DE69014411T2 - Aufzeichnungsgerät. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät der im Oberbegriff von Anspruch 1 definierten Art zum Entwickeln eines auf einem Bildaufnahmekörper, wie einem Photorezeptor, erzeugten elektrostatischen Latentbilds und zum Aufzeichnen des entwickelten Bilds auf einem Übertragungsmaterial oder -medium, wie einem Papier(blatt).
• Herkömmliche Aufzeichnungsgeräte dieser Art umfassen elektrophotographische Vorrichtungen, elektrostatische Drucker usw.. Bei den herkömmlichen Geräten wird ein elektrostatisches Latentbild auf einem Photorezeptor erzeugt; anschließend wird ein Entwickler(mittel) elektrostatisch an das Latentbild angetragen, wobei ein Entwicklerbild erzeugt wird, das sodann durch Übertragung auf Papier aufgezeichnet wird. Nach der Bildübertragung verbleiben das elektrostatische Latentbild und nicht übertragene Teilchen des Entwicklers am Photorezeptor; der Restentwickler wird mittels einer Reinigungseinheit entfernt, worauf das Latentbild mittels einer Entladungsvorrichtung beseitigt wird.
• In den letzten Jahren hat sich ein zunehmender Bedarf nach solchen Aufzeichnungsgeräten in kompakterer Form ergeben. In diesem Zusammenhang ist z.B. in der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung 47-11538 ein Verfahren offenbart, nach dem ein Aufzeichnungsgerät unter Verwendung einer Vorrichtung, die sowohl als Entwicklungs- als auch als Reinigungsvorrichtung dient, in seinen Abmessungen verkleinert wird. Nach diesem Verfahren wird ein elektrostatisches Latentbild bei einem ersten Durchgang einer Photorezeptortrommel durch die Entwicklungsvorrichtung entwickelt, während bei einem zweiten Durchgang der Trommel durch die Entwicklungsvorrichtung ein nach der (Bild-)Übertragung zurückbleibendes Restbild beseitigt wird.
• Da jedoch der Reinigungsvorgang erfolgt, während die Photorezeptortrommel einen zweiten Durchlauf durch die Entwicklungsvorrichtung durchführt, ist die Aufzeichnungsgeschwindigkeit halbiert; die Aufzeichnungsfläche kann dabei nicht größer sein als die Fläche der gesamten Umfangsfläche der Trommel. Um eine größere Aufzeichnungsfläche zu erhalten, muß daher die Photorezeptortrommel unweigerlich mit vergleichsweise großen Abmessungen ausgeführt sein, so daß sich das Gerät nicht zufriedenstellend in seiner Größe verkleinern läßt.
• Die US-PS 3 649 262 offenbart andererseits ein Verfahren, bei dem eine Senkung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit durch Verwendung einer Entwicklungsvorrichtung vermieden wird, die beim Entwickeln eines elektrostatischen Latentbilds den Restentwickler zu beseitigen vermag.
• Bei diesem Verfahren erfolgen jedoch das Aufladen der Photorezeptortrommel, die Erzeugung des elektrostatischen Latentbilds und das Entwickeln, während das Restbild nach dem Übertragungsvorgang auf der Trommel verbleibt. Im Aufladevorgang werden mithin das Latentbild und das Entwickler(mittel)bild, die auf der Photorezeptortrommel verblieben sind, unvorhergesehen aufgeladen, worauf die nächste Bildbelichtung vorgenommen wird. Infolgedessen können eine gleichmäßige Aufladung und eine zufriedenstellende Erzeugung des elektrostatischen Latentbilds nicht gewährleistet werden, und das Restbild vom vorhergehenden Prozeß wird in Überlagerung als sog. Geisterbild entwickelt. Das erhaltene Bild ist daher nicht klar. Eine solche Erscheinung kann speziell dann auftreten, wenn der solide oder durchgehende Bereich des Bilds (in welchem das Entwicklerbild über eine weite Fläche verteilt ist) das Restbild vom vorherigen Prozeß überlappt. Außerdem kommt es zeitweilig vor, daß ein Restentwicklerbild, ebenso wie das elektrostatische Rest-Latentbild selbst, als Folge ungenügender Reinigung als ein Restbild zurückbleibt und in manchen Fällen auf das Papier(blatt) übertragen werden kann.
• Die herkömmlichen Aufzeichnungsgeräte vermögen somit keine klaren Bilder zu liefern, und sie erlauben auch keinerlei Verkleinerung ihrer Größe bzw. Abmessungen.
• Aus der DE-A-3 706 873 ist ein Bilderzeugungsgerät bekannt, das ein reinigerloses Entwicklungssystem, wie es im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, umfaßt. Das bekannte Gerät umfaßt auch eine Entwicklungseinheit mit einer Entwicklungsrolle, welche gleichzeitig die Entwicklungsfunktion und auch die Tonerbeseitigung ausführt und so positioniert ist, daß zwischen der Entwicklungsrolle und einem Bildträger- oder -aufnahmekörper ein Spaltabstand vorhanden ist. Diese bekannte Konstruktion ist ausgelegt zur Vermeidung der Nachteile der früheren Reinigungsverfahren oder -methoden, bei denen eine Reinigungsvorrichtung mit dem Bildaufnahmekörper in Berührung gehalten wird, wodurch ein Abrieb der Trommeloberfläche sowie eine Verschlechterung von Rildgüte und Lebensdauer hervorgerufen werden.
• Die EP-A-0 313 363 beschreibt die Konstruktion einer Übertragungsrolle als frühere Entwicklung der Anmelderin dieser Erfindung, nicht aber die Kombination dieser Übertragungsrolle mit einem reinigerlosen Entwicklungssystem.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Bilderzeugungsgeräts verkleinerter Größe, das klare und deutliche (scharfe) Bilder zu liefern vermag.
• Gegenstand dieser Erfindung ist ein Bilderzeugungsgerät, umfassend: eine Einrichtung zum Aufladen eines drehbaren Bildaufnahmekörpers, eine Einrichtung zum Erzeugen eines Latentbilds auf dem mittels der Aufladeeinrichtung aufgeladenen Bildaufnahmekörper, eine Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung zum Entwickeln des Latentbilds mit einem Einkomponenten- Entwickler(mittel) und zum Beseitigen des auf dem Bildaufnahmekörper zurückbleibenden Entwicklers (von ersterem) während der Entwicklung des Latentbilds, eine Einrichtung zum Übertragen des auf dem Bildaufnahmekörper entwickelten Bilds auf einen Aufzeichnungsträger und eine zwischen der Übertragungseinrichtung und der Aufladeeinrichtung vorgesehene Einrichtung, um den nach der Übertragung des entwickelten Bilds mittels der Übertragungseinrichtung auf dem Bildaufnahmekörper verbliebenden Einkomponenten-Entwickler umzuordnen, d.h. in einen ungeordneten Zustand zu bringen, und damit den Entwickler unlesbar oder musterfrei zu machen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung umfaßt: eine integrierte Entwicklungs- und Reinigungsrolle mit einer elastischen Schicht und einer leitfähigen Schicht, aus einem Gemisch aus Polyurethanharz und 10 - 30 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs geformt, zum Mitnehmen oder Transportieren des Einkomponenten- Entwicklers auf einen belichteten Bereich des Bildaufnahmekörpers und zum gleichzeitigen Entfernen von Restentwickler vom gleichen belichteten Bereich des Bildaufnahmekörpers und eine Einrichtung zum Drehen der Entwicklungs- und Reinigungsrolle, so daß diese über eine vorbestimmte Kontakt- oder Anlagebreite in Gleitberührung mit dem Bildaufnahmekörper steht, sowie eine Einrichtung zum Ausüben einer linearen Belastung in einem Bereich von 20 - 150 g/cm auf die Entwicklungs- und Reinigungsrolle zwecks Erzeugung einer Reibungskraft zwischen dem Einkomponenten-Entwickler und dem Restentwickler, um damit die Reinigung des Bildaufnahmekörpers vom Restentwickler zu verbessern, und die Übertragungseinrichtung das entwickelte Bild auf dem Bildaufnahmekörper auf den Aufzeichnungsträger überträgt, indem sie den Aufzeichnungsträger in Andruckberührung mit dem Bildaufnahmekörper bringt, und ein elastisches und leitfähiges Übertragungselement, geformt aus einem Gemisch aus Polyurethanharz und 10 - 30 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs, aufweist.
• Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
• Fig. 1 eine Schnittansicht eines Aufzeichnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2 eine Schnittansicht einer beim Aufzeichnungsgerät nach Fig. 1 vorgesehenen Entwicklungs- oder Übertragungsrolle,
• Fig. 3 eine graphische Darstellung des Bereichs, in welchem ein zufriedenstellender Übertragungswirkungsgrad mittels einer Übertragungsrolle erzielt wird.
• Fig. 4 eine graphische Darstellung des Bereichs, in welchem ein zufriedenstellender Übertragungswirkungsgrad bei Verwendung einer herkömmlichen, nach dem Koronaentladungsprinzip arbeitenden Übertragungs- Aufladeeinheit erreicht wird, und
• Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der an die Übertragungsrolle angelegten Spannung und der (dem) Leistung bzw. Wirkungsgrad der Übertragung eines auf einer Photorezeptortrommel erzeugten Tonerbilds.
• Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
• Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Aufzeichnungsgeräts gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Wie aus dieser Figur hervorgeht, ist eine Photorezeptortrommel 1 im wesentlichen im Zentrum eines Gehäuses H des Aufzeichnungsgeräts angeordnet und in der durch einen Pfeil A bezeichneten Richtung drehbar. Die Photorezeptortrommel 1 besteht aus einem photoleitenden Material, wie einem organischen Photoleiter (OPC), und sie ist von einer Aufladeeinheit 2, einer Laservorrichtung 3, einer Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4, einer Übertragungsrolle oder -walze 5, einer Entladungslampe 6 und einer Unordnungs- bzw. Umordnungsvorrichtung 7 (zur Herstellung eines ungeordneten Zustands) umgeben.
• Die über der Photorezeptortrommel 1 angeordnete Aufladeeinheit 2 lädt die Oberfläche der Trommel 1 praktisch gleichförmig auf -500 bis 800 V auf.
• Die Laservorrichtung 3 beaufschlagt die Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 ensprechend dem auf zuzeichnenden Bild mit einem Laserstrahl 8 und bildet auf diese Weise das gewünschte elektrostatische Bild.
• Die Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 ist mit einem Fülltrichter 9 versehen, der einen sogenannten Einkomponenten-Entwickler T, der mittels Reibung aufladbar ist, enthält. Eine im Fülltrichter 9 angeordnete Entwicklungsrolle 10 transportiert den Entwickler T zu der der Photorezeptortrommel 1 gegenüberstehenden Position und führt nach der Bildübertragung den auf der Oberfläche der Trommel 1 verbliebenen Entwickler T zum Fülltrichter 9 zurück. Gemäß Fig. 2 besteht die Entwicklungsrolle 10 aus einer Metall-Welle 10a, einer die Welle 10a umgebenden elastischen Schicht 10b und einer auf der Oberfläche der Schicht 10b geformten leitfähigen Oberflächenschicht 10c. Die Entwicklungsrolle besitzt insgesamt Elastizität. Die elastische Schicht 10b besteht aus z.B. Polyurethanschaum, während das die leitfähige Oberflächenschicht 10c bildende Material aus den (später angegebenen) Materialien gewählt ist, die für die Reibungsaufladung des Entwicklers T geeignet sind und die erforderlichen Elastizitäts- und Reibungseigenschaften aufweisen. Die leitfähige Oberflächenschicht 10c kann dadurch geformt sein, daß z.B. ein Gemisch aus Polyurethanharz und 10 bis 30 Gew.-% eines leitfähigen Kohlenstoffs auf die elastische Schicht 10b aufgetragen wurde. Der elektrische Widerstand der Schicht 10c kann im Bereich von 10&sup5; bis 10¹&sup0; Ω cm liegen.
• Die Entwicklungsrolle 10 steht in Druckberührung mit einer elastischen Klinge 13, die dazu dient, den Entwickler T auf der Oberfläche der Rolle 10 zu einer dünnen Schicht zu formen. Die Klinge 13 kann aus Phosphorbronze, Polyurethanharz oder Silikonharz bestehen. Der die Klinge 13 passierende Entwickler T wird negativ oder mit der gleichen Polarität wie die Photorezeptortrommel 1 aufgeladen, um damit eine oder zwei Entwicklerschichten zu formen.
• Die Entwicklungsrolle 10 ist an eine Vorspannungs-Stromquelle 14 angeschlossen und elektrisch mit der Oberflächenschicht 10c verbunden. Aufgrund dieser Anordnung kann bei Entwicklung und Reinigung eine vorbestimmte Entwicklungsvorspannung an die Rolle 10 angelegt werden. Eine im Fülltrichter 9 angeordnete, schwammartige Entwickler-Transportrolle 15 dient zur Verhinderung einer Kohäsion bzw. eines Zusammenballens des Entwicklers T im Fülltrichter und zum Transportieren des Entwicklers.
• Die im wesentlichen unmittelbar unter der Photorezeptortrommel 1 angeordnete Übertragungsrolle 5 ist der Umfangs- oder Mantelfläche der Trommel 1 über eine Papiertransportstrecke 16 zugewandt. Die Rolle 5 besitzt die gleiche Konstruktion wie die in Fig. 2 gezeigte Entwicklungsrolle 10; der elektrische Widerstand ihrer leitfähigen Oberflächenschicht 10c kann im Bereich von 10&sup5; bis 10¹&sup0; Ω cm liegen. An jedem Endabschnitt der Übertragungsrolle 5 ist ein aus einem Gemisch aus Silikonharz und 30 bis 40 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs hergestellter leitfähiger Teil angeformt. Über den leitfähigen Teil oder Leiterteil wird eine Übertragungsspannung an die leitfähige Oberflächenschicht 10c angelegt. Die Übertragungsrolle 5 prägt der Rückseite eines ihr zugelieferten Übertragungspapiers eine Spannung von 800 bis 1800 V auf, wodurch ein Toner elektrostatisch an die Vorderseite des Papiers angezogen und ein Tonerbild von der Photorezeptortrommel 1 auf das Papier übertragen wird. Diese Kontakttyp-Übertragungseinrichtung gewährleistet eine zuverlässige Bildübertragung auch unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit, so daß zur Verringerung der Reinigungsbelastung die Menge des Restentwicklers verringert sein kann. Ebenso kann Papierstaub vom Übertragungspapier entfernt und daran gehindert werden, sich mit dem Entwickler zu vermischen.
• Die Umordnungsvorrichtung 7 ist mit einer leitfähigen Bürste 18 versehen, deren Spitzenende oder Bereich desselben bei der Trommeldrehung mit der Photorezeptortrommel 1 in Gleitberührung steht und dieser Trommel eine Spannung von 0 bis 400 V aufprägt. Durch diese Spannungsaufprägung wird der nach der Bildübertragung auf der Trommel 1 verbliebener Entwickler in einen ungeordneten Zustand versetzt und dadurch unlesbar bzw. musterfrei gemacht; außerdem wird mittels der Bürste 18 das auf der Trommel 1 verbliebene elektrostatische Rest-Latentbild entladen und gelöscht. Da die negative Ladung der Photorezeptortrommel 1 im voraus mittels der Entladungslampe 6 gelöscht wird, hat die Entladung mittels der Bürste 18 die Hauptaufgabe, die positive Ladung zu löschen.
• Da die Umordnungsvorrichtung 7 oberhalb der Photorezeptortrommel 1 angeordnet ist, kann der an der Bürste 18 haftende Entwickler T daran gehindert werden, herabzufallen und im Gerät verstreut zu werden. Auch wenn der Entwickler T auf die Photorezeptortrommel 1 herabfällt, kann er somit auf der Trommel 1 befördert und mittels der Entwicklungsvorrichtung 4 unmittelbar zurückgewonnen werden.
• Unterhalb der Photorezeptortrommel 1 liegt eine Papierzuführeinheit 19, die Papierblätter 17 enthält, welche mittels einer über der Papierzuführeinheit 19 angeordneten Papierzuführrolle 20 auf die Papiertransportstrecke 16 überführt werden.
• Die Transportstrecke 16 ist mit einer Fixiervorrichtung 21 zum Fixieren des übertragenen Tonerbilds auf jedem Papierblatt 17 versehen.
• Im folgenden ist die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Aufzeichnungsgeräts erläutert.
• Die Photorezeptortrommel 1 rotiert in Richtung des Pfeils A, wobei die Umfangs- bzw. Mantelfläche der Trommel 1 mittels der Aufladeeinheit 2 auf etwa -500 bis -800 V aufgeladen wird. Anschließend wird der Laserstrahl 8 von der Laservorrichtung 3 auf den aufgeladenen Bereich aufgestrahlt, wodurch auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Das Latentbild wird sodann zu einer Reinigungsposition transportiert, in welcher es der Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 zugewandt ist bzw. gegenübersteht.
• Der Entwickler (Toner) T wird von der Entwicklungsrolle 10 in der Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 zugeführt und an dem auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 befindlichen elektrostatischen Latentbild zum Anhaften gebracht bzw. daran angetragen. Dabei wird die Entwicklungsrolle 10 an die Trommel 1 angepreßt, so daß die Entwicklungsrolle 10 eine elastische Verformung erfährt. Infolgedessen kommt die Rolle 10 mit der Trommel 1 mit einer vorbestimmten Spaltbreite in Berührung, wodurch der Toner T zur Erzeugung eines Tonerbilds an das Latentbild angetragen wird. Dabei haftet der Toner T an dem mittels des Laserstrahls 8 belichteten Bereich der Photorezeptortrommel 1 an, wodurch das Latentbild der sogenannten Umkehrentwicklung unterworfen wird.
• Die mittlere Teilchengröße des verwendeten Toners T kann im Bereich von 8 bis 15 um liegen. Der Toner wird durch Reibung zwischen der Klinge 13 und der Oberflächenschicht 10c der Entwicklungsrolle 10 auf etwa -5 bis -30 uC/g aufgeladen; an die Rolle 10 wird eine Spannung von etwa -200 bis -450 V angelegt.
• Das entwickelte Tonerbild wird anschließend zu einem Übertragungsbereich transportiert, in welchem es der Übertragungsrolle 5 zugewandt ist. Bei der Drehung der Papierzuführrolle 20 wird zwischenzeitlich synchron mit der Drehung der Photorezeptortrommel 1 das Papierblatt 17 aus der Papierzuführeinheit 19 zugeführt.
• Wenn das Papierblatt 17 mit der Übertragungsrolle 5 in Berührung gelangt, wird seine Rückseite positiv aufgeladen. Infolgedessen wird das auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 befindliche Tonerbild elektrostatisch angezogen und auf das Blatt 17 übertragen. Dabei wird an die Übertragungsrolle 5 über ihre Dreh-Welle eine Spannung von 1000 bis 2000 V von einer Gleichstromquelle 23 her angelegt. Diese Spannung wird über den Leiterteil an die einen Widerstand von 10&sup5; bis 10&sup9; Ω cm besitzende leitfähige Oberflächenschicht 10c angelegt. Zur Erleichterung der Reinigung oder der Entfernung von anhaftendern Toner, Papierstaub oder anderen Fremstoffen sollte die Oberfläche der Übertragungsrolle 5 bevorzugt aus einem Werkstoff bestehen, der hohe Glätte und niedrige Reibungseigenschaften besitzt. Bei dieser Ausführungsform wird ein leitfähiges Fluorpolymer oder ein leitfähiger Polyester als Material der leitfähigen Oberflächenschicht 10 benutzt, deren Oberfläche mittels einer Reinigungsklinge 22 leicht gereinigt werden kann. Die Gummi- bzw. Kautschukhärte der gesamten Übertragungsrolle 5 liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 50, gemessen nach einem nach der japanischen Industrienorm vorgesehenen Verfahren. Bei Verwendung eines derart weichen Werkstoffs ist die Toleranz für die Kraft des Andrucks der Übertragungsrolle 5 an die Photorezeptortrommel 1 für ein zufriedenstellendes Ergebnis ausreichend.
• In Fig. 3 gibt der schraffierte Bereich den bei Verwendung der Übertragungsrolle 5 erzielten Bereich zufriedenstellenden Übertragungswirkungsgrads (Betriebsumgebung) an. Ebenso steht der schraffierte Bereich gemäß Fig. 4 für den Bereich zufriedenstellenden Ubertragungswirkungsgrads (Betriebsumgebung), der bei Verwendung einer herkömmlichen Übertragungs- Aufladeeinheit auf der Grundlage einer Koronaentladung erzielt wird. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, kann bei Verwendung der Übertragungsrolle 5 (Fig. 3) ein Übertragungswirkungsgrad von 85 % oder mehr bei der relativen Luft-Feuchtigkeit von 30 bis 85% erreicht werden, während dieser Bereich nach dem die Übertragungs-Aufladeeinheit verwendenden Verfahren bei der relativen Luft-Feuchtigkeit von 30 bis 50 % erreichbar ist. Auch wenn somit beim herkömmlichen Verfahren die zulässige Größe eines Übertragungswirkungsgrad auf 60 % gesenkt wird, erweitert sich die relative Luft-Feuchtigkeit nur auf 30 bis 70%, wodurch aufgezeigt wird, daß die maximale Toleranz der relativen Luft-Feuchtigkeit auf höchstens 70 % erhöht werden kann.
• Für das Aufzeichnungsgerät ohne Reinigungsvorrichtung zeigen die obigen Umstände oder Gegebenheiten auf, daß die Resttonermenge nach der Übertragung sich bei hoher Luft- Feuchtigkeit erhöht, so daß sie die wesentlichste Ursache einer fehlerhaften Reinigung beim herkömmlichen reinigerlosen Aufzeichnungsgerät darstellt.
• Unter Verwendung des Kontakttyp-Übertragungssystems mit der elastischen leitfähigen Übertragungsrolle 5 kann das Aufeichnungsgerät gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform den Resttoner nach der Übertragung in einem weiten Bereich von Umgebungsbedingungen wirksam ungemustert (musterfrei) machen. Da die Übertragungsrolle 5 während der Übertragung unmittelbar mit dem Papierblatt 17 in Berührung steht, kann außerdem am Blatt 17 anhaftender Papierstaub durch Anziehung mittels der Rolle 5 wirksam beseitigt werden. Infolgedessen bleibt nach der Übertragung nur eine sehr geringe Menge an störenden Stoffen auf der Photorezeptortrommel 1 zurück.
• Da das Papierblatt 17 durch die Übertragungsrolle 5 angedrückt wird, können Übertragungsfehler (teilweise Auslassung) verhindert und ein deutliches Übertragungsbild ohne Beeinflussung durch Größe oder Güte des Blatts 17 erhalten werden.
• Fig. 5 ist eine graphische Darstellung von Testergebnissen bezüglich der Beziehung zwischen der an den Leiterteil der Übertragungsrolle 5 angelegten Spannung und dem Übertragungswirkungsgrad des Tonerbilds auf der Photorezeptortrommel 1. Der Übertragungswirkungsgrad wird durch gründliches Beseitigen des Tonerbilds von der Trommel 1 vor und nach der Übertragung mit Hilfe eines Klebstreifens und Wiegen des entfernten Bilds ermittelt. Eine Reihe von Tests wies darauf hin, daß geringfügige Gedächtnisbilder (Nachbilder), durch den Resttoner hervorgerufen, sich zu entwickeln beginnen, wenn der Übertragungswirkungsgrad nicht höher ist als 70 %, und daß bei einem Übertragungswirkungsgrad von nicht höher als 60 % fehlerhafte Bilder mit auffälligen Gedächtnisbildern erzeugt werden.
• Erfindungsgemäß kann im Gegensatz dazu gemäß Fig. 3 ein hoher Übertragungswirkungsgrad (etwa 85 %) in einem weiten Bereich aufrechterhalten werden, wenn an die Übertragungsrolle 5 eine Spannung von z.B. 1800 V angelegt wird. Damit kann somit ein höchst zuverlässiges reinigerloses System bereitgestellt werden, bei dem keine Gedächtnisbilder entstehen.
• Nach der Übertragung wird das Papierblatt 17 zur Fixiereinheit 21 geliefert, woraufhin (wobei) der Toner am Papierblatt 17 angeschmolzen und auf ihm fixiert wird. Anschließend wird das Blatt 17 ausgetragen.
• Nach dem Übertragungsprozeß verbleibt auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel kaum ein Resttonerbild oder ein positives oder negatives elektrostatisches Rest-Latentbild. Obgleich nicht unbedingt nötig, wird das negative Latentbild zuerst mittels der Entladungslampe 6 bezüglich seines negativen Latentbilds gelöscht. Sodann erreicht bei der Drehung der Trommel 1 der Resttoner die Stelle der Umordnungsvorrichtung 7, wobei er durch die Vorrichtung 7 in einen musterfreien Zustand gebracht wird.
• In der Umordnungsvorrichtung 7 werden die Bürste 18 mit der Photorezeptortrommel 1 in Berührung gebracht und das elektrostatische Rest-Latentbild sowie das Tonerbild mittels mechanischer und elektrostatischer Kräfte in einen ungeordneten Zustand gebracht, so daß ein unlesbarer Zustand (des Bilds) herbeigeführt wird. In diesem Fall ist die Reibungsaufladepolarität des Werkstoffs der Bürste 18 zu der des Toners identisch eingestellt, so daß im Toner eine Abstoßungskraft erzeugt wird. Der auf der Photorezeptortrommel 1 befindliche Resttoner kann somit nicht an die Bürste 18 angezogen werden, d.h. es wird eine Ansammlung von Toner an der Bürste verhindert. Wenn für die Bürste 18 ein leitfähiger Werkstoff benutzt wird, wird eine Abstoßungskraft zwischen der Bürste 18 und dem Toner durch Anlegung eines Potentials der gleichen Polarität wie der des Toners oder eines Massepotentials an die Bürste erzeugt. Der Toner wird somit daran gehindert, sich an der Bürste 18 anzusammeln.
• Der auf der Photorezeptortrommel 1 befindliche Resttoner wird auf diese Weise in einen ungeordneten Zustand gebracht (disordered). Der ungeordnete Resttoner verstreut sich auf der Oberfläche der Trommel 1 und haftet leicht an dieser Oberfläche an, ohne von der Bürste 17 erfaßt zu werden. Die Umordnungsvorrichtung 7 dient nicht als Reinigungsvorrichtung, sondern besitzt nur eine Hilfsfunktion bei der Reinigung. Die auf der Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 verstreuten Tonerteilchen sind in zu kleinen Punkten oder Flecken verteilt, um Zeichen oder ein Bild zu bilden.
• Der umgeordnete bzw. ungeordnete Bereich der Photoreeptortrommel 1 wird sodann in eine Aufladeposition überführt, in welcher er der Aufladeeinheit 2 gegenübersteht, und er wird durch Koronaentladung aufgeladen. Nach dem Aufladen wird die Trommel 1 mittels der Laservorrichtung 3 belichtet, um auf ihr ein elektrostatisches Latentbild zu erzeugen, das dann wiederum die Entwicklungs- und Reinigungsposition erreicht, in welcher es der Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 gegenübersteht.
• Im elektrostatischen Latentbild ist der Resttoner gleichmäßig verteilt und sowohl in einem belichteten Bereich, an welchem der Toner anhaften soll, als auch in einem nicht belichteten Bereich ausreichend dünn, so daß keine Möglichkeit für eine unregelmäßige Belichtung besteht. Das Restpotential nach der Belichtung ist somit gleichmäßig, so daß auch in einem zweiten Zyklus der Entwicklung eine gleichmäßiges Tonerbild erzielt werden kann.
• Wie oben beschrieben, besitzt die Entwicklungsrolle 10 eine Härte von 30 bis 70 (nach der JIS-Gummihärtemeßmethode) und einen niedrigen Widerstand von 10² bis 10&sup8; Ω cm. Wenn die Entwicklungsrolle 10 mit einer linearen Last von 20 bis 150 g/cm beaufschlagt und die Rolle 10 bei einer Umfangsgeschwindigkeit entsprechend dem 1,5- bis 4-fachen der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 1 mit der Photorezeptortrommel 1 in Gleitberührung gebracht wird, wird eine Kontaktbreite (Spaltbreite) von 1 bis 4 mm geformt. Wenn sich der Resttoner und der Toner T auf der Bntwicklungsrolle 10 am Spalt- bzw. Anlageabschnitt in (gegenseitiger) Streif- oder Gleitberührung befinden, wird zwischen ihnen eine große Reibungskraft erzeugt wodurch die Reinigungsleistung erhöht sein kann. Wenn der Entwickler nur aus dem Toner T besteht, kann eine Beeinträchtigung der Bildgüte, wie Schlierenbildung, nicht vorkommen.
• Im unbelichteten Bereich ist außerdem die durch die Entwicklungsvorspannung bewirkte Anziehungskraft größer als diejenige der Photorezeptortrommel 1, so daß der an der Trommel 1 anhaftende Toner T an die Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 angezogen und zurückgewonnen wird. Neue Tonerteilchen von der Entwicklungsrolle 10 werden somit an den belichteten Bereich angetragen, indem die Rolle 10 mit der Entwicklungsvorspannung einer zweckmäßigen Größe zwischen dem Restpotential des belichteten Bereichs und dem Potential des unbelichteten Bereichs beschickt wird. Gleichzeitig wird der auf dem unbelichteten Bereich befindliche Resttoner zur Entwicklungsrolle 10 angezogen und zurückgewonnen. Dabei liegt der Resttoner in kleiner Menge vor, und er ist durch die Umordnungsvorrichtung 7 in kleinen Flecken oder Punkten ungleichmäßig verteilt worden, so daß er mittels der Umordnungs- und Aufladevorrichtung 2 wirksam zurückgewonnen werden kann. Durch wiederholtes Drehenlassen der Photorezeptortrommel 1 kann somit ein Tonerbild erhalten werden. Nach der Entwicklung und Reinigung wird das Tonerbild auf das Papierblatt 17 in der Position übertragen, in welcher es der Übertragungsrolle 5 gegenübersteht. Daraufhin werden die gleichen Arbeitsprozesse wiederholt.
• Mit dem Aufzeichnungsgerät der beschriebenen Ausführungsform kann das herkömmlicherweise entstehende Geisterbild beseitigt werden, und eine fehlerhafte Reinigung kann vermieden werden, und zwar ungeachtet der Verwendung der Photorezeptortrommel 1 eines kleinen Durchmessers. Bei der Anfertigung von 20.000 Kopien unter Nutzung eines Bildbereichs von etwa 7 % und von Papierblättern des Formats A4 zeigten sämtliche Kopien zufriedenstellende Bilder ohne Hinweis auf fehlerhafte Reinigung.
• Bei Anlegung einer Vorspannung an die Umordnungsvorrichtung 7 kann diese außerdem so eingestellt werden, daß der Toner effektiv in einen ungeordneten Zustand gebracht und die Rückgewinnung des Toners eindeutig verhindert wird. Auf diese Weise kann eine Verunreinigung der Umordnungsvorrichtung 7 verhindert werden. In diesem Fall kann der an der Umordnungsvorrichtung 7 anhaftende Toner zwangsweise auf die Oberfläche der Photorezeptortrommel 1 ausgetrieben werden, indem eine Spannung von z.B. etwa 100 bis 300 V während der Nichtaufzeichnungsoperation, d.h. während der bildfreie Bereich die Vorrichtung 7 passiert, an die Bürste 18 angelegt wird. Der entladene Toner wird zur Entwicklungs- und Reinigungsvorrichtung 4 transportiert und durch diese zurückgewonnen. Dabei wird darüber hinaus ohne Betätigung der Aufladeeinheit 2 eine Spannung von 0 bis 100 V an die Entwicklungsrolle 10 angelegt, um ein Aufladen der Photorezeptortrommel 1 zu vermeiden.
• Ein Ansammeln des Toners an der Umordnungsvorrichtung 7 kann auch nach einer alternativen Methode verhindert werden. Gemäß dieser Methode wird ein Aufladebereich zum Anziehen des an der Vorrichtung 7 anhaftenden Toners im bildfreien Bereich auf der Photorezeptortrommel 1 geformt. In diesem Fall wird die Trommel 1 mittels der Übertragungsrolle 5 auf die der Polarität des elektrostatischen Latentbilds entgegengesetzte Polarität aufgeladen. Dies kann in einem Umkehrentwicklungssystem auf einfache Weise geschehen.
• Obgleich beim Gerät nach der Ausführungsform gemäß Fig. 1 die Übertragungsrolle 5 als die Kontakttyp-Übertragungseinrichtung benutzt wird, kann sie auch durch ein Übertragungsband ersetzt werden. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird darüber hinaus die leitfähige elastische Rolle als Übertragungsrolle 5 benutzt.
• Beim Gerät gemäß der beschriebenen Ausführungsform wird außerdem das nichtmagnetische Einkomponenten-Entwicklungssystem als ein Beispiel, das eine Größenverringerung am stärksten begünstigt, angewandt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, vielmehr kann auch die Einkomponenten-Magnetbürstenmethode angewandt werden.
• Weiterhin kann wahlweise als Übertragungsrolle eine rollenförmige, rotierende Bürste aus dem gleichen Werkstoff wie die Bürste 18 der Umordnungsvorrichtung 7 benutzt werden. In diesem Fall ist die rotierende Bürste entsprechend der Übertragungsrolle 5 geformt, wobei auch die jeweilige angelegte Spannung und die Andruckkraft die gleichen sind. Der an der rotierenden Bürste anhaftende Toner kann mittels einer rotierenden Elektrode entfernt werden, an welche eine Spannung der Polarität, die derjenigen der an die Bürste angelegten Spannung entgegengesetzt ist, angelegt wird.
• Wie beschrieben, verwendet das erfindungsgemäße Aufzeichnungsgerät die Kontakttyp-Übertragungseinrichtung, so daß der (die) Übertragungswirkungsgrad oder -leistung verbessert und stabilisiert sein kann. Ferner werden die Umkehrentwicklung angewandt sowie der Bildaufnahmekörper und der Entwickler mit gleicher Polarität aufgeladen, so daß die Adhäsion des Entwicklers am Bildaufnahmekörper herabgesetzt und die Reinigungswirksamkeit bezüglich des Resttoners verbessert (erhöht) sein kann. Darüber hinaus ist das Gerät mit der Umordnungseinrichtung (disordering means) versehen, welche den auf dem Bildaufnahmekörper verbliebenen Entwickler umordnet, d.h. in einen ungeordneten Zustand bringt und damit musterfrei macht. Hierdurch können unregelmäßige Belichtung und die Entstehung des Geisterbilds vermieden werden, so daß ein klares Bild erhalten werden kann.

Claims (8)

1. Bilderzeugungsgerät, umfassend:

eine Einrichtung (2) zum Aufladen eines drehbaren Bildaufnahmekörpers (1),

eine Einrichtung zum Erzeugen eines Latentbilds auf dem mittels der Aufladeeinrichtung (2) aufgeladenen Bildaufnahmekörper (1),

eine Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung (4) zum Entwickeln des Latentbilds mit einem Einkomponenten-Entwickler(mittel) und zum Beseitigen des auf dem Bildaufnahmekörper (1) zurückbleibenden Entwicklers (von ersterem) während der Entwicklung des Latentbilds,

eine Einrichtung (5) zum Übertragen des auf dem Bildaufnahmekörper (1) entwickelten Bilds auf einen Aufzeichnungsträger und

eine zwischen der Übertragungseinrichtung (5) und der Aufladeeinrichtung (2) vorgesehene Einrichtung (7), um den nach der Übertragung des entwickelten Bilds mittels der Übertragungseinrichtung (5) auf dem Bildaufnahmekörper (1) verbliebenen Einkomponentenentwickler umzuordnen, d.h. in einen ungeordneten Zustand zu bringen, und damit den Entwickler unlesbar oder musterfrei zu machen,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung (4) umfaßt:

eine integrierte Entwicklungs- und Reinigungsrolle (10) mit einer elastischen Schicht (10b) und einer leitfähigen Schicht (10c), aus einem Gemisch aus Polyurethanharz und 10 - 30 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs geformt, zum Mitnehmen oder Transportieren des Einkomponenten-Entwicklers auf einen belichteten Bereich des Bildaufnahmekörpers (1) und zum gleichzeitigen Entfernen von Restentwickler vom gleichen belichteten Bereich des Bildaufnahmekörpers (1) und eine Einrichtung zum Drehen der Entwicklungs- und Reinigungsrolle (10), so daß diese über vorbestimmte Kontakt- oder Anlagebreite in Gleitberührung mit dein Bildaufnahmekörper (1) steht, sowie

eine Einrichtung zum Ausüben einer linearen Belastung in einem Bereich von 20 - 150 g/cm auf die Entwicklungs- und Reinigungsrolle zwecks Erzeugung einer Reibungskraft zwischen dem Einkomponenten-Entwickler und dem Restentwickler, um damit die Reinigung des Bildaufnahmekörpers (1) vom Restentwickler zu verbessern, und

die Übertragungseinrichtung 85) das entwickelte Bild auf dem Bildaufnahmekörper (1) auf den Aufzeichnungsträger überträgt, indem sie den Aufzeichnungsträger in Andruckberührung mit dem Bildaufnahmekörper (1) bringt, und ein elastisches und leitfähiges Übertragungselement, geformt aus einem Gemisch aus Polyurethanharz und 10 - 30 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs, aufweist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Entwicklungsrolle (10) eine Metall-Welle (10a), die die Metall-Welle (10a) umgebende elastische Schicht (10b) und die auf der Oberfläche der elastischen Schicht (10b) geformte leitfähige Oberflächenschicht (10c) aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Oberflächenschicht (10c) einen elektrischen Widerstand im Bereich von 10² - 10&sup9; Ω cm aufweist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung (4) eine mit der elastischen Entwicklungsrolle (10) in Gleitberührung stehende elastische Klinge (Rakel) (13) aufweist.

5, Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels der Entwicklungs- und Reinigungseinrichtung (4) bewirkte Entwicklung eine Umkehrentwicklung beinhaltet.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler auf der elastischen Entwicklungsrolle (10) mit der gleichen Polarität wie das elektrostatische Latentbild aufgeladen ist oder wird.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsrolle (5) eine leitfähige Oberflächenschicht eines elektrischen Widerstands im Bereich von 10&sup5; - 10¹&sup0; Ω cm aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsrolle (5) an jedem Endabschnitt derselben mit einem aus einem Gemisch aus Silikonharz und 30 - 40 Gew.-% leitfähigen Kohlenstoffs geformten leitfähigen Teil bzw. Leiterteil versehen ist.