DE69313363T2

DE69313363T2 - Verfahren und Gerät zur Bilderzeugung

Info

Publication number: DE69313363T2
Application number: DE69313363T
Authority: DE
Inventors: Masatoshi Kimura; Jun Kodama; Tomohisa Mikami; Sachio Sasaki
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1993-06-16
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2013-06-17
Also published as: KR940000934A; US6341207B1; EP0575159A3; EP0575159A2; JPH05346751A; KR100192689B1; EP0575159B1; DE69313363D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät, und mehr im einzelnen ein Bilderzeugungsverfahren, welches auf einem Latentträger befindlichen Resttoner mit einer Entwicklungseinrichtung sammelt, um dadurch einen Reiniger zu erübrigen, sowie ein Gerät zum Durchführen desselben. Ein solches Gerät und ein solches Verfahren ist beispielsweise in der EP-A-0 459 607 offenbart worden.
In Bildaufzeichungsgeräten, wie etwa einer Kopiermaschine, einem Drucker und einem Faksimilegerät wird ein Latentbilderzeugungsgerät wie ein elektrophotographisches Gerät infolge der Popularität der Bildaufzeichnung auf normalen Papierbögen verwendet. Ein solches Bilderzeugungsgerät wird unten als ein typischer elektrophotographischer Drucker beschrieben. Wie in Fig. 1A gezeigt ist, sind verschiedene Typen von Prozeßeinheiten um eine photosentitive Trommel 1, etwa einen organischen photosensitiven Körper, einen Se-photosensitiven Körper oder einen Si-photosensitiven Körper herum angeordnet. Genauer sind um den photosensitiven Körper 1 herum ein Corona-Lader 2 zum gleichförmigen Laden der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1, ein Laser-Optiksystem 3 zum Ausführen der Bildbelichtung, eine Entwicklungseinrichtung 4, wie etwa eine Zweikomponenten- Entwicklungs einrichtung, eine magnetische Einkomponenten Entwicklungseinrichtung oder eine nichtmagnetische Einkomponenten-Entwicklungseinrichtung, ein Corona-Entlader 5 zum elektrostatischen Übertragen eines auf der photosensitiven Trommel 1 befindlichen Tonerbildes auf ein Papier P, ein Reiniger 6, wie etwa ein Fellbürstenreiniger oder ein Klmgenreiniger, und eine Entelektrifizierungslampe 7 angeordnet.
Eine Fixiereinrichtung 8 zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Papier P mit Wärme oder Druck ist ferner auf einer Bogenbeförderungspassage vorgesehen, wo das Papier P befördert wird.
Die Bilderzeugungsoperation wird in der folgenden Weise ausgeführt. Zuerst wird die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 durch den Corona-Lader 2 gleichförmig geladen, und sodann wird die geladene Oberfläche durch das Laser-Optiksystem 3 mit einem optischen Bild belichtet, welches einem Ziel-Bild entspricht, so daß ein dem Ziel- Bild entsprechendes elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Sodann wird dem auf der photosensitiven Trommel 1 befindlichen elektrostatischen Latentbild in der Entwicklungseinrichtung 4 geladener Toner zugeführt, um das Bild zu entwickeln. Der als Übertragungseinrichtung dienende Corona-Entlader 5 ist in der Nähe der photosensitiven Trommel 1 angeordnet, wobei sich das Papier P dazwischen befindet, und er lädt die Rückseite des beförderten Papiers P in die derjenigen der Ladungen des Toners entgegengesetzte Polarität um, wodurch das auf der photosensitiven Trommel 1 befindliche Tonerbild elektrostatisch auf das Papier P übertragen wird. Während das dieses Tonerbild tragende Papier P durch die Fixiereinrichtung 8 hindurchpassiert, wird das Tonerbild auf dem Papier P mit Wärme und Druck fixiert, womit der Druckvorgang abgeschlossen wird.
Die Effizienz (der Wirkungsgrad) der Übertragung des Tonerbildes auf einen Papierbogen ist nicht gleich 100 %; vielmehr wird einiges Tonermaterial auf der photosensitiven Trommel verbleiben. Deshalb wird die obere Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 nach der Übertragung des Tonerbildes auf das Papier P mittels des Reinigers 6 gereinigt, um den Resttoner zu entfernen. Sodann wird die entelektrifizierende Lampe 7 aktiviert, um die Restladungen auf der photosensitiven Trommel 1 zu entfernen und um die Trommel 1 in den Anfangszuständ zurückzuversetzen, so daß sie für eine andere Druckoperation bereit ist.
Der durch den Reiniger 6 von der photosensitiven Trommel 1 gesammelte Resttoner wird vorübergehend durch einen Tonerträger-Mechanismus (nicht gezeigt) in einem Tonerabfalltank aufbewahrt, und ein Benutzer wird diesen Tank entsorgen, wenn eine bestimmte Menge an Abfalltoner darin enthalten ist. Dieser Bilderzeugungsprozeß erfordert einen Toner-Entsorgungsrnechanismus und Raum zum Unterbringen des Abfalltoners, und er steht der kompakten Ausbildung des Bilderzeugungsgerätes im Wege. Da der durch den Reiniger 6 gesammelte Toner nicht zum Druckvorgang beiträgt, ist dieser Prozeß nicht ökonomisch. Außerdem steht das Entsorgen des Toners dem Umweltschutz entgegen.
Im Hinblick auf das oben Gesagte und infolge der jüngeren Forderungen nach kleineren Geräten und geringeren Kosten ist es erwünscht, einen Teil des Aufzeichnungsprozesses zu eliminieren. Als eine Lösung ist ein reinigerloser Prozeß zum Eliminieren des Erfordernis für den Reiniger vorgeschlagen worden, wie beispielsweise in "Cleanerless Laser Printer", Electrophotographic Institute Report, vol 30, no. 3, pp. 293-301.
Dieser reinigerlose Prozeß eliminiert den Reiniger 6 und ermöglicht es, daß der Resttoner nach der Bildübertragung durch die Entwicklungseinrichtung 4 gesammelt wird, so daß der Resttoner nochmals für den Druck verwendet werden kann. Wie in Fig. 1B gezeigt ist, ist der Reiniger 6 eliminiert, und anstelle dessen ist eine leitfähige gleichförmige Bürste 9 in dem reinigerlosen Prozeß vorgesehen. In diesem Aufzeichnungsprozeß wird der auf der photosensitiven Trommel 1 befindliche Resttoner durch die Bürste 9 verteilt. Dann wird die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 mit dem darauf befindlichen Toner durch den Corona-Lader 2 gleichförmig geladen, durch das Laser-Optiksystem 3 wird eine Bildbelichtung ausgeführt, und das Sammeln des Resttoners und das Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes werden gleichzeitig durch die Entwicklungseinrichtung 4 ausgeführt.
Der auf einem Abschnitt sich häufende Toner wird durch die Gleichförmigkeits-Bürste 9 verteilt, um die Tonermenge pro Einheitsfläche zu reduzieren, wodurch das Tonersammeln durch die Entwicklungseinrichtung 4 erleichtert wird. Da der Toner verteilt wird, wird ferner der Resttoner daran gehindert, zu einem Filter für einen Ionen-Schauer von dem Corona-Lader 2 zu werden, so daß dadurch ein nicht gleichförmiges Laden vermieden wird. Auch wird der Toner beim Belichtungsschritt daran gehindert, zu einem Filter zu werden, so daß dadurch eine ungleichmäßige Belichtung vermieden wird.
Der Punkt dieses Aufzeichnungsprozesses ist, daß das Sammeln des auf der photosensitiven Trommel 1 befindlichen Resttoners zur gleichen Zeit wie der Entwicklungsschritt ausgeführt wird. Dieser Funkt wird mit Bezug auf Fig. 2A beschrieben, welche die auf ein negatives Potential aufgeladene photosensitive Trommel 1 mit Toner zeigt, welcher auch auf ein negatives Potential aufgeladen ist. Das Oberflächenpotential der photosensitiven Trommel 1 wird auf -500 bis -1000 V eingestellt, und das Potential des belichteten Abschnittes, wo der Potentialabfall infolge der Bildbelichtung aufgetreten ist, wird auf einige zehn Minus-Volt abgesenkt, wodurch ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird. Zu der Entwicklungszeit wird ein Entwicklungs-Vorspannungspotential, welches annähernd in der Mitte des Oberflächenpotentials und des Latentbild-Potentials liegt, an der Entwicklungswalze angelegt. Im Entwicklungsschritt haftet der auf der Entwicklungswalze befindliche negativ geladene Toner auf dem auf der photosensitiven Trommel 1 befindlichen elektrostatischen Latentbild durch ein elektrisches Feld, welches durch das Entwicklungs-Vorspannungspotential und das Latentbild-Potential ausgebildet wird, wodurch ein Tonerbild geschaffen wird.
In dem reinigerlosen Prozeß wird zu der gleichen Zeit, zu der der Entwicklungsschritt ausgeführt wird, der Resttoner, welcher über die photosensitive Trommel 1 durch den Gleichförmigkeitsvorgang verteilt ist, nach der Bildübertragung durch das elektrische Feld, welches durch das Oberflächenpotential und das Entwicklungs-Vorspannungspotential erzeugt wird, von der Oberfläche der Trommel 1 zur Entwicklungswalze hin gesammelt.
Dieser reinigerlose Prozeß erfordert offensichtlich, daß die Menge des Resttoners auf der photosensitiven Trommel 1 nach dem Sammeln in der Entwicklungseinrichtung 4 ziemlich klein ist. Laßt uns jetzt den Übertragungsschritt betrachten. Wenn der Corona-Entlader eines gewöhnlichen Typs als Übertragungseinrichtung verwendet wird, dann streuen die von der Corona-Entladung an das Papier P abgegebenen Ladungen bei einer hohen Feuchtigkeit. Demzufolge kann es sein, daß auf den auf der photosensitiven Trommel 1 befindlichen Toner ein elektrisches Feld nicht aufgebracht wird, wodurch die Übertragungseffizienz (der Übertragungswirkungsgrad) reduziert wird. Genauer fällt die Übertragungseffizienz von 80 bis 90 % auf 50 bis 60 % bei einer hohen Feuchtigkeit. Die Reduzierung der Übertragungseffizienz erhöht die Menge des Resttoners nach der Bildübertragung. Es wird deshalb schwierig, den Toner vollständig von der photosensitiven Trommel 1 im Entwicklungsschritt zu sammeln, was ein Hintergrund-Rauschen und damit ein Haften von Toner auf dem Hintergrund des Papiers verursacht. Das reduziert die Druckqualität
Wir wenden uns jetzt dem Toner zu. Pulverisierter Toner, welcher normalerweise verwendet wird, hat deformierte Formen von ungleichmäßigen Partikelgrößen. Der pulverisierte Toner hat deshalb eine hohe mechanische Haftkraft auf der photosensitiven Trommel 1, wodurch die Tonerübertragung schwierig gemacht wird. Zusätzlich wird es schwierig, einen engen Kontakt des Toners mit dem Papier in der Übertragungssektion herzustellen. Das schwächt das elektrische Feld und reduziert die Übertragungseffizienz auf 80 bis 90 %. Infolgedessen steigt die Menge an Resttoner nach der Übertragung an, was es schwierig macht, den Toner vollständig von der photosensitiven Trommel 1 im Entwicklungsschritt zu sammeln. Das verursacht ebenfalls ein Hintergrund-Rauschen, wodurch Toner auf dem Hintergrund des Papiers haftet und wodurch die Druckqualität verringert wird.
Wir wollen jetzt den Ladeschritt betrachten. Der größte Teil des Toners, welcher nicht im Übertragungsschritt übertragen wird, ist der, welcher zu der entgegengesetzten Polarität aufgeladen worden ist. Der entgegengesetzt aufgeladene Toner wird gemäß dem Prinzip des Sammelns von Resttoner in dem oben beschriebenen Entwicklungsschritt nicht gesammelt. Das verursacht offensichtlich ein Hintergrund-Rauschen auf dem Papier. Der Resttoner nimmt geladene Ionen auf, welche durch den Corona-Lader 2 im Ladeschritt erzeugt werden. Während die photosensitive Trommel 1 durch die geladenen Ionen auf ein vorgegebenes Potential aufgeladen wird, wird der entgegengesetzt geladene Toner nicht auf ein solches Potential aufgeladen. Der entgegengesetzt geladene Toner wird auch dann, wenn er durch diese Ionen aufgeladen wird, die entgegengesetzte Polarität behalten. Das macht das Sammeln des Toners im Entwicklungsschritt schwierig. Zusätzlich dazu tritt, wie in Fig. 2B gezeigt ist, eine Potentialunregelmäßigkeit auf der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 nach dem Übertragungsschritt auf. Auch wenn die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 im Ladeschritt gleichförmig aufgeladen wird, ist es wahrscheinlich, daß diese Potentialunregelmäßigkeit in dem Abschnitt, wo der Toner verbleibt, bestehen bleibt. Das verursacht ein Nachbild, ein Hintergrund-Rauschen und dergleichen, wodurch die Druckqualität verringert wird.
Es ist deshalb erwünscht, ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, welche die Druckqualität beim reinigerlosen Prozeß verbessern.
Insbesondere sollte die Übertragungseffizienz so erhöht werden, daß die Menge an Resttoner nach der Bildübertragung bei dem reinigerlosen Prozeß reduziert wird.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Bilderzeugungsgerät: einen rotierenden, endlosen Latentträger; erste Mittel zum Laden des ro tierenden endlosen Latentträgers; zweite Mittel zum Ausbilden eines elektrostatischen Latentbildes auf dem rotierenden endlosen Latentträger; dritte Mittel zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes auf dem rotierenden endlosen Latentträger durch Hinzufügen von Toner, insbesondere Polymerisations-Toner, wobei gleichzeitig der Resttoner auf dem rotierenden endlosen Latentträger gereinigt wird; und vierte Mittel zum Übertragen des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen Polymerisations-Toners auf einen Bogen.
Ein Bilderzeugungsverfahren gemäß diesem Aspekt umfaßt einen ersten Schritt des Ladens eines rotierenden endlosen Latentträgers; einen zweiten Schritt des Ausbildens eines elektrostatischen Latentbildes auf dem rotierenden endlosen Latentträger; einen dritten Schritt des Entwickelns des elektrostatischen Latentbildes auf dem rotierenden endlosen Latentträger durch Zuführen von Toner, insbesondere Polymerisations-Toner, und des gleichzeitigen Reinigens des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen Resttoners; und einen vierten Schritt des Übertragens des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen Toners auf einen Bogen.
Da der Polymerisations-Toner eine weiche Form hat, ist die mechanische Haftkraft an dem Latentträger gering. Es ist deshalb leichter, den Toner auf den Bogen zu übertragen, womit die Übertragungseffizienz verbessert wird. Da der Polymerisations-Toner eine gleichmäßige Partikelgröße hat, wird weiter der Zwischenraum zwischen dem Latentträger und dem Bogen kleiner und freier von Luftspalten, so daß das elektrische Feld für die Bildübertragung mit hohem Wirkungsgrad auf den Toner aufgebracht werden kann, womit die Übertragungseffizienz verbessert wird. Das verringert die Menge an Resttoner nach der Bildübertragung und erleichtert das Sammeln des Resttoners in der Entwicklungseinrichtung.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung umfassen die Mittel zum Übertragen des Toners eine elektrifizierte rotierende Übertragungswalze zum Übertragen des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen Toners auf den Bogen durch sandwichartiges Zwischenlegen des Bogens zwischen den rotierenden endlosen Latentträger und die rotierende Übertragungswalze
In dem vierten Schritt des zugeordneten Bildübertragungsverfahrens wird der auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindliche Toner auf einen Bogen übertragen, indem der Bogen zwischen den rotierenden endlosen Latentträger und die elektrifizierte rotierende Übertragungswalze sandwichartig zwischengelegt wird.
Gemäß diesem Aspekt wird der Übertragungsschritt durch die Übertragungswalze ausgeführt. Bei der herkömmlichen Übertragung unter Verwendung eines Corona-Laders streuen bei einer hohen Feuchtigkeit die Ladungen, die durch den Corona-Entlader auf den Bogen übertragen werden, so daß auf das Tonerbild ein elektrisches Feld nicht aufgebracht wird. Das ist deshalb so, weil die aufgebrachten Ladungen durch den Bogen, welcher aus der Luft Wasser absorbiert hat, wodurch der elektrische Widerstand fällt, zur Geräteanordnung hin streuen. Infolgedessen fällt die Übertragungseffizienz, und die Menge des Resttoners nach der Bildübertragung steigt an, was es schwierig macht, den Resttoner in der Entwicklungseinrichtung zu sammeln. Wenn die Übertragungswalze verwendet wird, dann berührt die Übertragungswalze andererseits den Bogen sehr eng und dient als eine Elektrode, was es ermöglicht, daß die Ladungen direkt auf den Bogen aufgebracht werden. Auch wenn einige Ladungen streuen, so wird das elektrische Feld nicht sehr geschwächt. Da ferner Druck und elektrostatische Kraft verwendet werden, kann immer eine stabile Übertragungseffizienz erzielt werden, unabhängig von Anderungen der Umweltbedingungen. Es ist so möglich, die Menge des Resttoners nach der Bildübertragung zu reduzieren, womit ein reinigerloser Prozeß gewährleistet wird, welcher das Sammeln des Toners in der Entwicklungseinrichtung erleichtert und stabilisiert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Mittel zum Laden des Trägers eine rotierende Ladebürste und ein Mittel zum Aufbringen einer Ladespannung auf die rotierende Ladebürste. Bei dem zugeordneten Bilderzeugungsverfahren gemäß diesem Aspekt wird der erste Schritt des Ladens des rotierenden endlosen Latentträgers durch die rotierende Ladebürste ausgeführt, die mit einer Ladespannung versorgt wird.
Da gemäß diesem Aspekt der rotierende endlose Latentträger durch die Ladebürste geladen wird, berührt die Ladebürste den Resttoner auf dem Latentträger. Demzufolge wird der Resttoner durch Reibung und durch Kontakt mit der in geeigneter Weise vorgespannten Ladebürste geladen. Das bedingt, daß die nach der Bildübertragung verbleibenden entgegengesetzt geladenen Tonerpartikel auf ein positives Potential aufgeladen werden, wodurch das Sammeln des Toners im Entwicklungsschritt sichergestellt wird. Da die Ladebürste drehangetrieben wird, um den Latentträger zu laden, wird der Resttoner zeitweilig umgerührt, und das Laden wird ausgeführt, während der umgerührte Toner wieder auf den Latentträger aufgebracht wird. Auch wenn es nach der Bildübertragung noch Resttoner gibt, kann deshalb ein ungleichmäßiges Aufladen verhindert und kann der Resttoner verteilt werden, womit ein stabiles und gleichförmiges Laden sichergestellt wird. Andere Merkmale und Vorteile der vorliegen den Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu sehen ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Zeichnungen, welche in die Beschreibung aufgenommen sind und einen Teil der Beschreibung bilden, illustrieren Ausgestaltungen der Erfindung und sie dienen zusammen mit der obenstehenden allgemeinen Beschreibung und der ins einzelne gehenden Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen, die folgt, dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1A, 2B, 2A und 2B Schemazeichnungen zum Beschreiben des Standes der Technik;
Fig. 3 eine Schemazeichnung, welche die Struktur eines Druckers gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine Schemazeichnung, welche die Struktur eines Bürstenladers in dem Drucker gemäß der Fig. 3 zeigt;
Fig. 5, ein Diagramm, welches eine Kennlinie des Übertragungswirkungsgrades einer Übertragungswalze in dem Drucker in Fig. 3 zeigt;
Fig. 6A eine Schemazeichnung, welche den Zustand von Polymerisations-Toner mit Bezug auf eine photosensitive Trommel in dem Drucker der Fig. 3 illustriert;
Fig. 6B eine Schernazeichnung, welche den Zustand von pulverisiertem Toner mit Bezug auf eine photosensitive Trommel gemäß dem Stand der Technik illustriert;
Fig. 7A eine Schemazeichnung, welche einen herkömmlichen Übertragungsschritt unter Verwendung von pulverisiertem Toner illustriert;
Fig. 7B eine Schemazeichnung, welche einen herkömmlichen Übertragungsschritt unter Verwendung von Polymerisations-Toner illustriert;
Fig. 8 ein Diagramm, welches Kennlinien des Übertragungswirkungsgrades von Polymerisations-Toner und pulvensiertem Toner zeigt;
Fig. 9A ein Diagramm, welches die Verteilung von pulverisiertem Toner gemäß dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 9B ein Diagramm, welches die Verteilung von Polymerisations-Toner gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 eine Schemazeichnung, welche die Struktur eines Druckers gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 11 eine Schemazeichnung zum Erläutern des Be triebs eines Bürstenladers bei dem Drucker der Fig. 10;
Fig. 12 ein Diagramm, welches eine Kennlinie der Druckdichte des in Fig. 11 gezeigten Bürstenladers zeigt;
Fig. 13 eine Schemazeichnung, welche die Struktur eines Druckes gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 14 eine Schemazeichnung zum Erläutern eines Entwicklungsschrittes in der Struktur der Fig. 13;
Fig. 15 ein Diagramm, welches Kennlinien des Übertragungswirkungsgrades von magnetischem Polymerisations-Toner gemäß dieser Erfindung und von magnetischem pulverisiertem Toner gemäß dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 16 ein Diagramm, welches eine Kennlinie der Druckdichte von magnetischem Polymerisations-Toner gemäß dieser Erfindung zeigt; und
Fig. 17 ein Diagramm, welches eine Kennlinie des Übertragungswirkungsgrades von magnetischem Polymerisations- Toner gemäß dieser Erfindung zeigt.

Ins einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausgestaltungen

Fig. 3 illustriert die Struktur eines Druckers gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 4 zeigt die Struktur eines Bürstenladers in diesem Drucker.
Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine photosensitive Trommel 1 eine Aluminiumtrommel, auf welche ein funktionell getrennter organischer photosensitiver Körper etwa 20 Mikron dick aufgeschichtet ist. Diese photosensitive Trommel 1 hat einen Außendurchmesser von 40 mm, und sie rotiert mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 mm/s in der durch den Pfeil angegebenen Gegenuhrzeigerrichtung. Ein rotierender Bürstenlader 2a hat eine Ladebürste 20, welche in Kontakt mit der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 kommt. Diese Ladebürste 20 ist als eine leitfähige Fellbürste ausgebildet, welche durch eine (nicht gezeigte) Antriebsquelle im Gegenuhrzeigersinn (in Richtung des Pfeiles) drehangetrieben wird. Eine Wechselstrorn-Leistungsquelle 24 und eine Gleichstrom-Konstantleistungsquelle 23 sind mit dieser Ladebürste 20 verbunden.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Gehäuse 21 vorgesehen, um die Ladebürste 20 abzudecken und zu verhindern, daß Toner verspritzt wird.
Ferner sind Plastikfolien 22 an dem Gehäuse 21 an der Einlaß- und Auslaßseite der photosensitiven Trommel 1 vorgesehen. Die Folien 22 dienen dazu, ein Auslaufen von Toner aus dem Gehäuse 21, was eine Verschmutzung des Druckerinneren zur Folge hätte, zu verhindern.
Die Ladebürste 20 hat eine rostfreie Welle 20a als deren Basis, sowie ein riemenförmiges Tuch mit aufrechtstehenden Fasern, welches um die rostfreie Welle 20a spiralförmig ohne Zwischenraum gewunden ist und eine Rolle einer Bürstenfaserschicht 20b bildet. In dieser Ausgestaltung ist die Bürstenfaserschicht 20b auf eine Höhe von 5 mm eingestellt, so daß der Außendurchmesser der Bürste gleich 16 mm wird. Diese Bürstenfasern 20b erhalten eine Leitfähigkeit durch die feine Verteilung von Kohlenstoffpartikeln in Rayon-Fasern. Der Widerstand der Bürstenfasern 20b wurde so ausgewählt, daß er 10&sup9; Ω pro Faser beträgt. Die Rotationsgeschwindigkeit der Ladebürste 20 wurde so eingestellt, daß sie dem 1,6-fachen derjenigen der photosensitiven Trommel 1 entspricht.
Die Gleichstrorn-Konstantleistungsquelle 23 hat eine Spannung von -700 V. Die Wechselstrom-Leistungsquelle 24 hat eine Spannung von 1200 V zwischen den Scheiteiwerten, und eine Frequenz von 800 Hz. Demzufolge wird die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 auf -700 V aufgeladen.
Ein Laseroptik-System 3 ist ein wohlbekannter Typ, welcher die photosensitive Trommel 1 einer Belichtung in Übereinstimmung mit einem Bildmuster aussetzt, um ein elektrostatisches Latentbild zu erzeugen. Das Potential des Latentbildabschnittes wird -50 bis -100 V.
Eine Entwicklungseinrichtung 4 ist als eine Einkomponenten-Entwicklungseinheit ausgebildet. Diese Entwicklungseinrichtung hat eine Entwicklungswalze 40, welche um eine metallische Welle herum rotiert, um nichtrnagnetischen isolierenden Toner 11 dem elektrostatischen Latentbild auf der photosensitiven Trommel 1 zuzuführen. Der Toner 11 ist sphärischer Polymerisations-Toner mit einem spezifischen Widerstand (Volumenwiderstand) von 4 x 10¹&sup4; Ω cm und einer mittleren Partikelgröße von 11 µm. Als Additiv ist dem Toner 11 0,5 % Kieselsäure hinzugefügt.
Die verwendete Entwicklungswalze 40 ist ein poröser Urethan-Schwamm (Produktname "Rübicell" von der TOYO POLYMER CO., LTD.) mit einer mittleren Porengröße von 10 µm, einem spezifischen Widerstand von 10&sup4; Ω cm bis 10&sup7; Ω cm und einer Härte von etwa 30º (Ascar C Penetrometer) . Die Entwicklungswalze 40 hat einen Außendurchmesser von 20 mm, und ihre Umfangsgeschwindigkeit ist so eingestellt, daß sie dem 2,5-fachen derjenigen der photosensitiven Trommel 1 entspricht.
Eine Klinge 42 zur Begrenzung der Schichtdicke ist eine rostfreie Platte mit einer Dicke von 0,1 mm, deren Kante abgerundet ist, so daß in dem Kantenbereich R = 0,05 mm ist. Ein Klingenhalter 43 ist um einen Drehpunkt 44 herum schwenkbar. Der Klingenhalter 43 hat ein Ende, an welchem die Klinge 42 zum Begrenzen der Schichtdicke befestigt ist, während auf das andere Ende durch eine Schraubenfeder 45 ein Druck zur Entwicklungswalze 40 hin aufgebracht wird. Dieser Druck ist so eingestellt, daß die Klinge 42 eine Kraft von 30 gf/cm auf die Entwicklungswalze aufbringt.
Eine Rückstellwalze 46 ist vorgesehen, um auf der Entwicklungswalze 40 verbleibenden Toner zu sammeln, nachdem das auf der photosensitiven Trommel 1 befindliche elektrostatische Latentbild entwickelt worden ist, und um den Toner 11 der Entwicklungswalze 40 zuzuführen. Diese Rückstellwalze 46 hat deshalb eine Funktion, die hilft, den Toner 11 auf der Entwicklungswalze 40 in eine Schicht mit einer gleichförmigen Dicke einzustellen. Die verwendete Rückstellwalze 46 ist ein Urethan-Schwamm auf Esterbasis (Produktname "Everite SK-E" von der BRIDGESTONE CORPORATION) mit einem spezifischen Widerstand von 10&sup4; Ω cm. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rückstellwalze 46 ist so eingestellt, daß sie 228 mm/s beträgt, das ist etwa das 1,3- fache derjenigen der Entwicklungswalze 40.
Rührwalzen 41 und 47, die beide aus einem Kunstharz hergestellt sind, dienen dazu, den Toner in die Nachbarschaft der Entwicklungswalze 40 zu bewegen.
Die Bezugszahlen "48" und "49" bezeichnen Gleichstrom- Leistungsquellen. Die Gleichstrom-Leistungsquelle 49 bringt eine Entwicklungsvorspannung auf die Entwicklungswalze 40 auf, und ihre Spannung ist auf -350 V eingestellt, das ist etwa die Mitte zwischen dem Oberflächenpotential der photosensitiven Trommel 1, nämlich -700 V, und dem Latentbildpotential (-50 V bis -100 V) . Die Gleichstrom-Leistungsquelle 48 bringt eine Spannung auf die Klinge 42 zum Begrenzen der Schichtdicke sowie auf die Rückstellwalze 46 auf, und ihre Spannung ist auf -450 V eingestellt. Es gibt eine Potentialdifferenz von 100 V zwischen der Klinge 42 zur Begrenzung der Schichtdicke und der Entwicklungswalze. 40 sowie zwischen der Rückstellwalze 46 und der Entwicklungswalze 40.
Wenn der Toner 11 zwischen der Entwicklungswalze 40 und der Klinge 42 zur Begrenzung der Schichtdicke hindurch passiert, werden auf den Toner 11 durch die Reibungsladung, die zwischen dem Toner 11 und der Klinge 42 verursacht wird, Ladungen übertragen. Gleichzeitig erlaubt die Potentialdifferenz, die zwischen der Entwicklungswalze 40 und der Klinge 42 gegeben ist, daß von der Klinge 42 Ladungen auf den Toner 11 aufgebracht werden. D.h., daß auf den Toner 11 Ladungen durch die Reibungsladung und die letztere Ladungszuführung aufgebracht werden. Deshalb ist die Abhängigkeit der Ladungsmenge des Toners 11 von der Umgebung klein, was es erlaubt, daß ein gleichförmiges Tonerbild mit einer anhaltenden Stabilität auf der Entwicklungswalze 40 ausgebildet wird.
Unter den zuvor genannten Bedingungen wird der Toner 11 negativ geladen, und die Potentialdifferenz zwischen Rückstellwalze 46 und der Entwicklungswalze 40 ist in der Lage, der Entwicklungswalze 40 negativ geladenen Toner 11 elektrisch zuzuführen.
Die oben beschriebene Entwicklungseinrichtung 4 wird mit einem Druck von 30 gf/cm gegen die photosensitive Trommel 1 angedrückt, um eine Kontakt-Entwicklung auszuführen.
Eine Walzenübertragungseinrichtung 5a hat eine Übertragungswalze 50, die dadurch gebildet ist, daß man einen leitfähigen Schaumstoffkörper vom gleichen Material wie das der Entwicklungswalze 40 als leitfähige elastische Schicht um eine rostfreie Welle herum legt. Diese Übertragungswalze 50 hat einen Außendurchmesser von 20 mm und rotiert mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die photosensitive Trommel 1. Ferner wird auf die Übertragungswalze 50 durch einen Anpreßmechanismus (nicht gezeigt) ein Anpreßdruck von 30 gf/cm in Richtung zur photosensitiven Trommel 1 hin aufgebracht. Eine Konstant-Stromquelle 51 zum Liefern eines konstanten Stromes ist mit dieser Übertragungswalze 50 verbunden, um eine vorgegebene Ladungsrnenge auf einen Papierbogen P aufzübringen. Um das auf der photosensitiven Trom mel 1 befindliche Tonerbild elektrostatisch auf das Papier P zu übertragen, werden Ladungen mit einer Polarität, die der der Ladungen des Toners entgegengesetzt ist, oder eine positive Vorspannung infolge des negativ geladenen Toners in dieser Ausgestaltung durch die Konstant-Stromquelle 51 auf die Übertragungswalze 50 aufgebracht. Die elektrostatische Übertragung ist mit einer Druckübertragung kombiniert, welche die Übertragungswalze 50 gegen die photosensitive Trommel 1 anpreßt.
Eine Fixiereinrichtung 8 heizt das Tonerbild mittels einer Heizwalze auf, die eine darin untergebrachte Halogenlampe aufweist, um dadurch das Bild auf dem Papier P zu fixieren.
Die Operation dieser Ausgestaltung wird unten beschrieben. Nachdem die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 durch den Bürstenlader 2a gleichmäßig auf -700 V aufgeladen worden ist, wird durch das Laser-Optiksystem 3 eine Bild-Belichtung ausgeführt, um ein elektrostatisches Latentbild auf der photosensitiven Trommel 1 zu erzeugen, bei welchem der Hintergrundbereich auf -700 V geladen und der belichtete Bereich auf -50 bis -100 V geladen ist. Das elektrostatische Latentbild auf der photosensitiven Trommel 1 wird in der Einkomponenten-Entwicklungseinrichtung 4 durch sphärischen Polymerisations-Toner 11, welcher zuvor negativ aufgeladen worden ist, entwickelt, so daß sich ein Tonerbild ergibt. Dann wird das auf der photosensitiven Trommel 1 befindliche Tonerbild durch die Walzenübertragungseinrichtung 5a durch Druck und elektrostatische Kraft auf das Papier P übertragen. Da die Übertragungswalze 50 als eine Elektrode in engem Kontakt mit dem Papier P und dem Tonerbild dient und das Übertragungssystem sowohl elektrostatische Übertragung als auch Druckübertragung einsetzt, wird zu dieser Zeit die Übertragungseffizienz auch bei hoher Feuchtigkeit nicht abfallen. Infolge der Verwendung des sphärischen Polymerisations-Toners 11 kommt zusätzlich das Papier P in engen Kontakt mit dem Tonerbild auf der photosensitiven Trommel 1, so daß das elektrische Feld der Übertragungswalze 50 effektiv wirksam werden kann, um die Übertragungseffizienz zu verbessern, womit die Menge des Resttoners nach der Übertragung reduziert wird.
Das Tonerbild auf dem Papier P wird durch die Fixiereinrichtung 8 fixiert. Da die Ladebürste 20 des Bürstenladers 2a rotiert, wird der auf der photosensitiven Trommel 1 nach der Übertragung verbleibende Toner von dieser getrennt und geladen, so daß er wieder an der photosensitiven Trommel 1 haftet. Zu dieser Zeit berührt die Ladebürste 20 des Bürstenladers 2a den Resttoner auf der photosensitiven Trommel 1. Das bewirkt, daß der Resttoner durch Reibung geladen wird und von der Ladebürste 20 mit Ladungen versehen wird. Auch wenn der Resttoner auf das entgegengesetzte Potential aufgeladen ist, wird deshalb der Toner korrekt geladen. Ferner wird die photosensitive Trommel 1 geladen, nachdem der Resttoner von dieser entfernt worden ist, so daß eine ungleichmäßige Ladung der photosensitiven Trommel 1 verhindert wird. Der Resttoner wird auch über die photosensitive Trommel 1 verteilt, so daß das Sammeln des Toners in der Entwicklungseinrichtung 4 erleichtert wird.
Danach wird durch das Laser-Optiksystem 3 eine Bildbelichtung ausgeführt, um ein Latentbild zu erzeugen, und in der Entwicklungseinrichtung 4 wird ein Sammeln des Resttoners und eine Entwicklung des Latentbildes mittels Toners ausgeführt.
Fig. 5 illustriert die Kennlinie der Übertragungswalze der vorliegenden Erfindung. Die horizontale Skala in Fig. 5 stellt die absolute Feuchtigkeit dar, und die vertikale Skala stellt die Übertragungseffizienz dar. Wie aus den Ergebnissen des Vergleiches zwischen der Übertragungseffizienz der herkömmlichen Übertragung durch Corona-Entladung und der der Übertragung durch die Übertragungswalze gemäß dieser Erfindung offensichtlich ist, ist dann, wenn die absolute Feuchtigkeit sich ändert, die Übertragungseffizienz 80 % oder höher bei der normalen Temperatur und der normalen Feuchtigkeit (25ºC, 60 %) bei der herkömmlichen Über tragung durch Corona-Entladung, wie durch die dreieckige Markierung angezeigt ist, fällt jedoch auf etwa 50 % bei hoher Feuchtigkeit ab. Im Gegensatz dazu ist die Übertragungseffizienz durch die Walzenübertragung der vorliegenden Erfindung oberhalb 80 %, und ändert sich in dem Temperaturund Feuchtigkeitsbereich von 0ºC bei 10 % bis 40ºC bei 80 % kaum, wie durch kreisförmige Markierungen in dem Diagramm angezeigt ist.
Es scheint, daß in der vorliegenden Erfindung kaum irgendeine Änderung auftritt, weil die Übertragungswalze 50 als eine Elektrode in engem Kontakt mit dem Papier P und dem Tonerbild dient, und weil das Übertragungssystem sowohl elektrostatische Übertragung als auch Druckübertragung einsetzt, wie früher schon beschrieben wurde.
Auch bei einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit fällt die Übertragungseffizienz nicht ab, und die Menge des Resttoners steigt nicht an, so daß der reinigerlose Prozeß stabil ausgeführt werden kann.
Es wird jetzt eine Beschreibung von Polymerisations- Tonern vorgelegt. Polymerisations-Toner auf einer Styrol- Acryl-Basis können in der vorliegenden Erfindung als nichtmagnetische Polymerisations-Toner verwendet werden. Ein Beispiel eines solchen Toners ist bei der NIPPON ZEON CO., LTD. erhältlich. Polymerisations-Toner sind Toner, welche durch Emulsions-Polymerisation oder Suspensions-Polymerisation bereitet werden, wie beispielsweise in "Functional Ma terials", einem monatlichen Magazin vom Oktober 1990, Seiten 25 bis 30 offenbart ist. Beispielsweise wird in dem Suspensions-Polymerisations-Verfahren monomeres, färbendes Material oder dergleichen für eine Suspensions-Polymerisation fein verteilt in Wasser gelöst, so daß Toner hervorgebracht wird. Der Polymerisations-Toner ist durch seine glatte Oberfläche und scharfe Partikelverteilung charakterisiert.
Fig. 8 illustriert den Vergleich zwischen der Übertragungseffizienz mit pulverisiertem Toner im Stand der Technik und der mit dem Polymerisations-Toner gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist dann, wenn der durch die Übertragungswalze 50 fließende Strom variiert, die höchste Übertragungseffizienz gleich 82 % für den herkömmlichen Fall bei Verwendung von pulverisiertem Toner, während die höchste Übertragungseffizienz bei der Verwendung von Polymerisations-Toner wie in der vorliegenden Erfindung gleich 96 % ist; das ist höher als der herkömmliche Wert. Die Partikelverteilungen der in dieser Auswertung verwendeten Toner sind in den Fig. 9A und 9B illustriert. Die in Fig. 9B gezeigte Partikelverteilung von Polymerisations-Tonern ist schärfer als die von in Fig. 9A gezeigten pulverisierten Tonern, was zeigt, daß die Polymerisations-Toner enger zusammenliegende Partikelgrößen aufweisen.
Diese Differenz kann das Ergebnis der folgenden Gründe gewesen sein. Zuerst ist wegen der glatten Oberflächen der Polymerisations-Toner 11, wie in der Modell-Schemazeichnung der Polymerisations-Toner in Fig. 6A gezeigt ist, die mechanische Haftstärke (van der Waals-Kraft) an der photosensitiven Trommel 1 klein, so daß eine Übertragung eines Tonerbildes auf einen Bogen leichter ist, womit die Übertragungseffizienz verbessert wird. Auf der anderen Seite haben pulverisierte Toner rauhe Oberflächen, wie in Fig. 6B gezeigt ist, was stärkere mechanische Haftstärken an der photosensitiven Trommel 1 erzeugt, so daß die Übertragungseffizienz niedrig ist. Zweitens ist die Partikelverteilung der pulverisierten Toner 10 breit, wie oben beschrieben wurde (siehe das Modell der Übertragung von pulverisierten Tonern in Fig. 7A), es ist wahrscheinlich, daß ein Zwischenraum zwischen dem Papier P und dem Tonerbild gebildet wird, womit das elektrische Feld für die Übertragung geschwächt wird. Die Polymerisations-Toner 11 haben eine engere Partikelverteilung, wie durch das Übertragungsmodell der Polymerisations-Toner in Fig. 7B angezeigt ist, und es wird nicht leicht ein Abstand zwischen dem Papier P und dem Tonerbild gebildet, wie schon früher beschrieben wurde. Das elektrische Feld für die Übertragung wird wirksam aufgebracht, womit die Übertragungseffizienz verbessert wird.
Kurz gesagt können die Verwendung der Übertragungswalze und der sphärischen Polymerisations-Toner die Übertragungseffizienz verbessern und die Menge an Resttoner nach der Übertragung verringern, was das Sammeln des Toners im Entwicklungsschritt erleichtert, so daß ein stabiler, reinigerloser Prozeß ausgeführt werden kann.
Der im Ladeschritt verwendete Bürstenlader 2a wird jetzt beschrieben. Wie oben beschrieben wurde, berührt die Ladebürste 20 den Resttoner auf der photosensitiven Trommel 1, um den Resttoner durch Reibung aufzuladen und Ladungen auf diesen Resttoner aufzubringen. Als Ergebnis wird der entgegengesetzt geladene Toner so geladen, daß er ein korrekt geladener Toner ist. Der entgegengesetzt geladene Toner kann deshalb einfach durch die zuvor erwähnte Potentialdifferenz im Entwicklungsschritt gesammelt werden. Die Bürstenfasern 20a der Ladebürste 20 sollten in der Lage sein, Elektroden auszutauschen. Hier wird diese Fähigkeit durch die Oberflächenpegeldichte definiert, die die Menge von Elektronen darstellt, welche ein Material auf seiner Oberfläche hat. Um den Resttoner auf der photosensitiven Trommel 1, welcher nicht im Entwicklungsschritt gesammelt werden kann, wirksam zu reduzieren, sollte für die zuvor erwähnten negativ geladenen Toner die Oberflächenpegeldichte der Bürstenfasern 20a wenigstens 4 x 10&sup8; ev &supmin;¹ cm&supmin;² sein. Es können beispielsweise leitfähige Fasern (Produktname "REC-A" von der TOEI INDUSTRY CO., LTD.) als Bürstenfasern dienen.
Da der Bürstenlader 2a den Resttoner auf der photosensitiven Trommel 1 nach der Übertragung abkratzt und diese Trommel 1 lädt, kann ein ungleichmäßiges Laden der Trommel 1 verhindert werden. Ferner kann der Resttoner nach der Übertragung über die photosensitive Trommel 1 verteilt wer den, womit das Sammeln des Toners im Entwicklungsschritt erleichtert wird.
Das hilft dazu, den reinigerlosen Prozeß auszuführen, welcher keinen Gleichförmigkeits-Schritt durch die Gleichförmigkeits-Bürste 9 und keinen Entelektrifizierungsschritt aufweist.
Fig. 10 zeigt die Struktur eines Druckers gemäß einer Abwandlung der oben beschriebenen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung und Fig. 11 stellt eine Schemazeichnung zum Erläutern der Operation eines Bürstenladers dar, wie er in Fig. 10 gezeigt ist.
In Fig. 10 haben die Komponenten, welche denen in Fig. 3 gezeigten Komponenten entsprechen oder mit diesen identisch sind, gleiche oder ähnliche Bezugszeichen erhal ten. Ein Vorsprung 25 ist an dem Gehäuse 21 des Bürstenladers 2a vorgesehen, um den an der Ladebürste 20 haftenden Toner zu entfernen. Diese Ausgestaltung hat deshalb die Struktur der Fig. 3, bei der der Vorsprung 25 zusätzlich an dem Gehäuse 21 vorgesehen ist.
Die Operation dieser Ausgestaltung wird mit Bezug auf Fig. 11 beschrieben. Der auf der photosensitiven Trommel 1 nach der Übertragung befindliche Resttoner sollte durch die Ladebürste 20 des Bürstenladers 2a abgekratzt werden und sollte sich von der Bürste 20 lösen, wie in dem früheren Abschnitt der vorherigen Ausgestaltung mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde. Einiger Toner kann jedoch infolge der elektrostatischen Kraft der Bürste 20 und des Toners oder dergleichen an der Ladebürste 20 hängen bleiben. Eine große Menge an Toner wird akkumulativ an der Ladebürste 20 haften, wenn mehrere tausend bis mehrere Sätze von tausend Blatt Papier bedruckt werden sollen. Infolgedessen können von der Ladebürste 20 Ladungen nicht der photosensitiven Trommel 1 zugeführt werden, und das Oberflächenpotential wird absinken, was zu einer ungleichmäßigen Ladung führt. Die Reduzierung des Oberflächenpotentials und die ungleichmäßige Ladung der photosensitiven Trommel 1 werden ein Druckproblern wie beispielsweise ein Hintergrund-Rauschen aufwerfen, was die Druckqualität reduziert.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist der Vorsprung 25, welcher in Kontakt mit der Ladebürste 20 kommt, am Gehäuse 21 vorgesehen, welches ein Verspritzen von Toner verhindert, so daß dieser an der Ladebürste 20 haftende Toner gegen den Vorsprung 25 anstößt und herunter auf die photosensitive Trommel 1 gebürstet wird.
Um diesen Toner sanft auf die photosensitive Trommel 1 fallenzulassen, ist es erwünscht, daß der Vorsprung 25 an dem Öffnungsbereich des Gehäuses 21 und in der Rotationsrichtung der photosensitiven Trommel 1 stromabwärts vorgesehen ist.
Wenn die Ladebürste 20 oberhalb der horizontalen Linie vorgesehen ist, die durch das Rotationszentrum der photosensitiven Trommel 1 hindurchgeht, dann haftet der durch den Vorsprung 25 von der Ladebürste 20 getrennte Toner auf der Trommel 1, und zwar infolge des Eigengewichtes. Es ist deshalb möglich, zu verhindern, daß der abgetrennte Toner an anderen als der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 haftet oder an diese spritzt.
Mit der oben beschriebenen Struktur ist es deshalb auch dann, wenn die Ladebürste 20 den Resttoner auf der photosensitiven Trommel 1 abkratzt, möglich, zu verhindern, daß Toner sich auf der Ladebürste 20 ansammelt und die Ladeleistung der Ladebürste 20 reduziert.
Der Vorteil des Vorsprunges 25 wird mit Bezug auf die Fig. 12 beschrieben. Fig. 12 stellt Kennlinien-Diagramme dar, welche die Druckdichte bei einer Änderung in der Anzahl der bedruckten Bögen sowohl in dem Fall der Verwendung eines Bürstenladers mit dem Vorsprung 25 (die Kurve mit kreisförmigen Markierungen) und in dem Fall der Verwendung eines Bürstenladers ohne den Vorsprung 25 (die Kurve mit dreieckigen Markierungen) zeigen. Bei der durch weiße Dreiecke angezeigten Druckdichte und der durch schwarze Dreiecke angezeigten Dichte des Hintergrund-Rauschens tendiert für den Bürstenlader ohne den Vorsprung 25 die Druckdichte dazu, niedriger zu werden, während die Dichte des Hintergrund-Rauschens dazu tendiert, anzuwachsen, wenn die Anzahl bedruckter Bögen 1000 übersteigt. Aus dem oben Stehenden kann man vorhersagen, daß der Toner sich auf dem rotierenden endlosen Latentträger 20 ansammelt und die Ladeleistung verringert. Bei der durch weiße Kreise angezeigten Druckdichte und der durch weiße Dreiecke angezeigten Dichte des Hintergrund-Rauschens ändert sich für den Bürstenlader mit dem Vorsprung 25 jedoch die Druckdichte und die Dichte des Hintergrund-Rauschens nicht, auch wenn die Anzahl bedruckter Bögen 1000 übersteigt. Das bedeutet, daß der Toner sich nicht auf der Ladebürste 20 ansammelt, wodurch ein Abfallen der Ladeleistung verhindert wird.
Fig. 13 illustriert die Struktur eines Druckers zum Erläutern einer weiteren Abwandlung der vorliegenden Erfindung, und Fig. 14 ist eine exemplarische Schemazeichnung für das Prinzip der Entwicklungsaktion, die durch den Drucker der Fig. 13 durchgeführt wird.
In Fig. 13 bezeichnet die Bezugszahl "1" die zuvorerwähnte photosensitive Trommel, welche aus einem organischen photosensitiven Körper gebildet ist. Ein Lader 2e ist ein Corona-Lader. Eine Bild-Belichtungseinrichtung 3a ist aus einem LED-Anordnungs-Optiksystem gebildet. Eine Entwicklungseinrichtung 4a ist als eine 1,5-Komponenten-Entwicklungseinrichtung ausgebildet, welche magnetische Träger und magnetische Toner verwendet. Diese Entwicklungseinrichtung 4a enthält magnetische Träger und magnetische Toner als ein Entwickler 12. Eine Entwicklungswalze 400 ist aus einer Magnetwalze gebildet, welche einen festen Magnet 401 und eine um diesen herum angeordnete drehbare Metallhülse 402 auf weist. Eine Entwicklungs-Vorspannung wird auf diese Metallhülse 402 aufgebracht. Die Bezugszahl "420" bezeichnet eine Klinge zum Begrenzen der Schichtdicke, welche die Dicke der Entwicklerschicht auf der Entwicklungswalze 400 begrenzt.
Eine Übertragungseinrichtung Sb ist als ein Corona-Lader ausgebildet. Die Bezugszahl "8" bezeichnet die zuvor erwähnte Fixiereinrichtung.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, ist das Entwicklungsprinzip derart, daß die Aktion der Magnetkraft der Entwicklungswalze 400 eine magnetische Bürste auf der Entwicklungswalze 400 ausbildet, die aus den magnetischen Trägern und den magnetischen Tonern besteht. Diese magnetische Bürste wird durch die Entwicklungswalze 400 der Klinge 420 zum Begrenzen der Schichtdicke für die Begrenzung von deren Dicke zugeführt, bevor sie weiter zu der photosensitiven Trommel 1 befördert wird. Wenn diese magnetische Eürste in Kontakt mit der photosensitiven Trommel 1 kommt, dann wird nur der magnetische Toner auf der photosensitiven Trommel 1 haften, wodurch er ein Tonerbild auf der Trommel 1 ausbildet.
Die Operation dieser Ausgestaltung wird jetzt beschrieben. Die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 ist durch den Corona-Lader 2e gleichmäßig auf -700 V aufgeladen. Dann wird durch das LED-Optiksystem 3a eine Bild-Belichtung ausgeführt, um auf der photosensitiven Trommel 1 ein elektrostatisches Latentbild auszubilden, bei dem der Hintergrundbereich auf -700 V und der belichtete Bereich auf -50 bis -100 V geladen ist. Das elektrostatische Latentbild auf der photosensitiven Trommel 1 wird in der 1,5- Komponenten-Entwicklungs einrichtung 4a durch magnetischen Polymerisations-Toner entwickelt, welcher zuvor negativ geladen worden ist, wodurch man ein Tonerbild gewinnt. Dann wird das auf der photosensitiven Trommel 1 befindliche Tonerbild durch die Corona-Übertragungseinrichtung 5b durch eine elektrostatische Kraft auf einen Papierbogen P übertragen. Das Tonerbild auf dem Papier P wird durch die Fixiereinrichtung 8 fixiert. Der nach der Übertragung auf der photosensitiven Trommel 1 verbleibende Toner wird durch den Corona-Lader 2e geladen, und sodann wird eine Bildbelichtung durch das LED-Optiksystem 3a ausgeführt, wodurch ein Latentbild erzeugt wird. Das Sammeln des Resttoners und das Entwickeln des Latentbildes mit dem Toner werden in der Entwicklungs einrichtung 4a ausgeführt.
Die Magnetträger dieses Entwicklers sind Magnetit-Träger mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 70 µm, einem elektrischen Widerstand von 10&sup7; bis 1010 Ω cm, einer gesättigten Magnetisierung von 70 emu/g und einer Retention von 15 Oersted. Ferrit-Träger, Eisenpulver-Träger usw. können auch verwendet werden.
Als magnetische Toner werden magnetische Polymerisations-Toner verwendet, die durch Polymerisation hergestellt werden. Die magnetischen Toner werden durch Polymersiation von Harzpartikeln und magnetischen Partikeln aus Magnetit gewonnen, wodurch Polymerisationspartikel gebildet werden. Die Toner haben folgende physikalische Eigenschaftswerte: Eine mittlere Partikelgröße von etwa 7 µm, einen elektrischen Widerstand von 10¹&sup0; Ω cm oder höher, eine Magnetitpulvermenge von 40 Gew.-%, eine gesättigte Magnetisierung von 20 emu/g und eine Retention von 165 Oersted.
Fig. 15 zeigt die Ergebnisse des Vergleiches zwischen der Übertragungseffizienz im herkömmlichen Falle unter Verwendung von magnetischen, pulverisierten Tonern und der Übertragungseffizienz in dem Falle der Verwendung magnetischer Polymerisations-Toner, wie im vorliegenden Beispiel. Wenn, wie in Fig. 15 gezeigt ist, die von der Corona-Übertragungseinrichtung 5b aufgebrachte Übertragungsspannung variiert, dann brachten die herkömmlichen magnetischen pulverisierten Toner die höchste Übertragungseffizienz von 92 %, während die magnetischen Polymerisations-Toner wie in der vorliegenden Erfindung die höchste Übertragungseffizienz von annähernd 100 % erbrachten, was die ausgezeichnete Leistung aufzeigt. Auch für das Bedrucken von 15000 Bögen wird die Druckdichte bei magnetischen Polymerisations-Tonern gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem Anfangswert von etwa 1,5 gehalten, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Ferner wird sogar für das Bedrucken von 15000 Bögen die Übertragungseffizienz für die magnetischen Polymerisations-Toner gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem Anfangswert von etwa 92 % oder größer gehalten, wie in Fig. 17 gezeigt ist.
Diese Differenz kann von dem folgenden Gründen herrühren. Zunächst ist wegen der glatten Oberflächen der Polymerisations-Toner, wie sie in der Modell-Schemazeichnung von Polymerisations-Tonern in Fig. 6A gezeigt sind, die mechanische Haftstärke (van der Waals-Kraft) an der photosensitiven Trommel 1 klein, so daß eine Übertragung eines Toner bildes auf einen Bogen leichter ist. Das verbessert die Übertragungseffizienz. Zweitens ist, wie in der Modell- Schemazeichnung der Übertragung von Polymerisations-Tonern in Fig. 7B gezeigt ist, die Partikelverteilung der Polymerisations-Toner eng, so daß ein Zwischenraum zwischen dem Papier P und dem Tonerbild nicht leicht ausgebildet wird, wie früher beschrieben wurde. Das elektrische Feld für die Übertragung wird so wirkungsvoll aufgebracht, womit die Übertragungseffizienz verbessert wird.
Obwohl die Verwendung von sowohl Wechselstrom- als auch Gleichstrom-Leistungsquellen als Antriebsquelle für die Ladebürste 20 in der Beschreibung der Ausgestaltungen erwähnt wurde, kann auch nur eine Gleichstrom-Antriebsquelle (konstante Stromquelle) oder eine Wechselstrom-Antriebsquelle als diese Antriebsquelle dienen. Obwohl eine konstante Stromquelle als Antriebsquelle für die Übertragungswalze 50 erläutert worden ist, kann dies eine Konstantspannungsquelle sein. Während die Bürstenladung, die Walzenübertragung und die Polymerisations-Toner sämtlich in der vorangehenden Beschreibung der Ausgestaltungen verwendet wurden, können diese ferner auch einzeln verwendet werden, so daß spezifische Vorteile erwartet werden können, oder sie können in geeigneter Weise kombiniert werden, um die geforderte Leistung zu erreichen.
Obwohl poröser Polyurethan-Schwamm für die Entwicklungswalze und die Übertragungswalze verwendet wird, können auch Schwämme aus Urethangummi und Silicongummi, Schwämme auf Siliconbasis, Schwämme auf Fluorbasis usw. verwendet werden. Die Übertragungswalze der Übertragungsmittel umfaßt einen endlosen Übertragungsriemen. Obwohl ein Laser-Optiksystem oder ein LED-Optiksystem als Bildbelichtungssektion verwendet wird, kann ebenso gut ein Flüssigkristallverschluß-Optiksystem und ein EL (Elektroluminiszenz)-Optiksystem verwendet werden. Während die vorangehende Beschreibung mit Bezug auf die Entwicklungseinrichtung angegeben wurde, welche ein nichtmagnetisches Einkomponenten-Entwicklungssystem oder ein Magnettoner-Entwicklungssystem verwen det, können auch andere bekannte Entwicklungsverfahren einschließlich eines Zweikomponenten-Magnetbürsten-Entwicklungsverfahrens eingesetzt werden. Obwohl der Druckmechanismus in den oben beschriebenen Ausgestaltungen als ein elektrophotographischer Mechanismus erläutert worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch bei einem Druckmechanismus angewendet werden, welcher ein Tonerbild überträgt (z.B. auf einen elektrostatischen Aufzeichnungsmechanismus).
Der Bogen P ist nicht auf Papier beschränkt; vielmehr können andere Medientypen auch verwendet werden. Obwohl das Bilderzeugungsgerät als ein Drucker beschrieben worden ist, kann es auch von anderem Typ sein, wie beispielsweise eine Kopiermaschine und eine Faksimile-Maschine.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät, umfassend:

einen rotierenden endlosen Träger (1), auf welchem ein Latentbild ausgebildet werden kann;

ein Mittel (2a) zum Laden des Trägers;

ein Mittel (3) zum Ausbilden eines elektrostatischen Latentbildes auf dem Träger;

ein Mittel (4) zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes auf dem Träger durch Zuführen von Toner, und zum Reinigen jedes auf dem Träger verbleibenden Resttoners; und

ein Mittel (5a) zum Übertragen des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen Toners auf einen Bogen; dadurch gekennzeichnet, daß der Toner ein Polymerisations- Toner ist.

2. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, bei welchem der Toner ein aus einer Komponente bestehender nichtmagnetischer Polymerisations-Toner oder magnetischer Polymerisations-Toner ist.

3. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 2, bei welchem die Übertragungsmittel (5a) eine rotierende Übertragungswalze (50) zum Übertragen des auf dem Träger (1) befindlichen Toners auf einen Bogen (P) durch sandwichartiges Zwischenlegen des Bogens zwischen den drehbaren Träger (1) und die drehbare Übertragungswalze (50) hat, und bei welchem die Elektrifizierungsmittel (51) den Übertragungsstrom der drehenden Übertragungswalze (50) zuführen.

4. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, bei welchem die Elektrifizierungsmittel (51) eine Konstantstromquelle zum Zuführen eines konstanten Übertragungsstromes umfassen.

5. Bilderzeugungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem die Lademittel (2a) eine drehende Ladebürste (20) zum Laden des drehenden endlosen Latentträgers und ein Mittel (23, 24) zum Zuführen einer Ladespannung zu der rotierenden Ladebürste einschliessen.

6. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 5, bei welchem die Bürstenlademittel eine Konstant-Spannnungsquelle (23) und eine Wechselstrom-Spannungsquelle (24) aufweisen, die in Reihe miteinander verbunden sind.

7. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 5 oder 6, bei welchem die Lademittel (2a) ferner ein Gehäuse einschließen, welches die drehende Ladebürste (20) abdeckt, wobei auf dem Gehäuse Spritz-Verhütungselemente (22) zum Abdecken des Eingangs- und Ausgangsbereiches des Gehäuses vorgesehen sind sowie ein Vorsprung (25), welcher im Einsatz in Kontakt mit der drehenden Ladebürste kommt, um Toner zu entfernen.

8. Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei welchem die Lademittel (2a) oberhalb des endlosen Latentträgers (1) vorgesehen sind.

9. Bilderzeugungsverfahren, umfassend:

einen ersten Schritt zum Laden eines rotierenden end losen Latentträgers (1);

einen zweiten Schritt zum Ausbilden eines elektrostatischen Latentbildes auf dem rotierenden endlosen Latentträger;

einen dritten Schritt zum Entwickeln des elektrostatischen Latentbildes durch Zuführen von Toner, während Resttoner von dem rotierenden endlosen Latentträger entfernt wird; und

einen vierten Schritt zum Übertragen des auf dem rotierenden endlosen Latentträger befindlichen zugeführten Toners auf einen Bogen (8); dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Toner ein Polymerisations-Toner ist.

10. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 9, bei welchem der Toner ein aus einer Komponente bestehender nichtmagnetischer Polymerisations-Toner oder magnetischer Polymerisations-Toner ist.

11. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei welchem der vierte Schritt zum Übertragen des Toners von dem rotierenden endlosen Latentträger auf einen Bogen durch sandwichartiges Zwischenlegen des Bogens zwischen den rotierenden endlosen Latentträger (1) und eine elektrifizierte rotierende Übertragungswalze (50) ausgeführt wird.

12. Bilderzeugungsverfahren nach den Ansprüchen 9 bis 11, bei welchem der erste Schritt zum Laden des rotierenden endlosen Latentträgers (1) durch eine rotierende Ladebürste (20) ausgeführt wird, die mit einer Ladespannung versorgt wird.

13. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 12, bei welchem die in dem ersten Schritt auf die rotierende Ladebürste (2) aufgebrachte Ladespannung aus einer Konstantspannung und einer überlagerten Wechselstrom-Spannung gebildet ist.

14. Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem während des ersten Schrittes Toner von der rotierenden Ladebürste (20) auf den rotierenden endlosen Latentträger (1) durch einen an einem Gehäuse (21) der Bürste angeordneten Vorsprung abgebürstet wird, welcher in Kontakt mit der Bürste kommt, wenn diese rotiert.