PL99375B1 - Kopiarka elektrofotograficzna - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest kopiarka elektrofotograficzna.Wiele kopiarek elektrofotograficznych jest projektowanych do przeprowadzania procesu elektrostatyczne¬ go, w którym przewodzacemu podlozu, z nalozona na nim fotoprzewodzaca warstwa izolacyjna, jest nadawany elektrostatycznie obraz przez poczatkowo jednolite ladowanie jego powierzchni, a nastepnie poddawanie nalado¬ wanej powierzchni pewnemu wzorowi aktywujacego promieniowania elektromagnetycznego, takiego jak swiatlo.Wzór promieniowania rozprasza selektywnie ladunki elektrostatyczne na fotoprzewodzacej powierzchni w obszarach oswietlanych, wytwarzajac utajony obraz elektrostatyczny w powierzchniach nie oswietlanych. Uta¬ jony obraz elektrostatyczny zostaje wywolany dla utworzenia obrazu widzialnego przez osadzanie na nim wywo¬ lywaczy za pomoca wielu sposobów wywolywania, z których najbardziej powszechne jest wywolywanie kaska¬ dowe, w którym na obraz utajony rzucany jest wywolywacz staly. Materialy wywolywaczy stalych sa zazwy¬ czaj zestawami dwuskladnikowymi zawierajacymi drobne czastki pigmentowe, powszechnie nazywane „tone¬ rem" i stosunkowo grubsze, wieksze kulki, powszechnie nazywane „kulkami nosnikowymi". Wywolany obraz tonerowy zostaje przeniesiony na ostateczne podloze, takie jak gladki papier, przez przenoszenie elektrostatycz¬ ne, stykanie dociskowe lub winny sposób. Po przeniesieniu, obraz tonerowy jest wtapiany lub utrwalany na docelowym podlozu za pomoca podgrzewania, pary rozpuszczalnika, pokrywaniu utrwalaczem itd.Korzystne jest posiadanie takich kopiarek wyzej opisanego typu, które wytwarzaja kopie szybko, lecz dotychczas dostepne kopiarki elektrofotograficzne o duzych predkosciach maja pewna ilosc cech, które nalezy zmienic. Znane kopiarki o duzych predkosciach sa duzymi urzadzeniami, zuzywajacymi duze ilosci energii. Poza tym, uzyskiwane w takich urzadzeniach kopie wykazuja obnizona jakosc, w szczególnosci w odniesieniu do tla.Korzystne jest wytwarzanie kopii o jak najmniejszych poziomach tla, tj. wywolywacza o obszarach bezobrazo- wych, lecz nie jest to mozliwe przy wiekszosci urzadzen o duzych predkosciach.Celem wynalazku jest skonstruowanie kopiarki elektrofotograficznej, o zwartej budowie, wytwarzajacej szybko kopie wysokiej jakosci i wymagajacej mniejszych ilosci energii anizeli jest to typowe dla kopiarek o du¬ zych predkosciach. Cel wynalazku zostal osiagniety przez zaprojektowanie kopiarki elektrofotograficznej, która2 99 375 im kaskadujace wywolujace srodki do kaskadowania wywolywacza elektroskopowego na utajony obraz elektro¬ statyczny, które zawieraja czesc ustawiona scisle kolo powierzchni bebna fotoprzewodzacego i okreslajaca waska strefe wywolywania miedzy ta czescia i powierzchnia bebna. Czesc ta ma szorstka powierzchnie umieszczona naprzeciwko powierzchni bebna fotoprzewodzacego w wyniku czego zarówno gestosc wywolawcza jak i jego predkosc promieniowa wzrastaja w miare jak wywolywacz kaskaduje poprzez waska strefe wywolywania elasto¬ merowym elektrostatycznym posrednim pasem przenoszacym tak umieszczonym by usuwac z powierzchni bebna wywolany pigmentowany obraz. Kopiarka ma promiennikowe srodki grzejne do nagrzewania pigmentowa- nego obrazu na elektrostatycznym pasie przenoszacym, oraz srodki do transportu papieru dla zetkniecia papieru z nagrzanym pigmentowanym obrazem na pasie przenoszacym, w wyniku czego obraz jest przenoszony na papier i z tym papierem stapiany. Srodki do transportu papieru obejmuja równiez srodki, które stwarzaja wydluzona strefe styku pasa przenoszacego z papierem po przeniesieniu pigmentowanego obrazu na papier.Do wytwarzania obrazu elektrostatycznego uzywany jest czlon fotoprzewodzacy, który korzystnie stanowi beben o stosunkowo malej srednicy. Wywolywanie jest przeprowadzane za pomoca urzadzenia wywolujacego o wysokiej wydajnosci, korzystnie w zmodyfikowanym urzadzeniu do wywolywania kaskadowego, które jest ustawione na drodze normalnego przeplywu wywolywacza, a zwlaszcza w taki sposób, ze predkosc promienio¬ wa czastek tonera jest zwiekszona w stosunku do predkosci w zwyklych urzadzeniach do wywolywania kaskado¬ wego. Wywolany obraz tonerowy zostaje przeniesiony z bebna fotoprzewodzacego za pomoca posredniczacego pasa elastomerowego. Uzyskiwana jest bardzo dobra wydajnosc cieplna przez wykonanie pasa o malej pojemno¬ sci cieplnej, przez stosowanie grzejnika promiennikowego i przez przewidzenie ukladu przenoszenia papieru, który utrzymuje stycznosc pomiedzy pasem i papierem w ciagu stosunkowo dlugich okresów czasu. Polaczenie urzadzenia do wywolywania o wysokiej sprawnosci, w szczególnosci nadajacego wywolywaczowi znaczne skla¬ dowe promieniowe predkosci, wraz z elastomerowym pasem przenoszacym, w szczególnosci wykonanym z kau¬ czuku silikonowego, fluoroelastomerów lub im równowaznych, daje kopie o krancowo slabym tle.Przedmiot wynalazku zostal uwidoczniony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym przedstawio¬ no kopiarke elektrofotograficzna, w której zastosowano zmodyfikowany uklad do wywolywania kaskadowego z termicznie wydajnym ukladem do przenoszenia, spiekania i przeprowadzania papieru schematycznie.Na rysunku jest przedstawiony fotoprzewodzacy beben 10, zlozony z przewodzacego, metalowego podlo¬ za 11, korzystnie z aluminium, pokrytego na powierzchni zewnetrznej fotoprzewodzaca, izolacyjna warstwa 12, ze szklistego selenu. Beben 10 obraca sie wokól swej osi i zostal pokazany jako obracajacy sie w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu wskazówek zegara lub w kierunku „z góry".Przewidziane jest stanowisko oczyszczania 20 do usuwania pozostalosci tonera z fotoprzewodzacego bebna przed rozpoczeciem kazdej sekwencji obrazowania. Stanowisko oczyszczania 20 zawiera oczyszczajaca szczo¬ tke futrzana 21, zamontowana na przesuwnym elemencie 22 w taki sposób, ze szczotka moze byc odsuwana.Na powierzchni bebna 10 formowany jest jednolity ladunek elektrostatyczny za pomoca stanowiska 30 ladowania koronowego. Stanowisko to zawiera element koronujacy 31, który jest elektrycznie dolaczony do zródla .energii, takiego jak bateria 32 i do ziemi. Jednolicie naladowany beben 10 przechodzi nastepnie przez stanowisko obrazowania 40. Zródla swiatla 41 oswietlaja obrazowany oryginal 42 poprzez obrazujaca soczewke 43 i szczeline 44, dla uformowania utajonego obrazu elektrostatycznego oryginalu na powierzchni fotoprzewo¬ dzacego bebna 10. Moze byc równiez zastosowany wybierczy uklad optyczny, lecz zalecane jest zachowanie zwartej budowy ukladu optycznego.* Kopiarka przedstawiona na rysunku ma zwarta budowe. Utrzymano jej stosunkowo male rozmiary przez zastosowanie fotoprzewodzacego bebna o malej srednicy. Beben moze miec srednice korzystnie 12,7 cm, która jest potrzebna do przenoszenia typowych oryginalów, np. stron maszynowych o wymiarach 21,6X28 cm. Ponie¬ waz beben jest maly, dla szybkiego wytwarzania kopii musi on byc obracany ze stosunkowo duza szybkoscia co oznacza, ze beben musi poruszac sie z predkoscia okolo 25,4 cm/s lub wieksza. Z powodu krótszej strefy wywolywania i wiekszej predkosci bebna, wymagane sa uklady wywolywania o wysokiej sprawnosci. Dla za¬ pewnienia takich wysokich sprawnosci wywolywania zmodyfikowano urzadzenie do wywolywania kaskadowe¬ go.Urzadzenie 50 do wywolywania kaskadowego zawiera komore 51 z wewnetrznym pionowym przenosni¬ kiem kubelkowym, który tworzy zamkniety pas 52 majacy na sobie kubelki 53. Wywolywacz elektrostatyczny jest podnoszony z czesci zbiornikowej 54 w kubelkach 53 do pewnego punktu w górnej czesci bebna 10, a naste¬ pnie zrzucany na powierzchnie bebna za pomoca prowadnicy 55. Wywolywacz spada na beben 10, czastki tonera oddzielaja sie od ziaren nosnika i osiadaja na powierzchni bebna zgodnie ze znajdujacym sie na niej utajonym obrazem elektrostatycznym, tworzac w ten sposób widzialny obraz tonerowy. Zbedny wywolywacz jest prowadzony z powrotem do zbiornika 54 przez prowadnice 56. Polaryzowana elektroda wywolujaca 57 ma99 375 3 chropowata powierzchnie, która moze byc uformowana przez radelkowanie powierzchni elektrody lub inne uformowanie na niej zgrubien. Ta chropowata powierzchnia jest ustawiona na normalnej drodze przeplywu wywolywacza i w szczególnosci przyczynia sie do zwiekszania predkosci promieniowej tonera poprzez strefe wywolywania dla spowodowania wiekszej wydajnosci urzadzenia wywolujacego.Moga byc uzywane inne urzadzenia wywolujace o duzej predkosci i wysokiej wydajnosci, przy czym istotnym parametrem jest wydajnosc wywolywania. Moga byc wykorzystywane uklady wywolujace jak szczotki magnetyczne, szczotki futrzane, uklady do wywolywania fluidyzacyjnego, urzadzenia do wywolywania kaskado¬ wego zmodyfikowane przez zastosowanie pasów ruchomych, urzadzenia do wywolywania kaskadowego odgórne¬ go.Stanowisko 60 przenoszenia i spiekania jest zaprojektowane tak, aby kopiarka miala zwarta budowe, aby zapewnialo ono zwiekszona sprawnosc cieplna, a przez to zmniejszalo ogólne zapotrzebowanie na energie przez kopiarke oraz aby wytwarzane byly czyste kopie o niskim poziomie tla. Posredniczacy pas przenoszacy 61 jest nalozony tak, ze przesuwa sie w zamknietej petli dokola rolek 62, 63, 64, 65, 66 i 67. Pas 61 jest napedzany przez odpowiednie elementy, jak motor 68, który jest polaczony i napedza rolke 67 w kierunku ruchu wskazó¬ wek zegara. Rolka 62 moze byc nastawiana przez naciagowa sprezyne 69 dla likwidowania luzu powstajacego w posredniczacym pasie przenoszacym 61, powodowanego przez zmiany wymiarów wskutek zmian temperatury lub innych. Rolka 62 jest korzystnie wykonana równiez z twardej gumy, która wykazuje uplywnosc elektryczna, wskutek czego tlowe ladunki elektryczne zebrane na pasie 61, takie jak ladunki tryboelektryczne nagromadzone pomiedzy którakolwiek z rolek a pasem, zostaja rozproszone oczywiscie przed zetknieciem pasa z fotoprzewo- dzacym bebnem 10.Przenoszenie jest dokonywane w Ti, to jest w punkcie, w którym pas 61 dotyka fotoprzewodzacego bebna . Przenoszenie jest sterowane przez rolke przenoszenia 70, która jest umieszczona od tylu przenoszacego pasa 61 w taki sposób, ze moze ona byc przesuwana i odsuwana przez naciagowa sprezyne nastawcza 71.Papier 72 jest podawany z rolki 73 na papier i doprowadzany do stycznosci z obrazem tonerowym na pasie 61 przez prowadzace rolki 74 i 75, dzialajace we wspólpracy z rolkami 65 i 66 pasa. Strefa stykania pasa i papieru jest umyslnie wydluzona, aby papier 72 wchlanial cieplo z pasa 61 i przenosil je na zewnatrz kopiarki.Dokladna dlugosc tej wydluzonej strefy zalezy od wielu czynników, takich jak predkosc przesuwania papieru i pasa, jednak ogólnie powinna ona byc wystarczajaca do utrzymywania pasa i papieru w stycznosci w ciagu czasu co najmniej 0,5 sekundy.Cieplo jest doprowadzane w sposób selektywny do obrazu tonerowego na pasie 61 za pomoca promienni¬ kowego grzejnika 80. Promiennikowy grzejnik 80 sklada sie z dwu promiennikowych lamp grzejnych 81, otoczo¬ nych przez oslone cieplna 82, która jest odpowiednio izolowana oraz przesuwna oslone 83. Przesuwna oslona 83 moze byc ustawiana bezposrednio pod lampami 81 gdy kopiarka znajduje sie wstanie gotowosci do pracy, dzieki czemu do lamp 81 moze byc doprowadzana mniejsza ilosc energii przy równoczesnym utrzymywaniu w komorze wysokiej temperatury. Przy rozpoczynaniu kopiowania przesuwna oslona 83 jest odsuwana w lewo, przy którfcj to pozycji lampy 81 promieniuja cieplo na pas 61 i kopiowanie moze byc rozpoczete. Poniewaz w stanie gotowosci do pracy w komorze jest utrzymywana podwyzszona temperatura, kopiowanie moze rozpo¬ czynac sie natychmiast, nawet jesli lampy nie otrzymaly pelnego zasilania.Stanowisko 60 przenoszenia i spiekania jest tak zaprojektowane, aby zapewnialo rodzaj wydajnosci ter¬ micznej wymagany w urzadzeniach do szybkiego kopiowania duzych ilosci energii zasilajacej. Posredniczacy pas przenoszacy 61 jest wykonany z wlasciwych materialów na przyklad w stosunkowo cienkich warstwach, aby zapewnic mala pojemnosc cieplna pasa, to jest ponizej okolo 3,1 XlO"3 cal/cm2 /°C. Pochlanianie ciepla w pod¬ lozu pasa 61 moze zostac wyeliminowane lub znacznie zmniejszone przez pokrycie go cienka warstwa odbijajaca, na przyklad z aluminium. Powierzchnia przenoszaca pasa 61 moze byc wykonana z wielu materialów, korzystnie z kauczuku silikonowego i niektórych fluoroelastomerów. Typowy pas jest wykonany z podloza polimidowego o grubosci 0,0127—0,127 mm pokrytego odbiciowa warstwa aluminium o grubosci 300 angstremów i powierzch¬ nia przenoszaca z kauczuku silikonowego o grubosci 2,54-254 mikrometrów.Pasy przenoszace wykazuja wlasciwosci powierzchniowe, dla skutecznego przenoszenia tonera. Powierzch¬ nia jest gladka i wykazuje dobre wlasciwosci zwolnieniowe (np. energia powierzchniowa mniejsza od 40 dyn na centymetr) i ma wlasciwa twardosc (np. okolo 3 do 70jednostek twardosci na skali A Shore'a).Uklad spiekajacy 80 równiez przyczynia sie do ogólnej sprawnosci termicznej kopiarki. Wybrany zostal promiennikowy uklad spiekajacy, poniewaz cieplo promiennikowe wykazuje tendencje do selektywnego ogrze¬ wania tonera na powierzchni pasa 61. Poza tym, przesuwana oslona 83 pozwala na zuzywanie przez urzadzenie mniejszej ilosci energii w stanie gotowosci do pracy, a zarazem na wytwarzanie kopii natychmiast po starcie, poniewaz oslona 83 w pozycji zamknietej zachowuje cieplo w komorze lampowej.4 99 375 Sprawnosc termiczna jest równiez wprowadzona do ukladu przesuwania papieru, poniewaz papier wycho¬ dzacy z urzadzenia dziala jako element pochlaniajacy cieplo. Dlatego papier i pas sa utrzymywane w stycznosci wciagu znacznego okresu czasu. Poza odprowadzaniem niepozadanego ciepla poza urzadzenie, to przedluzone stykanie powoduje odprowadzanie ciepla znajdujacego sie w pasie, co eliminuje przenoszenie ciepla z powrotem do fotoprzewodzacego bebna 10 w punkcie Ti.Moga byc wykorzystywane inne modyfikacje lub inne uklady przenoszace i spiekajace, jezeli tylko zape- * wniaja one opisany tu rodzaj sprawnosci cieplnej. Przykladowo, przedstawione przenoszenie w Tj jest uzyskiwa- * ne przez stykanie dociskowe pomiedzy pasem 61 a bebnem 10. Jednakze moze byc stosowane przenoszenie elektrostatyczne, które w pewnych przypadkach moze byc korzystne poniewaz moze byc zapewniona cienka przestrzen powietrzna dla izolowania fotoprzewodzacego bebna 10 od przenoszenia powrotnego ciepla. Moga byc równiez przewidywane inne uklady spiekajace, jak uklady spiekania mikrofalowego, które zapewniaja selek¬ tywne przenoszenie ciepla do tonera oraz inne ogólne wspólczynniki sprawnosci cieplnej. Jako docelowy mate¬ rial utrzymujacy przedstawiono papier, który jest uzywany najbardziej powszechnie, jednak w miejsce papieru moze byc stosowane inne podloze docelowe.Opisana tu kopiarka moze pracowac z zachowywaniem obrazu, to znaczy z jednego naswietlenia moze byc wykonywanych wiele kopii. Ten sposób pracy stanowi dodatkowy cel wykonania kopiarki o duzej predkosci i jednoczesnie zwartej budowie. PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Kopiarka elektrofotograficzna zawierajaca obrotowy beben z nalozona nan fotoprzewodzaca powierzch¬ nie izolacyjna, srodki do nakladania na powierzchnie bebna jednostajnie rozlozonego ladunku elektrostatyczne¬ go, srodki do wystawiania jednostajnie rozlozonego ladunku elektrostatycznego na dzialanie obrazu swietlnego oryginalu przez co na powierzchni bebna tworzy sie utajony obraz elektrostatyczny oryginalu, znamien¬ na t y m, ze ma kaskadujace wywolujace srodki (50) do kaskadowania wywolywacza elektroskopowego na utajony obraz elektrostatyczny, które zawieraja czesc (57) ustawiona scisle kolo powierzchni bebna fotoprzewo¬ dzacego i okreslajaca waska strefe wywolywania miedzy ta czescia i powierzchnia bebna, przy czym czesc ta ma szorstka powierzchnie umieszczona naprzeciwko powierzchni bebna fotoprzewodzacego (20) w wyniku czego zarówno gestosc wywolywacza jak i jego predkosc promieniowa wzrastaja w miare jak wywolywacz kaskaduje poprzez waska strefe wywolywania, elastomerowym elektrostatycznym posrednim pasem przenoszacym (61) tak umieszczonym by usuwac z powierzchni bebna (10) wywolany "pigmentowany obraz, promiennikowe srodki grzejne (80) do nagrzewania pigmentowanego obrazu na elektrostatycznym pasie przenoszacym (61), oraz srodki do transportu papieru (73, 74, 75) dla zetkniecia papieru (72) z nagrzanym pigmentowanym obrazem na pasie przenoszacym (61) w wyniku czego obraz jest przenoszony na papier i z tym papierem stapiany, przy czym srodki do transportu papieru obejmuja równiez srodki (74, 75), które stwarzaja wydluzona strefe styku pasa przenoszacego (61) z papierem (72) po przeniesieniu pigmentowanego obrazu na papier.
2. 2. : Kopiarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze srodki do nanoszenia wywolywacza elektrostopo- wego zawieraja zmodyfikowany uklad wywolywania kaskadowego, któty interferuje w strefie wywolywania z kaskadowym strumieniem wywolywacza dla zwiekszenia skladowych promieniowych predkosci czasteczek wywolywacza.
3. 3. Kopiarka wedlug zastrz. 2, znamienna tym, ze zmodyfikowany uklad wywolywania kaskadowe¬ go (50) obejmuje elektrode wywolujaca (57) umieszczona w malej odleglosci od powierzchni bebna (10), która to elektroda ma szorstka powierzchnie skierowana w strone bebna.
4. 4. Kopiarka wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze czesc ustawiona scisle kolo powierzchni bebna fotoprzewodzacego jest elektroda wywolujaca (57).
5. 5. Kopiarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze posredni pas przenoszacy (61) stanowi wzglednie cienki, silikonowy, elastomerowy pas przenoszeniowy, którego pojemnosc cieplna jest mniejsza od okolo 3,1 • 10"3 cal/cm2/°C.
6. 6. Kopiarka wedlug zastrz. 1,znamienna tym, ze ma beben obrotowy (10) z naniesionym obrazem elektrostatycznym, który ma byc wywolany przez naniesienie nan czasteczkowego materialu wywolujacego; wydluzona plyte wywolujaca (57) umieszczona w sasiedztwie bebna dla stworzenia szczeliny powietrznej zawie¬ rajacej wywolywacz czasteczkowy, przy czym plyta wywolujaca ma z nia skojarzone srodki (58) dla czesciowej zamiany ruchu stycznego czasteczkowego materialu wywolujacego przechodzacego przez szczeline powietrzna w ruch promieniowy, posredni elastomerowy pas przenoszacy (61) odbierajacy wynikowy obraz pigmentowy99375 5 wytworzony na bebnie, oraz srodki (73, 74, 75), które wywolany obraz przenosza z posredniego pasa przenosze- niowego (61) na jeden lub kilka arkuszy odbiorczych (72).
7. 7. Kopiarka wedlug zastrz. 6, z n a m i e n n a t y m, ze plyta wywolujaca ma wystepy (58) dla dokona¬ nia zamiany ruchu.
8. 8. Kopiarka wedlug zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, ze elastomerowy pas przenoszacy (61) jest wykonany z gumy silikonowej i fluoroelastomerów. -' CS PL