DE69013399T2

DE69013399T2 - Aufzeichnungsgerät.

Info

Publication number: DE69013399T2
Application number: DE69013399T
Authority: DE
Inventors: Mitsuaki C/O Intellectual Propertydiv. Minato-Ku Tokyo 105 Kohyama
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2010-05-30
Also published as: EP0400571B1; US5122838A; EP0400571A2; JPH034276A; EP0400571A3; JP2598131B2; DE69013399D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Aufzeichnungsgerät zum Entwickeln eines elektrostatischen Latentbilds bzw. eines Ladungsbilds, das auf einem Bildträger, beispielsweise einem Photorezeptor, geformt ist, und zum Aufzeichnen des entwickelten Bilds auf einem Übertragungsmaterial wie Papier.
Herkömmliche Aufzeichnungsgeräte dieser Art umfassen elektrophotographische Geräte, elektrostatische Drucker usw.. Bei herkömmlichen Geräten wird ein elektrostatisches Latentbild auf einem Photorezeptor gebildet und ein Entwickler wird sodann zum elektrostatischen Anhaften an dem Latentbild gebracht, weshalb in Folge ein Entwicklerbild erzeugt wird. Danach wird das Entwicklerbild durch Übertragung auf Papier aufgezeichnet. Nach der Bildübertragung bleiben das elektrostatische Latentbild und nicht übertragene Teilchen des Entwicklers auf dem Photorezeptor zurück, der Rest-Entwickler wird mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt und das Latentbild wird sodann mittels einer Entladungseinheit entfernt.
In letzter Zeit bestand eine zunehmende Nachfrage nach derartigen Aufzeichnungsgeräten in kompakterer Form. Diesbezüglich ist in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. 47-11538 beispielsweise ein Verfahren offenbart, bei dem ein Aufzeichnungsgerät in der Größe reduziert wurde, indem eine Einheit eingesetzt wurde, die sowohl als eine Entwicklungseinheit als auch als eine Reinigungseinheit verwendet wurde. Gemäß diesem Verfahren wird ein elektrostatisches Latentbild entwickelt, während eine Photorezeptorwalze einen ersten Durchlauf durch die Entwicklungseinheit macht, und ein nach der Übertragung zurückbleibendes Restbild wird entfernt, während die Walze einen zweiten Durchlauf durch diese macht.
Da der Reinigungsschritt jedoch mittels eines zweiten Durchlaufs der Photorezeptorwalze durch die Entwicklungseinheit erfolgt, ist die Aufzeichnungsgeschwindigkeit halbiert und die Aufzeichnungsfläche kann nicht größer sein als die Fläche der gesamten Umfangsfläche der Walze. Um eine größere Aufzeichnungsfläche zu erzielen, muß die Photorezeptorwalze daher zwangsläufig verhältnismäßig groß ausgeführt werden, so daß das Gerät nicht zufriedenstellend in seiner Größe verringert werden kann.
Andererseits ist in der US-PS 364 926 ein Verfahren offenbart, bei dem die Verringerung der Aufzeichnungsgeschwindigkeit verhindert wird, indem eine Entwicklungseinheit verwendet wird, die den Rest-Entwickler entfernen kann während sie ein elektrostatisches Latentbild entwickelt.
Gemäß diesem Verfahren erfolgt das Aufladen der Photorezeptorwalze, die Bildung des elektrostatischen batentbilds und die Entwicklung mit auf der Walze verbliebenem Restbild nach dem Übertragungsprozeß. Bei dem Aufladeprozeß werden daher das auf der Photorezeptorwalze verbliebene Latentbild und das Entwicklerbild unerwartet beladen und danach die Bildbelichtung durchgeführt. Entsprechend kann eine gleichmäßige Aufladung und eine zufriedenstellende Bildung des elektrostatischen Latentbilds nicht sichergestellt werden und das Restbild des vorhergehenden Prozesses wird auf einem sogenannten "Geisterbild" überlagert entwickelt. Somit ist das resultierende Bild nicht klar. Eine derartige Erscheinung tritt mit hoher Wahrscheinlichkeit insbesondere dann auf, wenn die gefüllte Fläche des Bilds (in der sich das Entwicklerbild über eine große Fläche erstreckt) das Restbild im vorhergehenden Prozeß überlappt. Darüber hinaus kommt es gelegentlich vor, daß ein Rest-Entwicklerbild selbst sowie ein Rest des elektrostatischen Latentbilds aufgrund unzureichender Reinigung als Restbild verbleibt und gelegentlich auf das Papier übertragen werden kann.
Während es bevorzugt ist, vom Gesichtspunkt der Verringerung der Größe eines Aufzeichnungsgeräts, als Entwicklungseinheit ein Einkomponentensystem mit einem Einkomponentenentwickler einzusetzen, weist diese Systemart jedoch den Nachteil auf, schlechte mechanische Reinigungseigenschaften zu besitzen.
Somit können die herkömmlichen Aufzeichnungsgeräte keine klaren Bilder erzeugen und erlauben niemals eine Verringerung der Baugröße.
Die am 12.09.1990 veröffentlichte EP-A-0 387 096 gilt als Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPC. Sie beschreibt ein dem hier beschriebenen Gerät ähnliches Bilderzeugungsgerät. Sie weist jedoch keine Druckberührungs-Übertragungseinrichtung auf.
Desweiteren ist aus der DE-A-3 706 873 ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufzeichnungsgerät einer verringerten Größe zu schaffen, das ein klares und scharfes Bild erzeugen kann.
Entsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein durch den Patentanspruch 1 bestimmtes Bilderzeugungsgerät bereit.
Diese Erfindung geht noch deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen hervor, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Aufzeichnungsgerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht einer in dem Aufzeichnungsgerät gemäß Fig. 1 enthaltenen Entwicklungswalze,
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Bereichs in dem zufriedenstellende Übertragungswirksamkeit mit einer Übertragungswalze erzielt wird,
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung des Bereichs, in dem eine zufriedenstellende Übertragungswirksamkeit mit einer herkömmlichen Übertragungs-Aufladeeinheit, die nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeitet, erzielt wird,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der bei Verwendung einer Zweikomponenten-Magnetbürste zum Reinigen von Resttoner von einer Photorezeptorwalze erzielte Reinigungswirkung und
Fig. 6 eine schematische Darstellung der bei Verwendung eines Einkomponentensystems vom Berührungstyp gemäß der vorliegenden Erfindung zum Reinigen von Resttoner von einer Photorezeptorwalze erzielten Reinigungswirkung.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Aufzeichnungsgerät gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Aus dieser Figur geht hervor, daß eine Photorezeptorwalze bzw. -trommel 1 im wesentlichen in der Mitte eines Gehäuses H des Aufzeichnungsgeräts angeordnet und in Richtung des Pfeils A drehbar ist. Die Photorezeptorwalze 1 ist aus einem photoleitfähigen bzw. photoempfindlichen Material, beispielsweise einem organischen Photoleiter (OPC), gebildet und ist von einer Aufladeeinheit 2, einer Lasereinheit 3, einer Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4, einer Übertragungswalze 5, einer Entladungslampe 6 und einer Umordnungseinheit 7 umgeben.
Die Aufladeeinheit 2, die oberhalb der Photorezeptorwalze 1 angeordnet ist, lädt die Oberfläche der Walze 1 im wesentlichen gleichmäßig auf -500 bis 800 Volt auf.
Die Lasereinheit 3 richtet einen Laserstrahl 8 auf die Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 in Übereinstimmung mit dem aufzuzeichnenden Bild und formt somit das gewünschte elektrostatische Bild.
Die Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 ist mit einem Trichter 9 versehen, der den sogenannten Einkomponentenentwickler T enthält, welcher durch Reibung aufgeladen werden kann. Eine Entwicklungswalze 10 ist in dem Trichter 9 angeordnet und transportiert den Entwickler T zu der Position, an der er der Photorezeptorwalze 1 gegenüberliegt. Nach der Bildübertragung kehrt der auf der Oberfläche der Walze 1 verbliebene Entwickler T zum Trichter 9 zurück. Gemäß Fig. 2 ist die Entwicklungswalze 10 aus einem Metallschaft bzw. einer -achse 10a, einer die Achse 10a umgebenden elastischen Schicht 10b und einer auf der Oberfläche der Schicht 10b ausgebildeten leitfähigen Oberflächenschicht 10c zusammengesetzt. Die Entwicklungswalze ist als Ganze elastisch. Die elastische Schicht 10b ist beispielsweise aus Polyurethanschaum gebildet, während das die leitfähige Oberflächenschicht 10c bildende Material aus (später aufgeführten) Materialien ausgewählt ist, die für eine Reibungsaufladung des Entwicklers T geeignet sind und die die erforderlichen Elastizitäts- und Reibungseigenschaften aufweisen. Die leitfähige Schicht 10c kann beispielsweise durch Aufbringen einer Mischung aus Polyurethanschaum und 10 bis 10 Gew.-% eines leitfähigen Kohlenstoffs auf die elastische Schicht 10b gebildet werden. Der für die elastische Schicht 10c erforderliche Widerstand beträgt zwischen 10² und 10&sup9; X x cm.
Die Entwicklungswalze 10 befindet sich in Druckberührung mit einer elastischen Klinge 13, die dazu dient, den Entwickler T als eine dünne Schicht auf der Oberfläche der Walze 10 auszubilden. Die Klinge 13 kann aus Phosphorbronze, Polyurethanharz oder Silikonharz gebildet sein. Der die Klinge 13 passierende Entwicker 10 ist bzw. wird negativ oder auf die selbe Polarität wie die Photorezeptorwalze 1 aufgeladen und bildet somit eine oder zwei Entwicklerschichten.
Die Entwicklungswalze 10 ist mit einer Vorspannungs- Stromquelle 14 und elektrisch leitend mit einer Oberflächenschicht 11 verbunden. Durch diese Anordnung kann eine vorbestimmte Entwicklungs-Vorspannung an der Walze 10 zum Zeitpunkt der Entwicklung und der Reinigung angelegt werden. Eine schwammähnliche Entwickler-Transportwalze 15, die in dem Trichter 9 angeordnet ist, dient dazu, eine Kohäsion des Entwicklers T im Trichter zu verhindern und den Entwickler zu transportieren.
Die Übertragungswalze 5, die im wesentlichen unmittelbar unterhalb der Photorezeptorwalze bzw. -trommel 1 angeordnet ist, liegt der Umfangsfläche der Walze 1 über einem Papiertransportweg 15 gegenüber. Die Walze 5 besitzt denselben Aufbaü wie die Entwicklungswalze 10 und der elektrische Widerstand ihrer leitfähigen bzw. leitenden Oberflächenschicht 10c reicht von 10&sup5; bis 10¹&sup0; Xxcm. Ein leitender Teil, der aus einer Mischung von Silikonharz und 30 bis 40 Gew.-% eines leitfähigen Kohlenstoffs gebildet ist, ist an jedem Endabschnitt der Übertragungswalze 5 ausgebildet und eine an der leitfähigen Oberflächenschicht 10c anzulegende Übertragungsspannung fließt durch diese hindurch. Somit bringt die Übertragungswalze 5 eine Spannung von 800 bis 1800 Volt auf die Rückseite eines Bogens eines dorthin geförderten Übertragungspapiers auf und bewirkt eine elektrostatische Anziehung eines Toners zur Vorderseite des Papiers und eines von der Photorezeptorwalze 1 zum Papier zu übertragenden Tonerbilds. Diese Übertragungseinrichtung vom Berührungstyp gewährleistet eine zuverlässige Bildübertragung auch unter Bedingungen hoher Feuchtigkeit, so daß der Rest-Entwickler verringert werden kann, um die Reinigungslast bzw. den Reinigungsaufwand zu senken. Außerdem kann Papierstaub vom Übertragungspapier entfernt und dessen Vermischung mit dem Entwickler verhindert werden.
Die Umordnungseinheit 7 ist mit einer leitfähigen elastischen Bürste 18 versehen, deren äußeres Ende oder deren Umgebung sich in gleitender Berührung mit der Photorezeptorwalze 1 befindet, während diese sich dreht. Eine Spannung von 0 bis 400 Volt wird über die Bürste 18 auf die Walze aufgebracht. Wenn die Spannung aufgebracht wird, wird somit der nach der Bildübertragung auf der Walze 1 verbliebene Entwickler in einen ungeordneten Zustand gebracht, um unlesbar oder ungeordnet gemacht zu werden, wobei das auf der Walze 1 verbliebene elektrostatische Rest-Latentbild ebenfalls mittels der Bürste 18 entladen und entfernt bzw. gelöscht wird. Da die negative Ladung der Photorezeptorwalze 1 vorher mittels der Entladungslampe 6 entfernt wurde, hat die Entladung mittels der Bürste 18 primär die Aufgabe, die positive Ladung zu entfernen.
Da die Umordnungseinheit 7 über der Photorezeptorwalze 1 angeordnet ist, kann ein Herabfallen des an der elastischen Bürste 18 anhaftenden Entwicklers und dessen Verteilung im Gerät verhindert werden. Selbst wenn der Entwickler T auf die Photorezeptorwalze 1 herabfällt, kann er auf der Walze 1 transportiert werden, um unmittelbar mittels der Entwicklungseinheit 4 aufgenommen zu werden.
Die Photorezeptorwalze 1 ist von einer Papierzuführeinheit 19 unterlegt, die Papierbögen 17 enthält, welche mittels einer über der Papierzuführeinheit 19 angeordneten Papierzuführrolle 20 auf den Papiertransportweg 16 überführt werden.
Der Transportweg 16 ist mit einer Fixiereinheit 21 zum Fixieren des übertragenen Tonerbilds auf einem Papierbogen 17 versehen.
Es folgt eine Beschreibung des Betriebs des zuvor beschriebenen Aufzeichnungsgerätes.
Die Photorezeptorwalze 1 wird in der durch den Pfeil A bezeichneten Richtung gedreht und dessen Umfangsfläche wird mittels der Aufladeeinheit 2 auf etwa -500 bis -800 Volt aufgeladen. Nachfolgend wird der Laserstrahl 8 von der Lasereinheit 3 auf den geladenen Bereich aufgebracht, um dabei ein elektrostatisches Latentbild auf der Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 zu bilden. Sodann wird das Latentbild zu einer Reinigungsposition transportiert, an der es der Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 gegenüberliegt.
Der mittels der in der Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 angeordneten Entwicklungswalze 10 zugeführte Entwickler (Toner) T wird zum Anhaften an dem elektrostatischen Latentbild auf der Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 veranlaßt, wobei die Entwicklungswalze 10 zu diesem Zeitpunkt gegen die Walze 1 gedrückt wird, so daß die Walze elastisch verformt wird. Als Ergebnis gelangt die Walze 10 mit einer vorbestimmten Spaltbreite in Berührung mit der Walze 1, wodurch der Toner T an dem Latentbild anhaftet und dadurch ein Tonerbild erzeugt. Der Toner T haftet insbesondere an dem Bereich der Photorezeptorwalze 1 an, der dem Laserstrahl 8 ausgesetzt bzw. von diesem belichtet wurde; er unterzieht das Latentbild somit der sogenannten Umkehrentwicklung.
Die durchschnittliche Teilchengröße des verwendeten Toners T kann im Bereich von 8 bis 15 um liegen. Der Toner T wird durch Reibung zwischen der Klinge 23 und der Oberflächenschicht 10c der Entwicklungswalze 10 auf etwa -5 bis -30 uc/g aufgeladen und eine Spannung von etwa -200 bis -450 V wird an der Walze 10 angelegt.
Das entwickelte Tonerbild wird sodann zu einem Übertragungsbereich transportiert, an dem es der Übertragungswalze 5 gegenüberliegt. Inzwischen wird bei Drehung der Papierzuführwalze 20 der Papierbogen 17 von der Papierzuführeinheit 19 synchron mit der Drehung der Photorezeptorwalze 1 zugeführt.
Wenn der Papierbogen 17 in Berührung mit der Übertragungswalze 5 gelangt, wird dessen Rückseite positiv aufgeladen. Entsprechend wird das Tonerbild auf der Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 elektrostatisch angezogen und auf den Bogen 17 übertragen. In diesem Fall wird eine Spannung von 1.000 bis 2.000 V von einer Gleichspannungsstromquelle 23 über deren Drehachse an der Übertragungswalze 5 angelegt. Diese Spannung wird über den leitenden Teil auf die leitende Oberflächenschicht 10c mit einem Widerstand von 10&sup5; bis 10&sup9; X x cm aufgebracht. Um die Reinigung oder die Entfernung von anhaftendem Toner, Papiers taub oder ähnlichen Fremdkörpern zu erleichtern, sollte die Oberfläche der Übertragungswalze 5 vorzugsweise aus einem Material gebildet sein, das weich ist und eine geringe Reibungseigenschaft aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird ein leitender Fluorpolymer oder ein leitender Polyester als Material für die leitende Oberflächenschicht 10c verwendet, deren Oberfläche leicht mittels einer Reinigungsklinge 22 gereinigt werden kann. Die Gummihärte der gesamten Übertragungswalze 5 liegt vorzugsweise im Bereich von 25 bis 50, gemessen gemäß einem durch die Japanischen Industriestandards vorgegebenen Verfahren. Durch Verwendung eines derart weichen Materials ist der Tolleranzbereich für die Druckkraft der Übertragungswalze 5 auf die Photorezeptorwalze 1 ausreichend für ein zufriedenstellendes Ergebnis.
In Fig. 3 stellt der gestrichelte Bereich den Bereich zufriedenstellender Übertragungswirkung bzw. -wirksamkeit (Arbeitsbereich) dar, der bei Verwendung der Übertragungswalze erzielbar ist. Ebenso stellt der gestrichelte Bereich in Fig. 4 den Bereich einer zufriedenstellenden Übertragungswirkung bzw. -wirksamkeit (Arbeitsbereich) dar, der bei Verwendung einer auf Koronaentladung basierenden herkömmlichen Übertragungsladungseinheiten erzielt wird. Aus den Fig. 3 und 4 geht hervor, daß eine Übertragungswirksamkeit von 85 -% oder mehr bei einer relativen Feuchtigkeit von 30 bis 85 % erzielbar ist, wenn die Übertragungswalze 5 (Fig. 3) verwendet wird, während diese gemäß dem Verfahren unter Verwendung der Übertragungsladungseinheit bei einer relativen Feuchtigkeit von 30 bis 50 % erzielbar ist. Somit erstreckt sich die relative Feuchtigkeit gemäß dem herkömmlichen Verfahren selbst dann, wenn ein zulässiger Wert einer Übertragungswirksamkeit auf 60 % abgesenkt wird, nur von 30 bis 70 %, was bedeutet, daß die höchstzulässige Toleranz der relativen Feuchtigkeit nur bis höchstens 70 % erhöht werden kann.
Für das Aufzeichnungsgerät ohne Reinigungseinheit bedeuten die oben geschilderten Bedingungen, daß der Nachübertragungs Resttoner bei hoher Feuchtigkeit zunimmt und somit die bedeutendste Ursache für fehlerhaftes Reinigen des herkömmlichen Aufzeichnungsgeräts ohne Reinigungseinheit darstellt.
Verwendet man das Übertragungssystem vom Berührungstyp, das die elastische leitende Übertragungswalze 5 verwendet, kann das Aufzeichnungsgerät gemäß der vorstehenden Ausführungsform den Resttoner nach Übertragung über einem großen Umgebungs(bedingungs)bereich wirksam in einen ungeordneten Zustand bringen. Da sich die Übertragungswalze 5 während der Übertragung unmittelbar in Berührung mit dem Papierbogen 17 befindet, kann darüber hinaus am Bogen 17 anhaftender Papierstaub durch Anziehung mittels der Walze 5 effizient entfernt werden. Demzufolge verbleibt nach der Übertragung sehr wenig Fremdmaterial auf der Photorezeptorwalze 1.
Da der Papierbogen 17 durch die Übertragungswalze 5 gedrückt wird, können Übertragungsfehler (Teilaussetzer) verhindert werden und ein deutliches bzw. scharfes oder klares Übertragungsbild kann ohne Einfluß der Größe oder Qualität des Bogens 17 erzeugt werden.
Nach der Übertragung wird der Papierbogen 17 der Fixiereinheit 21 zugeführt, worauf der Toner geschmolzen und am Bogen 17 fixiert wird. Sodann wird der Bogen 17 herausgeführt.
Nach dem Übertragungsprozeß verbleibt kaum ein Resttonerbild oder ein positives oder negatives elektrostatisches Rest-Latentbild auf der Oberfläche der Photorezeptorwalze 1. Obwohl es nicht notwendigerweise erforderlich ist, wird das negative Latentbild zuerst mittels der Entladungslampe 6 gelöscht. Danach erreicht der Resttoner bei Drehung der Walze 1 den Bereich der Umordnungseinheit 7, worauf er durch die Einheit 7 in einen ungeordneten Zustand gebracht wird.
In der Umordnungseinheit 7 wird die elastische Bürste 18 in Berührung mit der Photorezeptorwalze 1 gebracht und das elektrostatische Rest-Latentbild und das (Rest-)Tonerbild werden mittels mechanischer und elektrostatischer Kräfte in einen ungeordneten Zustand gebracht, um dabei einen unleserlichen Zustand zu erzeugen. In diesem Fall wird die Reibungsaufladungspolarität des Materials der elastischen Bürste 18 identisch mit der des Toners gewählt, so daß eine abstoßende Kraft im Toner hervorgerufen wird. Somit kann der Resttoner auf der Photorezeptorwalze 1 nicht an die Bürste 18 herangezogen werden, was bedeutet, daß der Toner daran gehindert wird, sich auf der Bürste anzusammeln. Wird ein leitendes bzw. leitfähiges Material für die elastische Bürste 18 verwendet, wird eine abstoßende Kraft zwischen der Bürste 18 und dem Toner erzeugt, indem ein Potential der gleichen Polarität wie der Toner oder das Massepotential an der Bürste angelegt wird. Somit wird der Toner daran gehindert, sich auf der Bürste 18 anzusammeln.
Der Resttoner auf der Photorezeptorwalze 1 wird auf diese Weise in einen ungeordneten Zustand gebracht. Der in einen ungeordneten Zustand gebrachte Resttoner verteilt sich auf der Oberfläche der Walze 1 und haftet leicht an der Oberfläche an, ohne von der elastischen Bürste 18 aufgegriffen zu werden. Die Umordnungseinheit 7 dient nicht als eine Reinigungseinheit, sondern besitzt für die Reinigung lediglich eine Hilfsfunktion. Die auf der Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 verteilten Tonerteilchen werden in zu kleine Punkte bzw. Einheiten verteilt, um Zeichen oder ein Bild zu formen.
Der ungeordnete Bereich der Photorezeptorwalze 1 wird sodann zu einer Aufladeposition transportiert, wo dieser der Aufladeeinheit 2 gegenüberliegt, und durch Koronaentladung aufgeladen. Nach dem Aufladen wird die Walze 1 mittels der Lasereinheit 3 belichtet, um ein elektrostatisches Latentbild auf dieser zu erzeugen, welches dann wiederum die Entwicklungs- und Reinigungsposition erreicht, wo es der Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 gegenüberliegt.
Bei dem elektrostatischen Latentbild wird der Resttoner gleichmäßig und ausreichend dünn sowohl in einem belichteten Bereich, an dem der Toner anhaften soll, als auch in einem nicht belichteten Bereich verteilt, so daß es keine Möglichkeit einer unregelmäßigen Belichtung gibt. Somit ist das Restpotential nach der Belichtung gleichmäßig, so daß ein gleichmäßiges Tonerbild auch bei einem zweiten Entwicklungsdurchgang erzielt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben weist die Entwicklungswalze 10 eine Härte von 30 bis 70 (basierend auf dem JIS-Gummi- Härtemeßverfahren) und einen geringen Widerstand von 10² bis 10&sup8; X x cm auf. Wird eine Linearlast von 20 bis 150 g/cm auf die Entwicklungswalze 10 aufgebracht und wird die Walze 10 mit einer 1,5 bis 4 mal so großen Umfangsgeschwindigkeit wie die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 in Gleitberührung mit der Photorezeptorwalze 1 gebracht, stellt sich eine Berührungsbreite (Spaltbreite) von 1 bis 4 mm ein. Befinden sich der Resttoner und der Toner T auf der Entwicklungswalze 10 am Spaltbereich in Gleitberührung, wird zwischen diesen eine große Reibungskraft erzeugt, wodurch die Reinigungskapazität erhöht werden kann. Besteht der Entwickler nur aus Toner T, kann eine Verringerung der Bildqualität, wie beispielsweise in Form von Streifen, nicht auftreten.
In den nicht belichteten Bereich ist darüber hinaus die Anziehungskraft durch die Entwicklungsvorspannung größer als die der Photorezeptorwalze 1, so daß der an der Walze 1 anhaftende Toner T zur Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 hingezogen und eingesammelt wird. Somit werden neue Tonerteilchen von der Entwicklungswalze 10 zum Anhaften an dem belichteten Bereich gebracht, indem an der Walze 10 die Entwicklungsvorspannung eines geeigneten Werts zwischen dem Restpotential des belichteten Bereichs und dem Potential des unbelichteten Bereichs angelegt wird. Gleichzeitig wird der Resttoner auf dem unbelichteten Bereich zur Entwicklungswalze 10 hingezogen und eingesammelt. In diesem Fall liegt der Resttoner in einer geringen Menge vor und wird durch die Umordnungseinheit 7 in kleine Punkte bzw. Einheiten verteilt, so daß er mittels der Umordnungs- und Aufladeeinheit 2 wirksam wiedergewonnen bzw. eingesammelt werden kann. Somit kann ein Tonerbild durch wiederholtes Drehen der Photorezeptorwalze 1 erzielt werden. Nach der Entwicklung und der Reinigung wird das Tonerbild an der Position, an der er der Übertragungswalze 5 gegenüberliegt, auf den Papierbogen 17 übertragen. Danach werden die selben Arbeitsprozesse wiederholt.
Gemäß dem Aufzeichnungsgerät der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann das Speicherbild, das bisher erzeugt wurde, beseitigt und fehlerhaftes Reinigen trotz der Verwendung der Photorezeptorwalze 1 mit einem kleineren Durchmesser verhindert werden. Nachdem 20.000 Kopien mit einer Bildfläche von etwa 7 % und Papierbögen der Größe A4 gemacht wurden, wiesen alle zufriedenstellende Abbildungen ohne fehlerhaftes Reinigen auf.
Wird eine Vorspannung an der Umordnungseinheit 7 angelegt, kann diese darüber hinaus so eingestellt werden, daß der Toner effektiv in einen ungeordneten Zustand gebracht wird und die Ein- bzw. Ansammlung des Toners aktiv verhindert wird. Somit kann eine Verschmutzung der Umordnungseinheit 7 verhindert werden. In diesem Fall kann der an der Umordnungseinheit 7 anhaftende Toner durch Anlegen einer Spannung von beispielsweise etwa 100 bis 300 V an der elastischen Bürste 18 während des Nicht-Betriebs, d.h. während der nicht mit einem Bild versehene Bereich an der Einheit 7 vorbeiläuft, von dieser heraus bzw. weg auf die Oberfläche der Photorezeptorwalze 1 gezwungen werden. Der ausgetragene Toner wird zu der Entwicklungs- und Reinigungseinheit 4 transportiert, um von dieser eingesammelt zu werden. In diesem Fall wird darüber hinaus eine Spannung von 0 bis 100 Volt an der Entwicklungswalze 10 angelegt, ohne die Aufladeeinheit 2 zu betätigen, um eine Aufladung der Photorezeptorwalze 1 zu verhindern.
Der Toner kann durch ein alternatives Verfahren daran gehindert werden, sich in der Umordnungseinheit 7 anzusammeln. Gemäß diesem Verfahren wird ein Aufladebereich zum Anziehen des an der Einheit 7 anhaftenden Toners auf dem nicht-bildtragenden Bereich der Photorezeptorwalze 1 geformt. In diesem Fall wird die Walze 1 mittels der Übertragungswalze 5 auf die dem elektrostatischen Latentbild entgegengesetzte Polarität aufgeladen. Das kann bei einem Umkehrentwicklungssystem sehr leicht erfolgen.
Das reinigerlose Entwicklungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt eine besonders gute Reinigungswirkung bei Verwendung eines Einkomponentenentwicklers. Anhand der Fig. 5 und 6 wird diese Wirkung beschrieben.
Die Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Reinigungswirkung des Resttoners auf der Photorezeptorwalze, die bei Verwendung einer Zweikomponenten- Magnetbürste erzielbar ist. Die Fig. 6 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Reinigungswirkung des Resttoners auf der Photorezeptorwalze, die bei Verwendung des Einkomponentensystems vom Berührungstyp oder der Einkomponentenentwicklungs- und Reinigungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung erzielbar ist.
In Fig. 5 ist der Entwickler ein Zweikomponentenentwickler, der aus einem Träger 31 und einem Toner 32 gebildet ist. Der Träger 31 besteht aus Ferrit oder Eisenoxidteilchen mit einem Durchmesser von 80 bis 150 um. Bei Drehung der Magnetwalze 33 wird der Träger 31 in Gleitberührung mit Resttonerteilchen 35 auf einer Photorezeptorwalze 34 gebracht. In diesem Fall sind die Teilchen des Trägers 31 viel größer als die Tonerteilchen, deren Durchmesser etwa 10 um beträgt. In einer dichten Lage können die Träger 31 daher nicht einfach in Berührung mit den Resttonerteilchen 35 gebracht werden, was bedeutet, daß die Wahrscheinlichkeit der Berührung gering ist, so daß die Resttonerteilchen 35 nicht mechanisch mit hoher Effizienz weggewischt bzw. abgetragen werden können.
Bei diesem Einkomponentensystem vom Berührungstyp gemäß Fig. 6 besteht der Entwickler andererseits nur aus einem Toner 42 und enthält keinen Träger. Daher wird der Toner 42 auf einer elastischen Entwicklungswalze 43 unmittelbar gegen Resttonerteilchen 45 auf einer Photorezeptorwalze 44 für eine Gleitberührung gedrückt. In diesem Fall befinden sich die Teilchen der gleichen Größe in Gleitberührung miteinander, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Berührung zwischen Resttonern und Entwicklertonern sehr hoch ist. Entsprechend ist die mechanische Abstreiffähigkeit groß, so daß eine zufriedenstellende Reinigungswirkung erzielbar ist. Da die sich in Berührung befindlichen Teilchen so klein wie beispielsweise 10 um im Durchmesser sind, können darüber hinaus streifige Bildstörungen, die bei den oben beschriebenen Zweikomponentensystemen häufig erzeugt wurden, nicht auftreten.
Obwohl die Übertragungswalze 5 als eine Übertragungseinheit vom Berührungstyp in dem Gerät gemäß der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, kann sie durch einen Übertragungsriemen bzw. ein -band ersetzt werden. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die leitende elastische Walze außerdem als die Übertragungswalze 5 verwendet. Alternativ kann jedoch eine isolierte bzw. isolierende elastische Walze oder eine Koronaübertragungseinheit einschließlich eines Riemens für den Zweck verwendet werden.
Alternativ kann weiterhin eine walzenförmige Drehbürste desselben Materials wie die elastische Bürste 18 der Umordnungseinheit 7 alternativ als Übertragungswalze verwendet werden. In diesem Fall ist die Drehbürste wie die Übertragungswalze 5 geformt und die gleichen angelegten Spannungen und Druckkräfte werden verwendet. Der an der Drehbürste anhaftende Toner kann mittels einer drehenden Elektrode entfernt werden, an der eine Spannung der der an der Bürste angelegten Spannung entgegengesetzten Polarität angelegt wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, nutzt das Aufzeichnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung das elastische Entwicklungselement, das gegen das elektrostatische Latentbild auf dem Bildträger für eine Gleitberührung mit einer relativen Geschwindigkeitsdifferenz gedrückt wird. Somit kann eine große Reibungskraft zwischen dem elastischen Entwicklungselement und dem Rest-Entwickler erzeugt werden, um die Reinigungswirksamkeit zu verbessern.
Desweiteren wird die Umkehrentwicklung verwendet, und der Bildträger und der Entwickler werden auf dieselbe Polarität aufgeladen, so daß die Anhaftung des Entwicklers am Bildträger abgeschwächt und die Reinigungswirksamkeit für den Rest- Entwickler verbessert sein kann. Weiterhin führt die Verwendung der Übertragungseinheit vom Berührungstyp zu einer Verbesserung in der Übertragungswirksamkeit.

Claims

1. Ein Bilderzeugungsgerät mit:

Einrichtungen (2, 3) zum Bilden eines elektrostatischen Latentbilds bzw. Ladungsbilds auf einem Bildträger (1),

einer integrierten Entwicklungs/Reinigungswalze (10) zum Entwickeln des Latentbilds mit einem Einkomponentenentwickler und zum gleichzeitigen Entfernen von auf dem Bildträger (1) verbliebenem Rest-Entwickler von diesem, während das Latentbild entwickelt wird,

einer Stromquelle (14) zum Anlegen einer Vorspannung, die etwa auf einen Mittelwert zwischen einem Restpotential eines belichteten Bereichs des Bildträgers (1) und dem Potential eines nicht belichteten Bereichs des Bildträgers (1) eingestellt ist, an der Entwicklungs/Reinigungswalze (10),

einer Übertragungseinrichtung (5) zum Übertragen des entwickelten Latentbilds auf dem Bildträger (1) auf ein Aufzeichnungsmedium (17), und

einer Umordnungseinrichtung (7), um den nach der Übertragung des entwickelten Latentbilds durch die Übertragungseinrichtung (5) auf dem Bildträger (1) verbliebenen Entwickler in einen ungeordneten Zustand zu bringen, um den verbliebenen Entwickler unlesbar oder ungeordnet zu machen, wobei die Umordnungseinrichtung (7) ein leitfähiges elastisches Element aufweist, das in Gleitberührung mit dem Bildträger (1) bringbar ist, wodurch der verbliebene Entwickler auf dem Bildträger (1) durch mechanische und elektrostatische Kräfte in einen ungeordneten Zustand gebracht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Entwicklungs/Reinigungswalze (10) eine elastische leitfähige Schicht zum Übertragen des Einkomponentenentwicklers zum belichteten Bereich des Bildträgers (1) und zum gleichzeitigen Entfernen des Rest-Entwicklers vom nichtbelichteten Bereich des Bildträgers (1) durch Berührung mit dem Bildträger (1) aufweist, die Entwicklungs/Reinigungswalze (10) mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit drehbar ist, die höher ist als die Umfangsgeschwindigkeit des Bildträgers (1), so daß sich die Entwicklungs/Reinigungswalze (10) im Betrieb auf einer vorbestimmten Berührungsbreite bzw. -länge in Gleitberührung mit dem Bildträger (1) befindet und eine Linearlast auf die Entwicklungs/Reinigungswalze (10) aufbringbar ist, so daß eine Reibungskraft zwischen dem Einkomponentenentwickler und dem durch die Umordnungseinrichtung (7) in einen ungeordneten Zustand gebrachten Rest-Entwickler erzeugt wird, um dadurch die Entfernung des Rest-Entwicklers vom Bildträger (1) zu fördern,

die Übertragungseinrichtung (5) ein Übertragungselement zum in Druckberührung Bringen des Aufzeichnungsmediums mit dem Bildträger (1), um das entwickelte Latentbild auf dem Bildträger (1) auf das Aufzeichnungsmedium (17) zu übertragen, aufweist,

und das Übertragungselement eine elastische leitfähige Schicht aufweist, an der eine Übertragungs-Vorspannung angelegt wird.

2. Ein Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 1, wobei die Latentbild-Bildungseinrichtung (2, 3) eine Aufladeeinheit (2) zum Aufladen des Bildträgers (1), und eine Belichtungsstation zum Belichten des Bildträgers (1) für ein zu entwickelndes Bild, um damit das Latentbild zu bilden, umfaßt, und die Umordnungseinrichtung (7) zwischen der Übertragungseinrichtung (5) und der Aufladeeinheit (2) angeordnet ist.

3. Ein Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 1, bei dem die Linearlast im Bereich von 20 bis 150 g/cm liegt.