Energieversorgungseinheit, die verwendet wird, um das elektrische Übertragungsfeld zu erzeugen, zu verringern.
In einer Ausführungsform umfasst das Bild eine Mehrzahl von Farben, wobei eine zugeführte Ladungsmenge für jede Entwicklerfarbe bestimmt wird.
Gemäß der Erfindung kann, da die Entwickler der jeweiligen Farben, die auf dem Bildträger gehalten werden, im Wesentlichen durch ein Neutralisieren der Ladung jedes Farbentwicklers übertragen werden, während die vorgegebene Polarität erhalten wird, die Bildkraft jedes Farbentwicklers auf den Bildträger gemäß der Eigenschaften des Entwicklers verringert werden, was es einfacher macht, jeden Farbentwickler auf das Aufzeichnungsmedium durch das elektrische Übertragungsfeld zu übertragen; folglich kann die Verwendung eines elektrischen Übertragungsfelds verringert werden, um das Streuen des Entwicklers auf das Aufzeichnungsmedium auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Übertragungsgebiets zu verhindern, und es ist möglich, die Größe und Anzahl von Komponenten der Energieversorgungseinheit, die verwendet wird, um das elektrische Übertragungsfeld zu erzeugen, zu verringern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genommen werden, deutlicher werden. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein erläuterndes Diagramm, das schematisch eine erste Ausführungsform zeigt, wie eine Monochrombild-Erzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Übertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung;
2 ein charakteristisches Diagramm, das zeigt, wie sich eine Übertragungseffizienz ändert, wenn die Übertragungsspannung in der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung variiert wird;
3 ein charakteristisches Diagramm, das die Ladungsmenge eines Toners vor einer Übertragung als eine Funktion der Übertragungsspannung in der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ein charakteristisches Diagramm, das zeigt, wie sich ein Übertragungsstrom ändert, wenn die Übertragungs spannung in der Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung variiert wird;
5 ein erläuterndes Diagramm, das zeigt, wie der Toner in dem Übertragungsgebiet in 1 übertragen wird;
6 ein erläuterndes Diagramm, das schematisch eine zweite Ausführungsform zeigt, die eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Übertragungsvorrichtung bei der vorliegenden Erfindung zeigt; und
7 ein erläuterndes Diagramm, das schematisch eine dritte Ausführungsform zeigt, die eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Übertragungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden unten stehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
Eine erste Ausführungsform einer Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung einer Übertragungsvorrichtung der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben werden. Verschiedene Verfahren, wie etwa der Carlson-Prozess und der Ionenflussprozess können in der Bilderzeugungsvorrichtung für die Bilderzeugung auf einem Bildträger, der notwendig zum Aufzeichnen eines Bildes auf ein Aufzeichnungsmedium ist, verwendet werden. Die erste hierin beschriebene Ausführungsform behandelt eine Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung des Carlson-Prozesses.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht der Bilderzeugungsvorrichtung unter Verwendung der Übertragungsvorrichtung der Erfindung. Diese Bilderzeugungsvorrichtung wird als eine Ausgabevorrichtung für einen Computer verwendet, sie kann aber auch zur Verwendung als ein Bordprozessor, eine Druckein heit eines Faxgeräts oder eine Druckeinheit eines digitalen Kopiergeräts verwendet werden.
Ein Hauptkörper 1 der Bilderzeugungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, enthält einen Bilderzeugungsabschnitt 2 zum Erzeugen eines Bildes und eine Papierzufuhreinrichtung 3 zum Zuführen von Papier P, eines Aufzeichnungsmediums, in den Bilderzeugungsabschnitt 2.
Der Bilderzeugungsabschnitt 2 umfasst: eine Fotoleitertrommel 4, die ein einen Bildträger mit einer fotoleitenden Schicht ist, die auf einer Aluminiumtrommel gebildet ist; eine Ladewalze 5, die eine gleichförmige Ladung auf die Fläche der Fotoleitertrommel 4 aufbringt; eine Ladeenergiequelle 6, die der Ladewalze 5 eine Spannung zuführt; eine Lasereinheit 7, die einen Laserstrahl auf die geladene Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 zur Belichtung in Übereinstimmung mit Bilddaten projiziert; eine Entwicklereinrichtung 8 zum Erzeugen eines Tonerbildes durch Auftragen eines Toners T, des Entwicklers, auf ein elektrostatisches, latentes Bild, das als ein Ladungsmuster durch die Belichtung gebildet ist; eine Übertragungswalze 9 zum Übertragen des Tonerbildes, das auf der Fotoleitertrommel 4 gebildet ist, auf das Papier P durch ein Drücken des Papiers P gegen die Fotoleitertrommel 4; und eine Ladungseliminierungslampe 10 zum Entfernen jedweder Restladung auf der Fotoleitertrommel 4.
Während der Übertragung legt die Übertragungsenergieversorgung 11 eine Übertragungsspannung von 1,3 kV an die Übertragungswalze 9 an. Die Papierzufuhreinrichtung 3 umfasst: eine Kassette 12 zum Halten von Papier P darin; eine Aufnahmewalze 13 zum Zuführen des Papiers P aus der Kassette 12 heraus; eine Papierzufuhrführung 14 zum Führen des somit zugeführten Papiers P; und ein Paar von Resistwalzen 15 zum Transportieren des somit zugeführten Papiers P bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit.
Die Papierzufuhreinrichtung 3 schließt ferner einen Papierzufuhrsensor (nicht gezeigt) zum Erfassen des Zuführens des Papiers P ein.
Die Walzen, einschließlich der Aufnahmewalze 13, und die Fotoleitertrommel 4 werden zur Drehung durch einen nicht gezeigten Mechanismus angetrieben. Diese Drehelemente werden gesteuert, indem ihre Drehungen unter Verwendung einer Prozesssteuereinheit, die nicht gezeigt ist, geeignet zeitlich abgestimmt werden.
Auf der Papieraustrittsseite der Bilderzeugungsvorrichtung sind Ausgabewalzen 16 und eine Papierausgabeablage 17 zum Halten des ausgeworfenen Papiers P angeordnet.
Die Ladewalze 5 ist aus einem festen Gummi unter Verwendung von beispielsweise Urethan als das Basismaterial gebildet und zeigt einen Widerstandswert von 1 × 10⁵⎕⎕cm auf. Diese Ladewalze 5 legt ein elektrisches Potential an die Fotoleitertrommel 4 an, die mit der Ladeenergieversorgung 6 geerdet ist, so dass das Oberflächenpotential der Fotoleitertrommel 4 –600 V wird.
Gleichermaßen ist die Übertragungswalze 9 aus einer Schaumgummischicht von JIS-A30° unter Verwendung von Urethan als das Basismaterial wie die Ladewalze 5 gebildet.
Die Ladungseliminierungslampe 10 besteht aus einer Mehrzahl von LEDs und wird verwendet, um Licht auf die Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 zu projizieren und um jedwede Restladung auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 zu neutralisieren und zu eliminieren.
Die meisten der obigen Komponententeile können unter Verwendung von beispielsweise entsprechenden Teilen eines Laserdruckers aufgebaut werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Bilderzeugungsvorrichtung der 1 beschrieben werden.
Wenn ein Druckbetriebszyklus im Ansprechen auf einen Druckbefehl von einem Host-Computer, der nicht gezeigt ist, gestartet wird, entfernt die Aufnahmewalze 13 zunächst einen Bogen Papier P aus der Papierzufuhrkassette 12 und rückt das Papier P zu den Resistwalzen 15 vor. Die Resistwalzen 15 führen das Papier P bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit in den Bereich, wo die Fotoleitertrommel 4 und die Übertragungswalze 9 einander gegenüberstehen.
In Synchronisation zu diesem Betrieb legt die Ladeenergieversorgung 6 eine Spannung von beispielsweise ungefähr –1200 V an die Ladewalze 5 an, die dann eine elektrische Ladung zuführt, so dass ein Oberflächenpotential von ungefähr –600 V der Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 gegeben wird.
In diesem Zustand beleuchtet, wenn die geladene Oberfläche der sich drehenden Fotoleitertrommel 4 in den Bereich gegenüberliegend der Lasereinheit 7 gebracht ist, die Lasereinheit 7 die geladene Oberfläche der Fotoleitertrommel mit einem Laserpuls, der den gewünschten Bilddaten entspricht. Der Bereich auf der Fotoleitertrommel 4, der dem Laser nun ausgesetzt ist, hat wegen seiner Fotoleitfähigkeit seinen Widerstand verringert, so dass die Ladung, die auf die Oberfläche aufgetragen ist, neutralisiert ist und das Oberflächenpotential abfällt, womit ein Muster einer elektrostatischen Ladung (nachstehend als das elektrostatische latente Bild bezeichnet) auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 erzeugt wird. Dieses elektrostatische latente Bild wird in ein Gebiet gegenüberliegend der Entwicklereinrichtung 8 mit der Drehung der Fotoleitertrommel 4 gebracht.
Die Entwicklungseinrichtung 8 enthält einen Toner T und schließt eine Manschette 18 ein, die vorgegebene Eigenschaften auf den Toner T überträgt. Die Entwicklungseinrichtung 8 trägt den Toner T auf, um das elektrostatische Bild in ein Tonerbild Ta zu entwickeln. Wenn das Tonerbild Ta das Gebiet gegenüberliegend der Übertragungswalze 9 mit der weiteren Drehung der Fotoleitertrommel 4 erreicht, kontaktiert das Tonerbild Ta das Papier P, das in das gleiche Gebiet zugeführt wird, und das Tonerbild Ta, das auf der Fotoleitertrommel 4 erzeugt ist, wird auf das Papier P übertragen, womit das Bild auf dem Papier P erzeugt wird.
Danach wird das Papier P in einen Fixierungsabschnitt 19 transportiert, wo das Tonerbild auf dem Papier P permanent fixiert wird; danach transportieren, wenn das Papier P die Papierausgabewalzen 16 erreicht, die Papierausgabewalzen 16 das Papier P auf die Papierausgabeablage 17 heraus.
Andererseits erreicht das elektrostatische latente Bild auf der Fotoleitertrommel 4, das das Gebiet gegenüberliegend der Übertragungswalze 9 durchlaufen hat, nun das Gebiet gegenüberliegend der Ladungseliminierungslampe 10, die ein Ladungseliminierungslicht über der gesamten Länge der Fotoleitertrommel 4 abstrahlt, die das gleiche Gebiet durchläuft, und neutralisiert somit die Ladungen, die das elektrostatische latente Bild erzeugen.
Die Bilderzeugungsvorrichtung der 1 verwendet eine Lasereinheit als die Belichtungseinrichtung zum Erzeugen des elektrostatischen latenten Bildes, aber die Belichtungseinrichtung muss nicht auf diese bestimmte Vorrichtung beschränkt sein; beispielsweise kann ein LED-Kopf, der aus einer Mehrzahl von LEDs besteht, verwendet werden. Die Belichtungseinrichtung kann aufgebaut sein, um Belichtungslicht in Übereinstimmung mit beispielsweise einem Bildsignal zu erzeugen, das von einem Computer oder von einem Bildverarbeitungsabschnitt eines digitalen Kopiergeräts zugeführt wird, wie oben stehend beschrieben; alternativ kann diese Belichtungseinrichtung als eine Belichtungsvorrichtung beispielsweise zur Verwendung in einem analogen Kopiergerät aufgebaut und in der Lage sein, ein Originaldokument zu beleuchten und das daran reflektierte Licht für eine Belichtung zu verwenden.
Der Fixierungsabschnitt 19 umfasst eine Heizwalze 20, eine Heizeinrichtung 21, eine Druckwalze 22, einen Temperatursensor 23 und eine Temperatursteuereinheit 24.
Die Heizwalze 20 ist beispielsweise aus einem Aluminiumrohr von 2 mm in der Dicke aufgebaut. Die Heizeinrichtung 21 ist unter Verwendung von beispielsweise einer Halogenlampe aufgebaut und ist in der Heizwalze 20 enthalten. Die Druckwalze 22 ist beispielsweise aus einem Silikonharz gebildet. Die Heizwalze 20 und die Druckwalze 22, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, werden beispielsweise mit einer Last von 2 kg mittels Federn oder dergleichen (nicht gezeigt) aneinander gedrückt, die an beiden Enden ihrer Wellen angeordnet sind, so dass das Papier P dazwischen angedrückt werden kann. Der Temperatursensor 23 misst die Oberflächentemperatur der Heizwalze 20. Die Temperatursteuereinheit 24 wird durch eine Hauptsteuereinheit gesteuert und hält die Oberflächentemperatur der Heizwalze 20 auf beispielsweise 150°C durch ein Steuern des EIN/AUS-Betriebs, etc. der Heizeinrichtung 21 auf der Grundlage des Ergebnisses der Messung von dem Temperatursensor 23.
Der Fixierungsabschnitt 19 schließt ferner einen Papierausgabesensor (nicht gezeigt) zum Erfassen des Ausstoßes des Papiers P ein.
Die Materialien für die Heizwalze 20, die Heizeinrichtung 21, die Druckwalze 22, etc. sind nicht spezifisch beschränkt. Ferner ist die Temperatur, bei welcher die Oberfläche der Heizwalze 20 zu steuern ist, nicht auf irgendeine bestimmte Temperatur beschränkt. Der Fixierungsabschnitt 19 ist aufgebaut, um Tonerbilder auf dem Papier P, wie etwa einem Blankopapier oder einem OHP-Film, durch ein Erwärmen oder einen Druck zu fixieren.
Als nächstes wird ein Übertragungssteuerbetrieb in der somit aufgebauten Bilderzeugungsvorrichtung beschrieben werden.
In dem ersten Beispiel wird ein Toner T, der eine Ladungsmenge von –10
aufweist, bei einer Rate von 1 mg/cm² auf die Fotoleitertrommel 4 für eine Entwicklung aufgetragen. Wenn das Tonerbild Ta von der Fotoleitertrommel 4 auf das Papier P übertragen wird, ist es, je kleiner die Ladungsmenge (Ladungs pegel) des Toners P ist, desto besser. Der Toner T auf der Fotoleitertrommel 4 wird nicht nur durch eine elektrische Kraft, die in der Richtung des Papiers P aufgrund des elektrischen Übertragungsfeldes ausgeübt wird, das durch die Übertragungswalze 9 erzeugt wird, sondern auch durch eine Bildkraft auf der Fotoleitertrommel 4 angesprochen.
Hier ist die elektrische Kraft, die dem elektrischen Übertragungsfeld zugeordnet ist, proportional zu der Ladungsmenge des Toners T, und die Bildkraft ist proportional zu dem Quadrat der Ladungsmenge; deswegen muss, um günstige Bedingungen für die Übertragung zu erzeugen und eine Übertragungseffizienz durch ein Verringern des Einflusses der Bildkraft und ein Erhöhen des Beitrags der elektrischen Kraft, die dem Übertragungsfeld zugeordnet ist, zu verbessern, die Ladungsmenge, die der Toner T aufweist, verringert werden. Der einfachste Weg, die Ladungsmenge, die der Toner T aufweist, zu verringern, besteht darin, eine Ladung einer entgegengesetzten Polarität zu jener des Toners T in den Toner T zu injizieren. In zweckmäßiger Weise wird eine Spannung, die in der Polarität entgegengesetzt zu der Ladung ist, die von dem Toner T eingenommen wird, von der Übertragungsenergiequelle 11 der Übertragungswalze 9 zum Übertragen des Toners T auf das Papier P zugeführt; folglich wird die entgegengesetzte Ladung dem Toner T zugeführt. Jedoch wird, wenn die Ladungsmenge, die zugeführt wird, zu groß ist, die Ladungspolarität des Toners T von der gewünschten Ladungspolarität umgedreht; wenn dies passiert, tritt ein Übertragungsfehler auf, weil der Toner T nicht übertragen wird, wenn die Übertragungsspannung an die Übertragungswalze 9 angelegt wird. Andererseits wird, wenn die Ladungsmenge des Toners T auf exakt Null verringert ist, die Übertragung schwierig. Dementsprechend muss, um eine gute Übertragung zu erreichen, die Ladungsmenge, die der Toner T aufweist, geringfügig größer als Null während der Übertragung aufrecht erhalten werden.
Dies wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert. 2 zeigt die Übertragungseffizienz, wenn die Übertragungsspannung in der ersten Ausführungsform variiert wird. 3 zeigt die Ladungsmenge des Toners T, der auf das Papier P übertragen wird, für den Fall der 2. Die gestrichelte Linie in 3 zeigt die Ladungsmenge des Toners T, der auf der Fotoleitertrommel 4 vor der Übertragung gehalten wird, während die durchgezogene Linie die Ladungsmenge des Toners T, der auf das Papier P übertragen ist, darstellt. 4 zeigt den Übertragungsstrom zu dieser Zeit. Es ist somit gezeigt, dass der Toner T vor der Übertragung auf das Papier P eine negative Ladung aufweist, deren Menge geringfügig größer als Null ist, und deswegen muss für eine maximale Übertragungseffizienz die Ladungsmenge, die von der Übertragungsenergieversorgung zugeführt wird, geringfügig größer als die Ladungsmenge ausgeführt werden, die der Toner T aufweist.
Andererseits muss, wenn die Übertragung ohne ein Neutralisieren der Ladung, die von dem Toner T eingenommen wird, durchzuführen ist, ein elektrisches Feld, das stark genug ist, um die Bildkraft zu überwinden, erzeugt werden, und in diesem Fall ist ein extrem großes elektrisches Übertragungsfeld erforderlich. Wenn ein derart großes elektrisches Feld gebildet wird, werden, da die Ladungsmenge des Toners T, der an der Fotoleitertrommel 4 gehalten wird, nicht konstant ist, sondern über der Oberfläche der Fotoleitertrommel 4 variiert, Partikel des Toners T, die kleinere Ladungsmengen aufweisen, durch das elektrische Feld veranlasst, sich von der Fotoleitertrommel 4 zu trennen und an dem Papier P auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Übertragungsgebiets anzuhaften, wie in 5 gezeigt. Diese Trennung des Toners T verursacht Bilderzeugungsprobleme, wie etwa ein Tonerstreuen und ein Verschmieren des Tonerbildes.
In der ersten Ausführungsform wird beispielsweise, wenn der Toner T auf das Papier P übertragen wird, wie oben stehend beschrieben, eine Spannung von 1,3 kV angelegt, und ein Übertragungsstrom von ungefähr 6
wird von der Übertragungsenergi equelle zu der Übertragungswalze 9 zugeführt.
In der ersten Ausführungsform ist, da eine Spaltbreite 3 mm beträgt, und eine Länge ungefähr 22 cm beträgt, die Ladungs menge, die von dem Toner T eingenommen wird, der durch das Spaltgebiet läuft, Q1 = (–10 × 10^–6) × (1 × 10^–3) × 22 × 0,3 = –6,6 × 10^–8 (C).
Andererseits ist, da die Transportgeschwindigkeit des Papiers P 30 mm/sec ist, die Ladungsmenge, die von der Übertragungsenergiequelle zugeführt wird, Q2 = (6 × 10^–6) × 0,3/30 = 6 × (10 × 10^–8(C); somit ist Q1 geringfügig größer als Q2. Dementsprechend behält die Ladungsmenge des Toners T in dem Übertragungsabschnitt die negative Polarität bei und ist geringfügig größer als Null (d.h. bei 0,6 × 10^–8(C)), womit die größte Übertragungseffizienz erreicht wird und eine gute Übertragung sichergestellt wird.
Auf diese Weise kann, wenn die Ladungsmenge, die dem Papier P in dem Übertragungsabschnitt zuzuführen ist, geringfügig kleiner als die Ladungsmenge auszuführen ist, die der Toner T aufweist, eine gute Übertragung durch ein Neutralisieren der Ladungsmenge erreicht werden, die der Toner T aufweist. Überdies kann gemäß der Erfindung, da die Übertragung durch ein Neutralisieren der Ladungsmenge durchgeführt wird, die der Toner T aufweist, und dadurch die Bildkraft verringert wird, wie oben stehend beschrieben, das erforderliche elektrische Übertragungsfeld in der Stärke verringert werden, was das Erfordernis vermeidet, eine hohe Energie von der Übertragungsenergiequelle zuzuführen und Verringerungen in der Größe und der Anzahl von Komponenten der Energieversorgung erreicht, während die Zuverlässigkeit verbessert wird.
In der ersten Ausführungsform ist die Übertragungswalze 9 als die Übertragungseinrichtung aufgebaut, um eine Ladung zuzuführen, um die Ladung des Toners T zu neutralisieren, aber statt dessen kann eine getrennte Ladungszufuhreinrichtung bereitgestellt werden, um die Ladung des Toners T zu neutralisieren; jedoch ist ein Zuführen der Ladung unter Verwendung der Übertragungswalze 9, wie in der ersten Ausführungsform, vom Standpunkt einer Effizienz vorteilhafter und dient dazu, die Größe und die Anzahl von Komponenten der Vorrichtung zu verringern und die Zuverlässigkeit zu erhöhen, da eine getrennte Ladungszufuhreinrichtung nicht erforderlich ist.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform die Ladung neutralisiert, während die Polarität der Ladung des Toners T beibehalten wird. Andererseits neigt, wenn die Ladungsneutralisation durch ein Umkehren der Polarität der Ladung durchgeführt wird, d.h. wenn die Polarität der Ladung des Toners T umgekehrt wird, da die Ladung des Toners T die Polarität entgegengesetzt zu ihrer zugewiesenen Ladungspolarität annimmt, die Ladungscharakteristik dazu, instabil zu werden, wie es die Verteilung der Ladungsmenge tut, was beispielsweise innerhalb der Tonerschicht zu der Bildung von Gebieten führt, die eine Ladungspolarität entgegengesetzt zu der zugewiesenen Ladungspolarität aufzeigen, und was in Gebieten, wo der Toner gut übertragen wird, und in Gebieten resultiert, wo der Toner nicht gut übertragen wird.
Beispielsweise wird in der ersten Ausführungsform ein negativ geladener Toner verwendet, und der Toner wird neutralisiert, während die negative Polarität beibehalten wird. Wenn der Toner ausgeführt wird, seine zugewiesene Ladungspolarität nach der Neutralisierung beizubehalten, wie beschrieben, ist die Ladungscharakteristik des Toners sehr stabil.
Wenn jedoch die Ladung in diesem Zustand weiter zugeführt wird, wird der Toner vermutlich eine positive Ladung annehmen. In diesem Fall wird, da der Toner mit einer Polarität entgegengesetzt zu seiner zugewiesenen Ladungspolarität geladen wird, seine Ladungscharakteristik sehr instabil. Sicher zeigen bestimmte Teile die beabsichtigte positive Polarität auf, aber andere verbleiben negativ geladen, so dass die Verteilung seiner Ladungsmenge extrem ungleichmäßig wird und sich nicht stabilisiert. Wenn die Übertragung in diesem Zustand durchgeführt wird, werden manche Gebiet übertragen, aber andere nicht, in Abhängigkeit von der Polarität des Toners, was somit Ausfälle, Punkte und andere Probleme verursacht, die die Bildqualität verschlechtern.
Auf diese Weise sind Fälle vorhanden, wo der Toner üblicherweise gute Ladungscharakteristika, wenn er mit einer Polarität geladen wird, aber sehr instabile Ladungscharakteristika aufzeigt, wenn er entgegengesetzt geladen wird. In derartigen Fällen ist es vorzuziehen, die Ladung zu neutralisieren, während seine zugewiesene Ladungspolarität neutralisiert wird, wie in der ersten Ausführungsform verwirklicht.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform, die eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung betrifft, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben werden.
Während die erste Ausführungsform eine monochrome Bilderzeugungsvorrichtung behandelt ist, ist die Erfindung auch anwendbar auf eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung. In der zweiten Ausführungsform ist eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung vom Tandem-Typ durch ein paralleles Anordnen einer Mehrzahl von Bilderzeugungsabschnitten 8a bis 8d aufgebaut, die jeweils einen Bilderzeugungsabschnitt ausbilden, und Farbtoner, beispielsweise Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz für die jeweiligen Bilderzeugungsabschnitte 8a bis 8d verwenden. In 6 sind Übertragungswalzen 9a bis 9d, auf welche die Erfindung angewandt wird, gegenüberliegend zu den jeweiligen Bilderzeugungsabschnitten 8a bis 8d von Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz angeordnet, und eine Farbbilderzeugung wird auf der Grundlage von Bilddaten der jeweiligen Farben durchgeführt.
In 6 wird das Papier P elektrostatisch auf einem dielektrischen Band 25 gehalten, und in diesem Zustand zu dem Gebiet transportiert, wo die Entwicklereinheiten 8 und die Übertragungswalzen 9a bis 9d für die Erzeugung eines Farbbildes einander gegenüberstehen. Das dielektrische Band 25 wird über eine Antriebswalze 25a und eine angetriebene Walze 25b geleitet. Eine elektrostatische Ladung wird an die Oberfläche des Papiers P durch die Potentialdifferenz zwischen dem Potential der angetriebenen Walze 25b und dem Potential, das durch die Ladungsenergiequelle 6 an eine Ladungsbürste 26 angelegt wird, angelegt. Diese elektrostatische Ladung veranlasst das Papier P, elektrostatisch an dem dielektrischen Band 25 anzuhaften, und das Papier P wird befördert, wenn sich das dielektrische Band 25 mit der Drehung der Antriebswalze 25a bewegt.
Nachdem sämtliche Bilder auf das Papier P übertragen worden sind, wird das Papier P von dem dielektrischen Band 25 aufgrund der Krümmung der Antriebswalze 25a getrennt und zu dem Fixierungsabschnitt 19 transportiert, wo das Bild durch ein Erwärmen oder durch Druck fixiert wird.
Danach wird die Oberfläche des dielektrischen Bandes 25 durch eine Entladungsbürste 28 entladen, die mit einem Entladepotential von einer Ladungseliminierungs-Energiequelle 27 versorgt wird.
Hier kann ein Band, das eine elastische Schicht aufweist, als das dielektrische Band 25 verwendet werden.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform, die auch eine Farbbild-Erzeugungsvorrichtung betrifft, unter Bezugnahme auf 7 beschrieben werden.
In der dritten Ausführungsform sind Entwicklereinheiten 8, die vier Farbtoner von Gelb, Cyan, Magenta und Schwarz jeweils enthalten, um die Fotoleitertrommel 4 angeordnet. In der Farbbild-Erzeugungsvorrichtung der dritten Ausführungsform lädt die Ladewalze 29 das Papier P auf einen Pegel, der ausreichend ist, um das Papier P zu veranlassen, elektrostatisch an einer Trommel 30 anzuhaften, die eine elastische Schicht auf ihrer Oberfläche aufweist, und das Papier wird befördert, indem es elektrostatisch an der sich drehenden Trommel 30 gehalten wird. Wenn das Papier P das Gebiet erreicht, wo sich die Übertragungswalze und die Fotoleitertrommel 4 einander gegenüberstehen, werden Bilder auf der Fotoleitertrommel 4 sequentiell auf das Papier P übertragen; die Trommel führt die notwendige Anzahl von Umdrehungen aus, d.h. vier Umdrehungen, eine für jede der vier Farbtoner, um die Erzeugung des Farbbildes zu vervollständigen, und danach wird das Papier P getrennt und dem Fixierungsabschnitt 19 zugeführt, wo das Bild permanent auf das Papier P fixiert wird.
In dem Fall einer Farbbild-Erzeugungsvorrichtung, wie sie in der zweiten oder dritten Ausführungsform beschrieben ist, d.h. wenn Toner unterschiedlicher Arten verwendet werden, weisen die unterschiedlichen Arten von Tonern unterschiedliche Eigenschaften auf. Es ist deswegen zweckmäßig, geeignete Übertragungsbedingungen für jede Art eines Toners zu bestimmen, beispielsweise für die jeweiligen Übertragungsabschnitte, die den jeweiligen Arten von Tonern entsprechen, und eine Steuerung durchzuführen, so dass die gewünschte Übertragung durchgeführt werden kann.
Gemäß diesem Steuerverfahren ist es nicht wünschenswert, die Übertragungsbedingungen für sämtliche Bilderzeugungsabschnitte gleich auszuführen, aber beispielsweise in dem Fall der Farbbild-Erzeugungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, wird eine Übertragungsspannung von 1,3 kV an die Übertragungswalze 9a angelegt, die gegenüberliegend dem Bilderzeugungsabschnitt 8a angeordnet ist, während eine Übertragungsspannung von 1,4 kV an die anderen Walzen 9b bis 9d angelegt wird.
Auf diese Weise kann die Übertragungsspannung unter der Mehrzahl von Übertragungsabschnitten (Bilderzeugungsabschnitten) unterschiedlich ausgeführt werden. Ferner können die Härte, die Dicke, der Widerstand oder die dielektrische Konstante der elastischen Schicht der Übertragungswalze und ferner der Kontaktdruck der Übertragungswalze unter den unterschiedlichen Übertragungsabschnitten (Bilderzeugungsabschnitten) unterschiedlich ausgeführt werden; so zu verfahren, ist nicht unzweckmäßig vom Standpunkt aus, die Eigenschaften der Toner, die in den jeweiligen Bilderzeugungsabschnitten 8a bis 8d verwendet werden, am besten auszunutzen, und es ist vielmehr wünschenswert, den Aufbau und die angelegte Spannung gemäß der jeweiligen Toner, Übertragungsbedingungen, etc. zu variieren.
Ferner ist es in dem Fall der Farbbild-Erzeugungsvorrichtung der dritten Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, in dem Übertragungsprozess, der während den ersten und zweiten Umdre hungen durchgeführt wird, wünschenswert, beispielsweise die Zustände der angelegten Spannung gemäß den Eigenschaften der Toner, die zu übertragen sind, zu variieren; indem so verfahren wird, kann eine gute Bilderzeugung erreicht werden, da die gewünschten Übertragungscharakteristika ohne ein Verschlechtern der Eigenschaften der jeweiligen Farbtoner erhalten werden können.
Andererseits ist, wenn die Farbtoner, die verwendet werden, in ihren Eigenschaften ähnlich sind, oder wenn eine ausreichende Spanne für die Spannung, die für die gewünschte Steuerung verwendet wird, oder für den Aufbau der Übertragungswalze, etc. zugelassen werden kann, die Gesamtheit oder ein Teil der Übertragungsbedingungen des Aufbaus der Übertragungswalze gleich für die Bilderzeugsabschnitte ausgeführt, die den jeweiligen Farben entsprechen. Es ist wünschenswert, dass eine Steuerung so durchgeführt wird, dass die Gesamtheit oder ein Teil der Übertragungsbedingungen, wie etwa die Übertragungsspannung, gleich ausgeführt werden kann; in diesem Fall können die Größe und die Anzahl von Komponenten der Energieversorgungen oder der Übertragungswalzen, die verwendet werden, verringert werden, womit die Kosten verringert werden, während die Zuverlässigkeit erhöht wird.
Die zweiten und dritten Ausführungsformen haben den Aufbau behandelt, der Tonerbilder direkt auf das Papier P überträgt, aber die Erfindung ist nicht auf diesen bestimmten Aufbau beschränkt; beispielsweise kann die Erfindung auch sehr effektiv angewandt werden, wenn ein indirektes Übertragungssystem eingesetzt wird, das ein Zwischenübertragungsmedium verwendet, beispielsweise dann, wenn Tonerbilder von der Fotoleitertrommel auf das Zwischenübertragungsmedium oder von dem Zwischenübertragungsmedium auf Blankopapier oder dergleichen übertragen werden.
Obwohl die Ausführungsformen beschrieben worden sind, indem ein Beispiel herangezogen wurde, in welchem der Toner als der Entwickler verwendet worden ist, kann Tinte oder dergleichen als der Entwickler verwendet werden. Überdies kann der Aufbau so ausgelegt werden, dass die Schritte bis zu der Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes unter Verwendung des Ionenflussprozesses durchgeführt werden. Das heißt, dass der Bilderzeugungsabschnitt aufgebaut sein kann, eine Ionenquelle, wie etwa eine Corona-Ladeeinheit, einzuschließen. In diesem Fall können auch die gleichen Wirkungen und Vorteile, die mit den obigen Ausführungsformen erreicht wurden, erhalten werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass die Bilderzeugungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auf Druckabschnitte in digitalen Kopiergeräten und Faxgeräten, wie auch auf digitale Drucker, Plotter, etc. angewandt werden kann.

Claims

Übertragungsverfahren, umfassend die Schritte: Erzeugen eines Bilds mit einem Entwickler, der mit einer vorbestimmten Polarität geladen ist, auf einem Bildträger; Zuführen einer Ladung von einer Übertragungswalze, um die Ladung des Entwicklers zu neutralisieren, während die vorbestimmte Polarität des Entwicklers gehalten wird; Übertragen des Bilds auf ein Aufzeichnungsmedium unter Verwendung der Übertragungswalze, wobei die Übertragungswalze und der Bildträger gegenüberliegend angeordnet sind, um eine Spaltfläche zu bilden, wobei die Übertragung unter Verwendung eines elektrischen Felds erreicht wird, das von der Übertragungswalze gebildet wird, wobei die Menge einer Ladung (Q1), über die der Entwickler verfügt, der durch die Spaltfläche läuft, größer als die Menge einer Ladung (Q2) ist, die von der Übertragungswalze zugeführt wird, während die vorbestimmte Polarität des Entwicklers aufrechterhalten wird, wobei die Menge einer Ladung (Q2), die von der Übertragungswalze zugeführt wird, durch die Menge einer Ladung (Q1) des Entwicklers auf dem Bildträger bestimmt wird, die aus einer Spaltbreite und einer Spaltlänge in der Übertragungsfläche und der Ladung pro Einheitsfläche des Toners berechnet wird, die aus der Ladungsmenge pro Einheitsmasse des Toners und der Rate bestimmt wird, bei welcher der Toner dem Bildträger für eine Entwicklung zugeführt wird, wobei die Ladung (Q2) aus einem Übertragungsstrom, einer Spaltbreite und der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums berechnet wird, wobei eine Größe des zugeführten Stroms derart ist, die Neutralisation zu erreichen.
Übertragungsverfahren nach Anspruch 2, wobei das Bild eine Mehrzahl von Farben umfasst, wobei eine Menge einer zugeführten Ladung für jede Entwicklerfarbe bestimmt wird.