DE69625542T2

DE69625542T2 - Bilderzeugungsgerät und Methode mit einem Zwischenübertragungselement

Info

Publication number: DE69625542T2
Application number: DE69625542T
Authority: DE
Inventors: Koichi Hiroshima; Toru Kosaka; Katsuhiko Nishimura; Shinichi Tsukida; Yasuo Yoda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2016-05-22
Also published as: DE69625542D1; EP0744672A1; US5809373A; EP0744672B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BEZIEHUNG STEHENDER STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie einen Drucker, das mittels der Übertragung eines Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmaterial ein Aufzeichnungsbilder ausgibt, oder auf ein Kopiergerät, das Kopien einer Originalvorlage ausgibt.
In dem Fall, in dem einige der Farbbilderzeugungsgeräte ein Zwischenübertragungselement umfassen, werden zwei oder mehrere monochromatische Farbbilder, die aus Entwickler verschiedener Farben bestehen, durch die Wiederholung eines primären Übertragungsprozesses, in dem ein auf einem ersten Bildträgerelement erzeugtes übertragbares Bild auf das Zwischenübertragungselement übertragen wird, auf dem Zwischenübertragungselement erzeugt, und anschließend werden die monochromatischen Farbbilder alle auf einmal mittels eines sekundären Übertragungsprozesses auf das Aufzeichnungsmaterial übertragen. Diese Geräte zur Farbbilderzeugung sind als Farbbilderzeugungsgerät sehr wirkungsvoll, da zwei oder mehr monochromatische Entwicklerbilder aus verschiedenen Farben ohne Ausrichtungsfehler akkumuliert werden können, was die Herstellung eines Farbbildes ermöglicht, das den Farbbilddaten sehr genau entspricht.
In dem Bilderzeugungsgerät, das das Zwischenübertragungselement verwendet, verbleibt jedoch nach der Übertragung der Tonerbilder von dem Zwischenübertragungselement auf das Übertragungsmaterial mittels des sekundären Übertragungsprozesses eine bestimmte Menge Toner und die Entfernung dieses restlichen Toners stellt ein technisches Problem dar, Was die Maßnahmen zur Lösung des vorstehenden Problems angeht, so schlagen die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 153,357/1981 und 303,310/1993 oder ähnliche Publikationen eine Klingenreinigungseinrichtung vor, die den auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toner dadurch wegschabt, daß beispielsweise eine elastische Klinge (Reinigungsklinge) in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement angeordnet wird.
Gemäß einer weiteren Struktur wird eine Fellbürste, die in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement angeordnet oder davon wegbewegt werden kann, verwendet. In diesem Fall wird der restliche auf dem Zwischenübertragungselement nach dem sekundären Übertragungsprozeß verbliebene Toner dadurch zur Fellbürste übertragen, daß eine Vorspannung mit einer Polarität an die Fellbürste angelegt wird, die derjenigen des restlichen Toners entgegengesetzt ist, und anschließend wird ein Anhaften des restlichen auf die Fellbürste übertragenen Toners an eine Vorspannungswalze, wie eine metallischen Walze, veranlaßt. Schließlich wird der restliche Toner von der Vorspannungswalze abgeschabt.
Desweiteren schlagen die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 340,564/1992 und 297,739/1993 und ähnliche Publikationen ein anderes Verfahren vor. Gemäß diesem Verfahren wird der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement, um die Last zu verringern, die durch die Reinigung des restlichen Toners unter Verwendung von lediglich der vorstehend erwähnten Klingenreinigungseinrichtung verursacht wird, auf eine Polarität aufgeladen, die der Polarität des Oberflächenpotentials eines lichtempfindlichen Elements als des ersten Bildträgerelements entgegengesetzt ist, und anschließend durch die Wirkungen eines elektrischen Feldes veranlaßt, zu dem lichtempfindlichen Element zurückzukehren.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 105,980/1989 schlägt eine andere Struktur vor. Gemäß dieser Struktur wird, anstelle der Bereitstellung von sowohl einem Zwischenübertragungselement als auch einem lichtempfindlichen Element mit einem Reinigungsgerät vom gleichen Typ, nur eine einzelne Ladeeinrichtung zur Ladung des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement auf eine Polarität, die derjenigen der Ladungspolarität des lichtempfindlichen Elementes entgegengesetzt ist, bereitgestellt, und der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement nach der sekundären Übertragung wird zur Rückkehr zu dem lichtempfindlichen Element veranlaßt, während die Tonerbilder mittels des primären Übertragungsprozesses auf das Zwischenübertragungselement übertragen werden. Diese Veröffentlichung weist auch darauf hin, daß gemäß der in dieser Veröffentlichung vorgeschlagenen Reinigungsstruktur der Prozeß, in dem der Rückstand auf dem Zwischenübertragungselement geladen und veranlaßt wird auf das lichtempfindliche Element zurückzukehren, nur einmal während der Herstellung einer einzelnen Kopie durchgeführt werden muß, wobei aber eine Wiederholung des Prozesses das Zwischenübertragungselement sauberer macht.
Herkömmliche Geräte zur Reinigung des Zwischenübertragungselementes leiden jedoch unter den nachstehenden Nachteilen.
In einem Reinigungsgerät eines Typs, in dem der Toner auf dem Zwischenübertragungselement unter Verwendung einer Reinigungsklinge weggeschabt wird, bleibt ein Teil des Toners, der an dem Klingenbereich angehäuft wurde, auf dem Zwischenübertragungselement zurück, wenn die Klinge von dem Zwischenübertragungselement wegbewegt wird, was dazu führt, daß eine Spur der Klinge als Teil des Bildes während des nachfolgenden Druckprozesses in Erscheinung tritt. Desweiteren erfahren die Klinge, und die Oberflächenschicht des Zwischenübertragungselementes, die mit der Klinge in Kontakt steht, durch ihren Gebrauch einen Abrieb, und wenn es zu diesem Abrieb kommt, versagen sie bei der Reinigung des Toners, oder die Wirksamkeit der Übertragung wird durch die Verschlechterung der Oberflächenschicht des Zwischenübertragungselementes verringert.
Ein Reinigungsgerät, das eine Fellbürste verwendet, um den restlichen Toner auf dem Zwischenübertragungselement zurückzugewinnen, weist auch den Nachteil auf, daß es auf Grund seiner großen Abmessungen und seiner Komplexität kostspielig ist.
Im Falle eines Reinigungsgeräts, das eine Koronaladeeinrichtung oder eine Vorspannungswalze als Hilfseinrichtung für die Klingenreinigungseinrichtung verwendet, wird das Zwischenübertragungselement wirkungsvoll gereinigt, wenn der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement mittels der Hilfseinrichtung zu dem lichtempfindlichen Element zurückkehrt, wodurch es sich von dem vorstehend erwähnten Verfahren zur mechanischen Reinigung des restlichen Toners unterscheidet. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen zusätzlichen Prozeß, d. h. einen Prozeß zur Reinigung des Zwischenübertragungselementes nach der Beendigung des normalen Bilderzeugungsprozesses; deshalb weist es die Schwäche auf, daß die Bildausgabeleistung bzw. der Durchsatz äußerst verringert wird, wenn das Bilderzeugungsgerät sich in einem Modus zur kontinuierlichen Erzeugung von Bildern oder unterschiedlicher Muster, oder in ähnlichen Moden befindet.
Andererseits scheint die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 105,980/1989 offenbarte Struktur insofern bemerkenswert einfach und wirkungsvoll zu sein, als daß nur eine einzige Ladeeinrichtung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement auf eine Polarität, die der Ladungspolarität des lichtempfindlichen Elements entgegengesetzt ist, bereitgestellt wird, und der post-sekundäre Toner auf dem Zwischenübertragungselement wird nach der Beendigung des primären Übertragungsprozesses alleine durch die Ladeeinrichtung zur Rückkehr zu dem lichtempfindlichen Element veranlaßt.
Gemäß dieser Veröffentlichung wird der Reinigungsprozeß jedoch ein oder mehrere Male (sequentielle Reinigung) nach der Beendigung einer jeden Bilderzeugung (Beendigung eines jeden Drucks) wiederholt.
Anders ausgedrückt wird gemäß der in dieser Veröffentlichung offenbarten Struktur der Reinigungsprozeß nach jedem primären Übertragungsprozeß sequentiell ausgeführt, weshalb der Durchsatz abnimmt, wenn Bilder unterschiedlicher Muster kontinuierlich gedruckt werden.
Die US-Patentschrift Nr. 5,079,597 offenbart ein Bilderzeugungsgerät, das eine Reinigungsanordnung zur Entfernung geladener und nicht-geladener Teilchen von der Oberfläche eines Bildübertragungshilfselementes einschließt. Die Reinigungsanordnung umfaßt Vorspannungsquellen für das selektive Anlegen einer Vorspannung an das Übertragungshilfselement und das Bildträgerelement, und eine Koronaentladungseinrichtung für das Laden restlicher Teilchen auf dem Übertragungshilfselement, so daß diese eine geeignete Polarität für eine Rückübertragung auf das Bildträgerelement aufweisen.
Die Patent Abstracts of Japan, Bd. 17, Nr. 107 (S. 1496), 4. März 1993, offenbaren ein Bilderzeugungsgerät mit Zwillingsreinigungsstationen. Nach der sekundären Übertragung eines multiplen Tonerbildes von einem Übertragungsband auf ein Übertragungsmaterial wird eine Spannung, deren Polarität derjenigen entgegengesetzt ist, die zum Übertragungszeitpunkt anliegt, an eine primäre Übertragungswalze angelegt. Anschließend werden eine Bildträger-Reinigungseinrichtung und eine Übertragungsband-Reinigungseinrichtung in Betrieb genommen, wodurch die Mehrzahl der Teilchen auf der Oberfläche des Bandes zu dem Bildträgerelement zurückkehren, von dem sie mittels des Bildträgerelement-Reinigungseinrichtung entfernt werden. Teilchen, die auf dem Band verbleiben, werden mittels der Übertragungsband-Reinigungseinrichtung entfernt.
Die Patent Abstracts of Japan, Bd. 17, Nr. 189 (S. 1521), 13. April 1993 beziehen sich auf ein Bilderzeugungsgerät mit einem lichtempfindlichen Band und einem Zwischenübertragungsband, wobei jedes seine eigene Reinigungsstation besitzt. Verbliebener Toner, der nicht mittels der für ihn zuständigen Reinigungsstation von dem Zwischenübertragungsband entfernt wird, wird durch Anlegen einer Ladung an eine Trägerwalze für das lichtempfindliche Band, an der Stelle, an der sie an das Zwischenübertragungsband anstößt, zur Rückkehr zu dem lichtempfindlichen Band veranlaßt. Der Toner wird dann von dem lichtempfindlichen Band mittels einer Reinigungsklinge für das lichtempfindliche Band entfernt.
Die Patent Abstracts of Japan, Bd. 13, Nr. 347 (S. 910), 4. August 1989 offenbaren ein Bilderzeugungsgerät, in dem restliche Teilchen, die nach der Bildübertragung auf einem Zwischenübertragungselement verbleiben, dadurch, daß sie mit einer Polarität geladen werden, die der Polarität der Ladung entgegengesetzt ist, die das Bildträgerelement trägt, zu einer Rückkehr zu dem Bildträgerelement veranlaßt werden. Solche restlichen Teilchen werden anschließend mittels einer Reinigungseinrichtung von dem Bildträgerelement entfernt.
Die Patent Abstracts of Japan, Band 18, Nr. 96 (S. 1694), 16. Februar 1994 offenbaren ein anderes Gerät mit Zwillingsreinigungsstationen. Die Übertragungsband-Reinigungseinrichtung kann im Falle eines Übertragungsversagens zu dem Obertragungsband versetzt angeordnet werden. Anschließend wird der auf dem Band verbliebene Toner mittels Anlegens eines geeigneten Vorspannungspotentials an die Trägerwalze für das Band, an der Stelle, an der sie an das Bildträgerelement anstößt, zurück auf das Bildträgerelement übertragen, um ihn zurückzugewinnen. Nach dem Passieren des nicht-übertragenen Bildes wird der Bandreiniger zurückbewegt, um in Kontakt mit dem Band zu treten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Bilderzeugungsgerätes, das ein Zwischenübertragungselement verwendet, wobei die Reinigung des Zwischenübertragungselementes gleichzeitig mit einem Bildübertragungsschritt erfolgt, wodurch der Durchsatz bzw. die Leistung erhöht wird, wenn Bilder unterschiedlicher Muster kontinuierlich erzeugt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Bilderzeugungsgeräts, das ein Zwischenübertragungselement verwendet, wobei es eine vereinfachte Struktur aufweist.
Die anhängige europäische Patentanmeldung Nr. 0738938 der Anmelder offenbart ein Bilderzeugungsgerät und ein Verfahren, in dem der restliche Toner, der nach der sekundären Übertragung auf ein Aufzeichnungsmaterial auf einem Zwischenübertragungselement zurückblieb, auf eine Polarität aufgeladen wird, die der Polarität des Toners entgegengesetzt ist, der auf dem Bildträgerelement ein primäres Bild erzeugt. Der restliche Toner wird anschließend auf das Bildträgerelement, gleichzeitig mit dem nächsten primären Übertragungsakt von dem Bildträgerelement auf das Zwischenübertragungselement, rückübertragen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung gestellt, das die nachstehenden Bestandteile umfaßt:
ein Bildträgerelement;
Einrichtungen zur Erzeugung eines Tonerbildes auf dem Bildträgerelement unter Verwendung eines Toners erster Polarität;
ein Zwischenübertragungselement;
eine Übertragungsposition zwischen dem Bildträgerelement und dem Zwischenübertragungselement;
Einrichtungen zur Durchführung einer Übertragung des Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial über das Zwischenübertragungselement;
eine Einrichtung zur Reinigung des Bildträgerelements;
eine Resttoner-Ladeeinrichtung zum Laden des restlichen, auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners auf eine zweite Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, und
eine Zeitsteuerungseinrichtung zum Einstellen des Zeitpunkts der Übertragung eines Tonerbildes von dem Bildträgerelement an der Übertragungsposition und zum Einstellen des Zeitpunkts des Ladens des verbliebenen Toners auf die zweite Polarität;
und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Einrichtung zur Zeitsteuerung betrieben werden kann, um den Zeitpunkt der Übertragung eines nachfolgenden Tonerbildes von dem Bildträgerelement an der Übertragungsposition zeitlich einzustellen, dergestalt, daß sie gleichzeitig mit der Übertragung des restlichen Toners von dem Zwischenübertragungselement auf das Bildträgerelement erfolgt, und daß in der Oberfläche des Bildträgerelementes Fluorharzteilchen eingeschlossen sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung mehrerer Bilder zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfaßt:
(a) Erzeugung eines Tonerbildes auf einem Bildträgerelement unter Verwendung eines Toners erster Polarität;
(b) Bereitstellung einer Übertragungsposition zwischen dem Bildträgerelement und einem Zwischenübertragungselement;
(c) Veranlassung der Übertragung des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmaterial über das Zwischenübertragungselement;
(d) Reinigung des Bildträgerelementes nachdem das Tonerbild von dort aus übertragen wurde;
(e) Aufladen des restlichen auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners auf eine zweite Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, und
(f) Übertragen des verbliebenen Toners mit der zweiten Polarität auf das Bildträgerelement an der Übertragungsposition, gleichzeitig mit der Übertragung eines anderen Tonerbildes von dem Bildträgerelement auf das Zwischenübertragungselement;
und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein anderes Tonerbild, das auf dem Bildträgerelement zur Erzeugung eines nachfolgenden Bildes erzeugt wurde, zu dem gleichen Zeitpunkt, an dem der verbliebene Toner mit der zweiten Polarität auf dem Zwischenübertragungselement zu der Übertragungsposition gebracht wird, zu der Übertragungsposition gebracht wird, dergestalt, daß die Übertragung des anderen Tonerbildes von dem Bildträgerelement an der Übertragungsposition gleichzeitig mit der Übertragung des verbliebenen Toners von dem Zwischenübertragungselement auf das Bildträgerelement stattfindet, und daß sich durch den Einschluß von Fluorharzteilchen in die Oberfläche des Bildträgerelementes die Formtrenneigenschaften verbessern.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die Betrachtung der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht des Laserdruckers, d. h. eines Bilderzeugungsgerätes, in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht der Reinigungswalze zur Reinigung des Zwischenübertragungselementes, das in dem Laserdrucker der ersten Ausführungsform verwendet wird.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Gerätes zur Messung des Widerstandes der Reinigungswalze für das Zwischenübertragungselement und des Zwischenübertragungselementes gemäß der Erfindung unter tatsächlichen Nutzungs- bzw. Anwendungsbedingungen.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Zwischenübertragungselementes.
Fig. 5 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Formfaktors SF1.
Fig. 6 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Formfaktors SF2.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom der sekundären Übertragung und der Dichte des nach der sekundären Übertragung auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners in der ersten Ausführungsform zeigt.
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom der sekundären Übertragung und der Dichte des nach der sekundären Übertragung auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners in der zweiten Ausführungsform zeigt.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom der sekundären Übertragung und der Dichte des nach der sekundären Übertragung auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners in dem ersten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom der sekundären Übertragung und der Dichte des nach der sekundären Übertragung auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners in dem zweiten Beispiel der dritten Ausführungsform zeigt.
Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom der sekundären Übertragung und der Dichte des nach der sekundären Übertragung auf dem Zwischenübertragungselement verbliebenen Toners in der vierten Ausführungsform zeigt.
Fig. 12 ist eine Zeichnung zur Erklärung des Mechanismus, durch den ein negatives Geisterbild erzeugt wird, das in Beziehung zur Reinigung des Zwischenübertragungselementes steht.
Fig. 13 ist eine schematische Schnittansicht des erfindungsgemäßen Polymertoners.
Fig. 14 ist eine schematische Schnittansicht der Struktur einer erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Trommel.
Fig. 15 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Wirksamkeit der primären Übertragung von der primären Übertragungsvorspannung zeigt.
Fig. 16 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Dichte des restlichen Toners der post-sekundären Übertragung von der sekundären Übertragungsvorspannung zeigt.
Fig. 17 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit der Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes gereinigt wird, von der Reinigungsvorspannung zeigt, wenn die erste lichtempfindliche Trommel eingesetzt wird.
Fig. 18 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit der Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes gereinigt wird, von der Vorspannung der sekundären Übertragung zeigt, wenn das zweite lichtempfindliche Element verwendet wird.
Fig. 19 ist eine schematische Schnittansicht der lichtempfindlichen Trommel in einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 20 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit der Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes gereinigt wird, von der Reinigungsvorspannung zeigt, wenn eine lichtempfindliche Trommel mit einer Oberflächenschicht mit Formtrenneigenschaften eingesetzt wird.
Fig. 21 ist eine Tabelle, die die Abhängigkeit der Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes gereinigt wird, von der Reinigungsvorspannung zeigt, wenn eine andere lichtempfindliche Trommel mit einer Oberflächenschicht mit Formtrenneigenschaften eingesetzt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Farbbilderzeugungsgerät detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht der Struktur eines Farblaserdruckers, d. h. ein auf einem elektrofotografischen Verfahren beruhendes Farbbilderzeugungsgerät in der ersten Ausführungsform der Erfindung.
In dieser Ausführungsform umfaßt der Drucker ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element 1 (nachstehend als "lichtempfindliche Trommel" bezeichnet), das wiederholt als erstes Bildträgerelement verwendet wird. Diese lichtempfindliche Trommel 1 wird mit vorgegebener Umfangsgeschwindigkeit (Betriebsgeschwindigkeit) in die durch den Pfeil angegebene Gegenuhrzeigerrichtung gedreht.
Wenn die lichtempfindliche Trommel 1 gedreht wird, wird sie durch eine primäre Ladewalze 2 gleichmäßig auf einen vorgegebenen Pegel eines negativen Potentials aufgeladen. Anschließend wird die lichtempfindliche Trommel 1 mittels einer Bildbelichtungseinrichtung (nicht gezeigt) einem optischen Bild ausgesetzt, die ein optisches System, ein Überstreich-Belichtungssystem oder ähnliches umfaßt. Das optische System trennt die Farben einer Farbbild-Originalvorlage und erzeugt optische Bilder, mit denen die lichtempfindliche Trommel 1 belichtet wird, und die Überstreich- Belichtungseinrichtung umfaßt beispielsweise einen Laserscanner, der einen Laserstrahl aussendet, der als Antwort auf sequentielle digitale elektrische Bildsignale, die den Bilddaten entsprechen, moduliert wurde. Als Ergebnis wird ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt, das einem ersten Farbbestandteil entspricht, zum Beispiel dem gelben Bestandteil des beabsichtigten Farbbildes.
In dieser Ausführungsform wird ein sogenanntes Drehentwicklungsgerät verwendet, das eine Entwicklungseinrichtung 41 für die Farbe Gelb, eine Entwicklungseinrichtung 42 für die Farbe Magenta, eine Entwicklungseinrichtung 43 für die Farbe Cyan, und eine Entwicklungseinrichtung 44 für die Farbe Schwarz umfaßt. Jede Entwicklungseinrichtung wird durch eine in der Zeichnung nicht gezeigte Antriebsvorrichtung in die durch den Pfeil angegebene Richtung gedreht und an einer Entwicklungsstelle positioniert, an der sie der lichtempfindlichen Trommel während des Entwicklungsprozesses gegenüber liegt. In Fig. 1 befindet sich die Entwicklungseinrichtung 41 für die Farbe Gelb an der Entwicklungsstelle.
Das auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte latente elektrostatische Bild wird mittels einer ersten Entwicklungseinrichtung, d. h. der Entwicklungseinrichtung 41 für die Farbe Gelb in dieser Ausführungsform, und dem ersten Farbtoner, d. h. dem gelben Toner Y in dieser Ausführungsform zu einem gelben Tonerbild entwickelt.
Während das gelbe Tonerbild, d. h. das Tonerbild aus der ersten Farbe, auf der lichtempfindlichen Trommel 1 den Spalt passiert, der zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Zwischenübertragungselement 5 ausgebildet ist, wird eine erste Übertragungsvorspannung 29 an das Zwischenübertragungselement 5 angelegt und erzeugt ein elektrisches Feld, wobei das gelbe Tonerbild durch das elektrische Feld und dem Spaltendruck auf die Umfangsfläche des Zwischenübertragungselementes 5 übertragen wird. Nachstehend wird auf diesen Prozeß als "primärer Übertragungsprozeß" Bezug genommen.
Das Zwischenübertragungselement 5 in dieser Ausführungsform besteht aus einer elastischen Walze mit einem mittleren Widerstand und wird, wie durch den Pfeil angegeben, im Uhrzeigersinn mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die lichtempfindliche Trommel 1 gedreht.
Danach werden ein magentafarbenes (zweite Farbe) Tonerbild, ein cyanfarbenes (dritte Farbe) Tonerbild und ein schwarzes (vierte Farbe) Tonerbild nacheinander auf überlagernde Art und Weise auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen. Als Ergebnis wird auf dem Zwischenübertragungselement 5 ein kombiniertes Tonerbild erzeugt, das aus den monochromatischen Tonerbildern besteht, die den verschiedenen Farbbestandteilen des beabsichtigten Farbbildes entsprechen.
In dieser Ausführungsform ist ein Übertragungsband 6 unter dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet. Das Übertragungsband 6 wird mittels einer Vorspannungswalze 62 und einer Spannwalze 61 gespannt, die das Übertragungsband 6 tragen, wobei eine vorgegebene sekundäre Übertragungsvorspannung an die Vorspannungswalze 62 anliegt, wohingegen die Spannwalze 61 geerdet ist.
Die erste Übertragungsvorspannung, die die negativ geladenen ersten bis vierten Farbtonerbilder von der lichtempfindlichen Trommel 1 nacheinander und auf überlagernde bzw. überdeckende Weise auf das Zwischenübertragungselement 5 überträgt, weist eine Polarität auf, die derjenigen des Toners entgegengesetzt ist. Anders ausgedrückt weist sie in dieser Ausführungsform positive Polarität auf und stammt aus einer Vorspannungsquelle 29.
Während das erste bis vierte Farbtonerbild nacheinander von der lichtempfindlichen Trommel 1 auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen werden, werden das Übertragungsband 6 und eine Zwischenübertragungselement-Reinigungswalze 8 bzw. eine Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement, die eine erfindungsgemäße Reinigungswalze ist, von dem Zwischenübertragungselement 5 ferngehalten. Die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement wird später detaillierter beschrieben.
Die monochromatischen Farbtonerbilder, die auf überlappende Weise auf die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 übertragen wurden, werden durch Anordnen des Übertragungsbandes 6 in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen. Genauer gesagt wird das Aufzeichnungsmaterial P mittels einer vorgegebenen Zeitsteuerung von einer Blattzufuhrkasette (nicht gezeigt) dem Kontaktspalt zwischen dem Zwischenübertragungselement 5 und dem Übertragungsband 6 mittels einer Ausrichtungs- bzw. Positionierungswalze 11 und einer Vor-Übertragungsleiteinrichtung 10 zugeführt, und gleichzeitig wird von der Vorspannungsquelle 28 eine sekundäre Übertragungsvorspannung an die Vorspannungswalze 62 angelegt. Die monochromatischen Tonerbilder, die auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen wurden, werden mittels der sekundären Übertragungsvorspannung auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen. Nachstehend wird dieser Prozeß zur Übertragung der Tonerbilder von dem Zwischenübertragungselement 5 auf das Aufzeichnungsmaterial P als "sekundärer Übertragungsprozeß" bezeichnet.
Das Aufzeichnungsmaterial P, auf das die Farbtonerbilder alle auf einmal auf überlagernde Art und Weise übertragen wurden, wird in eine Fixiereinrichtung 15 eingebracht, darin einer Fixierung unterzogen, und anschließend aus dem Gerät ausgegeben.
Nachdem die Bilder auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen wurden, wird die Reinigungseinrichtung für das Zwischenübertragungselement, die in dieser Ausführungsform die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement ist, in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet, und der auf dem Zwischenübertragungselement 5 verbliebene Toner, d. h. der restliche Toner nach der sekundären Übertragung, wird mittels dieser Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement auf eine Polarität aufgeladen, die der Polarität des Toners entgegengesetzt ist, der das auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugte latente Bild entwickelt, wodurch er für den erfindungsgemäßen Reinigungsprozeß vorbereitet wird.
Anschließend wird der Reinigungsprozeß für das Zwischenübertragungselement, der ein Merkmal der Erfindung darstellt, beschrieben.
Erfindungsgemäß erleichtert die Reinigungseinrichtung 8 für das Zwischenübertragungselement die Rückübertragung des auf dem Zwischenübertragungselement 5 nach dem sekundären Übertragungsprozeß verbliebenen Toners auf die lichtempfindliche Trommel 1 zur gleichen Zeit, zu der der primäre Obertragungsprozeß von der lichtempfindlichen Trommel 1 auf das Zwischenübertragungselement 5 stattfindet. Der Mechanismus für diesen Reinigungsprozess wird nachstehend beschrieben.
Wenn die Tonerbilder von dem Zwischenübertragungselement 5 auf das Aufzeichnungsmaterial P auf dem Übertragungsband 6 übertragen werden, werden die Tonerteilchen in dem Tonerbild einem starken elektrischen Feld ausgesetzt, das eine Polarität aufweist (in dieser Ausführungsform eine positive Polarität), die der normalen Polarität (in dieser Ausführungsform eine negative Polarität) entgegengesetzt ist; weshalb die Tonerteilchen, die nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 verbleiben, d. h. der restliche Toner, mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Polarität aufweisen, die der normalen Polarität entgegengesetzt ist. Dies bedeutet jedoch nicht, daß die Polaritäten aller Tonerteilchen zu einer positiven Polarität umgekehrt wurden. Anders ausgedrückt werden einige der Tonerteilchen in dem restlichen Toner neutralisiert und tragen keine Ladung, und einige von ihnen werden teilweise neutralisiert und behalten noch die negative Polarität bei.
Das Auftreten dieser Erscheinung wurde mittels der Durchführung eines Experiments bestätigt, das nachstehend beschrieben wird.
Ein monochromatisches Testmuster und ein durchgehend (solid) weißes Testmuster wurden aufeinanderfolgend unter Verwendung eines Laserdruckers gedruckt, der wie in Fig. 1 gezeigt strukturiert war. Wenn die Reinigungseinrichtung für das Zwischenübertragungselement nicht verfügbar war, erschien ein geisterbildartiges Muster des vorhergehenden Testmusters, das von dem restlichen Toner aus dem sekundären Übertragungsprozeß des vorhergehenden Testmusters resultierte, auf dem nachfolgenden durchgehend weißen Musterdruck. Das Aussehen dieses geisterbildartigen positiven Musters wurde beobachtet, während der Wert der sekundären Übertragungsvorspannung in Bezug auf einen vorgegebenen Wert variiert wurde, wobei entdeckt wurde, daß das Aussehen des resultierenden positiven Geisterbildes als Reaktion auf den Wert der Vorspannung variierte, und das Auftreten des positiven Geisterbildes wurde am meisten verbessert (am wenigsten sichtbar), wenn die Übertragungsvorspannung auf einen Wert eingestellt wurde, der höher als der Wert der Übertragungsvorspannung war, die zur höchsten Wirksamkeit der Übertragung führte.
Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit, mit der das Tonerbild auf das Aufzeichnungsmaterial P aufgebracht wird, bei einem bestimmten Wert der Übertragungsvorspannung maximal wird, und das Anliegen einer zu hohen. Vorspannung verringert die Wirksamkeit der Übertragung.
Die in den vorstehend beschriebenen Experimenten beobachtete Wirksamkeit der Übertragung zeigte sich auch auf andere Weise. Deshalb führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung Untersuchungen in Bezug auf den Toner durch, der nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 und der lichtempfindlichen Trommel 1 gefunden wurde.
Wenn der sekundäre Übertragungsprozeß unter Verwendung einer sehr starken sekundären Übertragungsvorspannung durchgeführt wurde, wurde eine extrem große Menge des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 gefunden, und gleichzeitig wurde Toner auf der lichtempfindlichen Trommel 1 gefunden, die nach der Beendigung des primären Übertragungsprozesses sauber hätte sein sollen. Das Auftreten des Tonermusters auf der lichtempfindlichen Trommel 1 bestätigte, daß der nach dem sekundären Übertragungsprozess verbliebene Toner von dem Zwischenübertragungselement 5 auf die lichtempfindliche Trommel rückübertragen worden war.
Sorgfältige Untersuchungen der vorstehenden Resultate bestätigten, daß die Polarität des nach dem sekundären Übertragungsprozeß verbliebenen Toners während des sekundären Übertragungsprozesses auf Grund des Anliegens einer starken sekundären Übertragungsvorspannung in Bezug auf die Anfangspolarität umgekehrt worden war.
Da der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 nach dem sekundären Übertragungsprozeß wie vorstehend beschrieben teilweise aus neutralisiertem Toner oder negativ geladenem Toner bestand, kehrte nicht der gesamte restliche Toner zu der lichtempfindlichen Trommel 1 zurück und erzeugte im kontinuierlichen Druckmodus auf dem nachfolgenden Aufzeichnungsmaterial ein Geisterbild. Ferner verursacht ein übermäßiger Übertragungsstrom eine Bildverschlechterung, wenn die Übertragungsvorspannung auf der höheren Seite der optimalen Übertragungsvorspannung liegt, wodurch die Erzeugung eines für die Praxis akzeptablen Bildes verhindert wird.
Deshalb führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung das nachstehende Experiment durch. D. h. eine Ladewalze, die nicht nur zum Laden des neutralisierten Toners ohne Ladung auf eine Polarität, die der normalen Tonerpolarität entgegengesetzt ist, geeignet war, sondern auch den Toner, der noch die anfängliche negative Polarität beibehielt, zur Umkehrung seiner Polarität zwingt, wurde an einem Punkt angeordnet, der in Bezug auf die Drehrichtung des Zwischenübertragungselementes 5 hinter dem sekundären Übertragungspunkt lag.
Als Ergebnis kehrte der gesamte restliche Toner aus dem sekundären Übertragungsprozeß zu der lichtempfindlichen Trommel 1 zurück; damit bestätigten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß eine Rückübertragung möglich war.
Ferner wurde deutlich, daß der umgekehrt (positiv) geladene Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 und der normal (negativ) geladene Toner auf der lichtempfindlichen Trommel 1, der auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen werden soll, sich in dem Spalt nicht durch den Austausch ihrer Ladungen gegenseitig neutralisieren, wenn der durch die Reinigungswalze 8 umgekehrt geladene Toner zurück auf die lichtempfindliche Trommel 1 übertragen wird, und der normal (negativ) geladene Toner auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen wird.
Der Grund für das Auftreten der vorstehenden Erscheinung liegt darin, daß die Ladung des Toners mit der normalen Polarität, und die Ladung des Toners mit der umgekehrten Polarität, nicht innerhalb kurzer Zeit miteinander reagierten, da der Toner isolierende Eigenschaften aufwies; weder wurde die Tonerpolarität umgekehrt, noch neutralisiert. Anders ausgedrückt tauschen die beiden Gruppen von Tonern während der kurzen Zeitdauer, die sie benötigen, um den primären Übertragungsspalt zu durchlaufen, ihre Ladung nicht aus, wenn an dem primären Übertragungsspalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Zwischenübertragungselement 5 durch die Verringerung der primären Übertragungsvorspannung ein schwächeres elektrisches Feld erzeugt wird, so daß verhindert wird, daß der Toner durch die elektrische Entladung, zu der es in dem Spalt kommt, in eine unerwünschte Richtung geladen wird. Als Ergebnis verhalten sich der Toner auf der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 voneinander unabhängig.
In dieser Ausführungsform wird eine Kontakt-Ladeeinrichtung, genauer gesagt die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement, die aus einer elastischen Walze besteht, die mehrere Schichten umfaßt, als Einrichtung zum Laden des nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 verbliebenen Toners verwendet.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement, das tatsächlich in dieser Ausführungsform verwendet wird.
Die in dieser Ausführungsform verwendete Reinigungswalze 8 umfaßt ein elektrisch leitendes, zylindrisches oder säulenartiges Trägerelement 83, eine auf dem Trägerelement 83 angeordnete elastische Schicht 82 und eine oder mehrere Deckschichten 81, die die elastische Schicht 82 bedecken. Die elastische Schicht 82 besteht aus Kautschuk, Elastomer oder ähnlichen Harzen.
Das Material für das elektrisch leitende Trägerelement 83 in zylindrischer säulenartiger Form darf nur aus solch einem Material bestehen, das steif genug ist, damit sich die Reinigungswalze 8 nicht biegt, so daß die Reinigungswalze 8 gleichmäßig über die gesamte Länge des Spaltes in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 gehalten werden kann. Beispielsweise kann ein metallisches Material, wie Aluminium, Eisen oder Kupfer, ein Legierungsmaterial, wie rostfreier Stahl, oder ein elektrisch leitendes Harz, in dem Kohlenstoff, metallische Teilchen oder ähnliches dispergiert sind, verwendet werden.
Die elastische Schicht 82 muß lediglich eine Härte aufweisen, die ausreicht, um die Reinigungswalze 8 in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 zu halten, ohne daß dabei eine Lücke zwischen den beiden Bestandteilen entsteht, und sie muß in Bezug auf die anzulegende Vorspannung ein bestimmtes Maß an elektrisch isolierenden Eigenschaften aufweisen.
Genauer gesagt können die nachstehenden Kautschukmaterialien aufgelistet werden: Acrylonitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk, Butadienkautschuk, Ethylen- Propylen-Kautschuk, Chloroprenkautschuk, chlorsulfoniertes Polyethylen, chloriertes Polyethylen, Acrylkautschuk, Fluorcarbonkautschuk, Urethankautschuk, Urethanschwamm (urethane sponge) und ähnliches. Der Wert des Widerstands beträgt wünschenswerterweise 10&sup5;-10¹¹ Ω/cm, bevorzugt 10&sup5;-10&sup7; Ω/cm (wenn eine Spannung von 1 kV anliegt), ausgedrückt als Durchgangswiderstand. Der Wert des Gesamtwiderstands der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement wird später beschrieben.
Die Auswahl des Materials für die Deckschicht 81 ist einer der wesentlichen Faktoren in Bezug auf die Reinigung des Zwischenübertragungselementes. Dies deshalb, weil die erforderliche Funktion der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement die gleiche wie diejenige der Ladewalze 2 für das Laden der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 ist.
Die Ladewalze zum Laden der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 kann eine Walze mit nur einer einzigen Schicht sein, solange ihr Widerstandswert extrem stabil und ihre Oberfläche von winzigen Widerstandsunregelmäßigkeiten frei ist, so daß sie zufriedenstellend funktionieren kann. Dies deshalb, weil die Wirksamkeit des Laden von der elektrischen Entladung abhängig ist, zu der es zwischen dem Oberflächenmaterial der lichtempfindlichen Trommel und dem Oberflächenmaterial der Ladewalze kommt, wenn eine Spannung zwischen beiden Materialien angelegt wird, und die elektrostatische Kapazität bzw. das elektrostatische Aufnahmevermögen, die zu der elektrischen Entladung beiträgt, ist durch den Widerstandswert festgelegt.
Deshalb wird, um den Widerstand einzustellen, und um die Wirkungen der winzigen, auf der Oberfläche der Walze auftretenden Widerstandsunregelmäßigkeiten zu unterdrücken, die Walze bevorzugt so strukturiert, daß sie aus zwei Schichten besteht, so daß zwei Funktionen getrennt gehandhabt werden können, d. h. der Widerstandswert wird grob durch die elastische Schicht 82, die untere Schicht, und fein durch die Deckschicht 81, die Oberflächenschicht, eingestellt. Diese Anordnung ist beispielsweise auch vom Standpunkt der Herstellung, der Bandbreite bei der Materialauswahl, den Kosten und ähnlichem bevorzugt.
Dementsprechend wird in dieser Ausführungsform eine Zweischichtenstruktur angewandt. Als für die Deckschicht 81 zu verwendendes Material ist ein Verbundmaterial bevorzugt, das aus einem Harzmaterial, wie Nylonharz, Urethanharz oder Fluorcarbonharz und einem metallischen Oxid, wie Titanoxid oder Zinnoxid, das in dem Harzmaterial dispergiert ist, um den Widerstand einzustellen, besteht.
Die Deckschicht kann aus einer Art von Harzschicht bestehen, die um die elastische Schicht 82 gehüllt ist.
Die Deckschicht muß einen geeigneten Widerstand aufweisen, der das Auftreten einer elektrischen Entladung gestattet, wenn die Walze 8 in Kontakt zu dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet ist. Genauer gesagt ist ein Wert des Oberflächenwiderstandes innerhalb eines Bereichs von 10&sup6; bis 10¹&sup5; Ω/cm, bevorzugter 10¹¹ bis 10¹&sup5; Ω/cm² (wenn 1 kV anliegt) wirkungsvoll.
Der Widerstand der Oberfläche wird auf die nachstehende Weise gemessen. Eine Probe der Deckschicht 81 besteht aus einer r elektrisch leitenden Schicht mit einer Größe von 100 mm · 100 mm und einer darauf unter den gleichen Bedingungen aufgebrachten Oberflächenschicht, und der Widerstand dieser Probe wird mit einem R8340A und einem R12704 von Advantest Corp. gemessen. Die anzulegende Spannung beträgt 1 kV, wobei die Entladungsdauer und die Ladedauer 5 Sekunden bzw. 30 Sekunden und die Meßdauer 30 Sekunden betragen.
Die in dieser Ausführungsform verwendete Reinigungswalze 8 umfaßt einen metallischen Kern 83 aus rostfreiem Stahl, ein elastisches Element 82 aus Urethanschwamm und eine Deckschicht 81. Der äußere Durchmesser des metallischen Kerns beträgt 14 mm. Die Dicke und der spezifische Durchgangswiderstand der elastischen Schicht 82 betragen 3 mm und 10&sup5; Ω/cm (wenn 1 kV anliegt). Die peckschicht 81 besteht aus Polyamidmethoxylat, in dem Titanoxid dispergiert ist. Ihre Dicke und der Wert ihres Oberflächenwiderstandes betragen 10 um bzw. 10¹³ Ω. Der äußere Durchmesser der Walze 8 beträgt ungefähr 20 mm.
Der Widerstand der vorstehend erwähnten Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement wird in Bezug auf die tatsächliche Nutzung unter Anwendung des in Fig. 3 gezeigten Verfahrens gemessen. Hier ist mit dem Begriff "Widerstand in Bezug auf die tatsächliche Nutzung" der Gesamtwiderstand der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement, das die elastische Schicht 82 und die Deckschicht 81 einschließt, gemeint.
Es wird auf die Fig. 3 Bezug genommen. Ein Aluminiumzylinder 71 wird mittels einer nicht gezeigten Antriebsquelle, wie einem Motor, gedreht, und die Reinigungswalze 8 folgt der Drehung des Aluminiumzylinders 71. Der Kontaktdruck zwischen den beiden Bestandteilen wird so eingestellt, daß er im wesentlichen dem entspricht, der auftritt, wenn die Reinigungswalze 8 tatsächlich in dem in Figur T gezeigten Gerät angeordnet ist. Der Gesamtkontaktdruck beträgt 1 Kgf. Eine stabile Gleichspannung Vdc wird von einer Hochspannungsquelle 73 an den metallischen Kern der Reinigungswalze 8 angelegt. Der Strom, der durch die elastische Schicht 82 und die Deckschicht 81 der Reinigungswalze 8 fließt, fließt in den Aluminiumzylinder 71 und anschließend durch einen Normalwiderstand 72 in den Boden. Wenn die Spannung Vr zwischen den beiden Enden des Standardwiderstandes 72 Vr [V] beträgt, wird der Widerstandswert Rc der Reinigungswalze 8 aus der nachstehenden Formel erhalten:
Rc (Ω) = 10&sup6;/Vr (V)
Der erhaltene Widerstand der Reinigungswalze 8 betrug in Bezug auf die tatsächliche Nutzung 4 · 10&sup8; Ω.
Nach sorgfältigen Untersuchungen entdeckten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß der bevorzugte Wert des Widerstandes der Reinigungswalze 8 in Bezug auf die tatsächliche Nutzung in einem Bereich von 5 · 10&sup5; - 1 · 10¹&sup0; Ω/cm, bevorzugter 10&sup8;-10¹&sup0; Ω/cm liegt, wie unter Anwendung des vorstehenden Verfahrens ermittelt wurde.
Es bestätigte sich auch, daß die Deckschicht 81 wirkungsvoller war, wenn ihre Dicke 5 bis 100 um betrug.
Anschließend wird das in dieser Ausführungsform verwendete Zwischenübertragungselement 5 unter Bezugnahme auf die Fig. 4 beschrieben.
Das in dieser Ausführungsform angewandte Zwischenübertragungselement 5 liegt ebenfalls in Form einer Walze vor. Es umfaßt ein elektrisch leitendes, zylindrisches, starres Trägerelement 53 und mindestens eine elastische Schicht 52, die aus Kautschuk, einem Elastomer oder einem ähnlichen Material besteht, und eine auf der elastischen Schicht 51 angeordnete Oberflächenschicht. Die Oberflächenschicht umfaßt desweiteren zwei oder mehrere Unterschichten.
Was das Material für das elektrisch leitende, zylindrische Trägerelement 53 angeht, so kann ein elektrisch leitendes Harzmaterial, in dem Teilchen aus metallischem Material, wie Aluminium, Eisen oder Kupfer, Teilchen aus Legierungsmaterial, wie rostfreiem Stahl, Teilchen aus Kohlenstoff, oder ähnliche Teilchen dispergiert sind, verwendet werden. Was die Struktur des zylindrischen Trägerelementes 53 angeht, so liegt es in Form des vorstehend erwähnten Zylinders vor, wobei ein mittlerer Schaft die Längsachse des Zylinders durchdringen kann, oder ein Verstärkungsmaterial den Innenraum des Zylinders ausfüllen kann. Der in dieser Ausführungsform verwendete metallische Kern besteht aus einem 3 mm dicken Aluminiumzylinder, und das Verstärkungsmaterial ist in dem inneren Hohlraum angeordnet.
Die Dicke der elastischen Schicht 52 des Zwischenübertragungselements 5 beträgt in Hinblick auf die Bildung des Übertragungsspaltes, einer durch die Drehung bedingten Versetzung der Farben, die Materialkosten und ähnlicher Faktoren bevorzugt 0,5 bis 7,0 mm. Die Oberflächenschicht 51 ist bevorzugterweise dünn genug, um die Elastizitätswirkungen der elastischen Schicht 52, d. h. der unteren Schicht, zuzulassen, um die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 durch die Oberflächenschicht 51 zu erreichen. Bevorzugt beträgt sie 5 bis 100 um. In dieser Ausführungsform beträgt die Dicke det elastischen Schicht 52 und der Oberflächenschicht 51 des Zwischenübertragungselementes 5 5 mm bzw. 10 um und der gesamte äußere Durchmesser des Zwischenübertragungselementes 5 180 mm.
Wird nur Nachdruck auf den Widerstandswert der elastischen Schicht 52 gelegt, so wird Acrylonitril-Butadien-Kautschuk (NBR) als Material für die elastische Schicht 52 verwendet, und Ketchen-Black wird darin dispergiert, um den Widerstand einzustellen. Ferner können die gleichen Materialien, wie sie für die elastische Schicht der vorstehend erwähnten Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselements verwendet wurden, als das Kautschukmaterial aufgelistet werden, das für die elastische Schicht 52 verwendet werden kann.
Was das elektrisch leitende Material angeht, so können Ruß, Aluminiumteilchen, Nickelteilchen und ähnliches verwendet werden. Desweiteren ist es denkbar, ein elektrisch leitendes Harz anstelle des Dispergierens eines elektrisch leitendes Mittels in ein nicht-leitendes Harz einzusetzen. Was spezifische Namen für verwendbare leitende Materialien angeht, so ist es möglich, Polymethylmethacrylat, das quartäres Ammoniumsalz enthält, Polyvinylanilin, Polyvinylpyrrol, Polydiacetylen, Polyethylenimin und ähnliches aufzulisten.
Der spezifische Durchgangswiderstand wird auf die nachstehende Weise gemessen. Die vorstehend erwähnte elastische Schicht 52 wird mit einer Größe von 100 mm · 100 mm mit gewünschter Dicke ausgeschnitten und der Durchgangswiderstand dieses Stücks wird unter Verwendung eines R8340A und eines R12704 von Advantest Corp. gemessen. Was die Meßbedingungen angeht, so beträgt die angelegte Spannung 1 kV, die Entladungsdauer 5 Sekunden, die Ladedauer 30 Sekunden und die Meßdauer 30 Sekunden.
Die Oberflächenschicht 51 des Zwischenübertragungselementes 5 ist wichtig, da sie in großem Ausmaß die Wirksamkeit beeinflußt, mit der der restliche Toner der sekundären Übertragung gereinigt wird. Was das Material für die Oberflächenschicht 51 angeht, so wird als Bindemittel Urethanharz verwendet, in dem Aluminiumborid-Whisker als leitendes Material zur Einstellung des Widerstandes und PTFE-Pulver zur Verbesserung der Formtrenneigenschaften dispergiert sind.
Der Widerstand der vorstehenden Oberflächenschicht wird unter Anwendung des gleichen Verfahrens gemessen. Er beträgt 10¹² Ω/cm (wenn 1 kV anliegt). Nach sorgfältigen Untersuchungen entdeckten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß dann, wenn der Wert des Widerstandes der Oberflächenschicht in einem Bereich von 108 bis 10¹² Ω/cm lag, ein bevorzugtes Reinigungsverhalten erhalten werden konnte.
Der kombinierte Widerstand aus der elastischen Schicht 52 und der Oberflächenschicht 51 beträgt in Bezug auf die tatsächliche Nutzung 10&sup7; Ω/cm (wenn 1 kV anliegt). Der Widerstand des Zwischenübertragungselements 5 in Bezug auf die tatsächliche Nutzung wird unter Anwendung des gleichen Verfahrens gemessen, wie es eingesetzt wurde, um die vorstehend erwähnte Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement zu messen, und schloß das in Fig. 3 gezeigte Meßsystem ein.
Anschließend wird der in dieser Ausführungsform verwendete Toner beschrieben.
Der in dieser Ausführungsform verwendete Toner ist ein nicht- magnetischer Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthält, die aus einem Styrolharz-Bindemittel unter Anwendung eines Pulverisierungsverfahren hergestellt wurden. Er weist einen Formfaktor SF1 von 153 und einen Formfaktor SF2 von 145 auf, und sein Teilchendurchmesser beträgt 7 um. Er wird mit Siliciumdioxid gemischt, das mit Öl behandelt wurde. Was den Vergleichstoner angeht, so handelt es sich bei ihm um einen magnetischen Toner, dessen Teilchen eine unregelmäßige Form aufweisen. Er besteht aus einem Copolymer eines Styrol-Butylacrylat-Butylmaleathalbester, als Bindemittel, und 100 Teilen eines magnetischen Materials, wie Magnetit, und wird unter Anwendung des Pulverisierungsverfahrens hergestellt. Seine Formfaktoren SF1 und SF2 betragen 156 bzw. 146. Sein Teilchendurchmesser beträgt 7 um. Dieser Toner wird ebenfalls mit Siliciumdioxid gemischt, das mit Öl behandelt wurde.
Es wird auf die Fig. 5 Bezug genommen. Der vorstehend erwähnte Formfaktor SF1 ist ein Wert, der das Rundheitsverhältnis eines kugeligen Objekts angibt. Er wird auf die nachstehende Weise erhalten; das Quadrat der maximalen Länge MXLNG einer elliptischen Figur, die durch die Projektion eines kugeligen Objektes auf eine flache zweidimensionale Oberfläche erhalten wurde, wird durch die Größe der Fläche AREA der elliptischen Figur geteilt und der Quotient wird mit 100π/4 multipliziert.
Anders ausgedrückt wird der Formfaktor SF1 durch die nachstehende Formel definiert:
SF1 = {(MXLNG)²/AREA} · (100π/4).
Es wird auf die Fig. 6 Bezug genommen. Der Formfaktor SF2 ist ein numerischer Wert, der die strukturellen Unregelmäßigkeiten eines Gegenstandes als Verhältnis angibt. Er wird auf die nachstehende Weise erhalten: der Kreisumfang PERI einer Figur, die durch die Projektion eines Gegenstandes auf eine flache zweidimensionale Fläche erhalten wurde, wird durch die Größe der Fläche AREA der Figur geteilt, und der erhaltene Quotient wird mit 100π/4 multipliziert.
Anders ausgedrückt wird der Formfaktor SF2 durch die nachstehende Formel definiert:
SF2 = {(PERI)²/AREA} · (100π/4).
In dieser Ausführungsform werden SF1 und SF2 wie nachstehend erhalten. Tonerbilder wurden unter Anwendung eines FE-SEM (S-800), ein Produkt von Hitachi, Ltd., willkürlich als Probe genommen und die erhaltenen Daten wurden über eine Schnittstelle in ein Bildanalysegerät (LUSEX3), ein Produkt von NIKORE Corp., eingegeben und analysiert. Anschließend wurden die endgültigen Werte aus den vorstehenden Formeln erhalten.
Die triboelektrischen Ladungen (Q/M) der beiden vorstehend erwähnten, in dieser Ausführungsform eingesetzten Toner betragen ungefähr -15 uC/g.
Die in dieser Ausführungsform angewandte lichtempfindliche Trommel 1 besteht aus OPC und weist einen äußeren Durchmesser von 60 mm auf. Sie umfaßt eine 0,2 bis 0,3 um dicke Ladungsträger-Erzeugungsschicht und eine darauf laminierte 15 bis 25 um dicke Ladungsträger-Transferschicht (nachstehend als CT-Schicht bezeichnet). Die Ladungsträger-Erzeugungsschicht besteht aus einer Phthalocyaninverbindung und die CT-Schicht besteht aus Polycarbonat (nachstehend PC), d. h. einem Bindemittel und einer darin dispergierten Hydrazonverbindung.
In dieser Ausführungsform wird ein Übertragungsband 6 als sekundäre Übertragungseinrichtung eingesetzt. Dabei macht es nichts, ob die Vorspannungswalze 62 und die Spannwalze 61, die das Übertragungsband 6 tragen, aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind. In dieser Ausführungsform wird NBR mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 5 · 10&sup7; Ω·cm (wenn 1 kV anliegt) angewandt. Seine Härte beträgt 30 bis 35º in JIS A. Beide Walzen umfassen einen SUS-Kern mit einem Durchmesser von 8 mm, wobei die Oberflächenschicht so angeordnet ist, daß der äußere Durchmesser einer jeden Walze 20 mm wird.
Was das Material für die vorstehenden Walzen 61 und 62 angeht, so ist die Auswahl beliebig, solange der spezifische Durchgangswiderstand in einem Bereich von 1 · 104 bis 1 · 10&sup9; Ω/cm liegt (wenn 1 kV anliegt) und die Spannungsabhängigkeit nicht äußerst groß ist. Anders ausgedrückt kann zusätzlich zu dem Material, das in dieser Ausführungsform verwendet wird, ein anderes Material, wie EPDM, Urethankautschuk oder CR, in dem ein geeignetes leitendes Mittel dispergiert sein kann, eingesetzt werden.
Das Übertragungsband 6 in Form eines Sehlauches weist einen äußeren Durchmesser von 80 mm, eine Länge von 300 mm, eine Wanddicke von 100 um und einen spezifischen Durchgangswiderstand von 108 bis 10¹&sup5; Ω/cm auf (wenn 1 kV anliegt).
In dieser Ausführung form wird ein Harzband als Übertragungsband 6 verwendet. Es ist aus einem Verbundmaterial gefertigt, das durch Silicium denaturiertes Polycarbonat und darin dispergierten Kohlenstoff enthält, um den spezifischen Durchgangswiderstand und den Oberflächenwiderstand einzustellen; ersterer beträgt 10¹¹ Ω/cm und letzterer beträgt 10¹² bis 10¹³ Ω.
Die nachstehenden Materialien können als andere Materialien aufgelistet werden, die für das Übertragungsband 6 verwendet werden können. Was die Harzmaterialien angeht, so können Polycarbonat (PC), Nylon (PA), Polyester (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI), Polyethernitril (PEN), Polyether-Etherketon (PEEK), thermoplastisches Polyimid (TPI), wärmehärtendes Polyimid (PI), PES-Legierung, Polyvinylidenfluorid (PVdF), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer(ETFE) und ähnliches erwähnt werden. Was die Elastomermaterialien angeht, so können thermoplastisches Polyolefinelastomer, thermoplastisches Polyesterelastomer, thermoplastisches Polyurethanelastomer, wärmehärtbares Polyurethanelastomer, thermoplastisches Polystyrolelastomer, thermoplastisches Polyamidelastomer, thermoplastisches Fluorcarbonelastomer, thermoplastisches Polybutadienelastomer, thermoplastisches Polyethylenelastomer, thermoplastisches Ethylen-Vinylacetat- Copolymer-Elastomer, thermoplastisches Polyvinylchloridelastomer und ähnliches erwähnt werden.
Weitere Bedingungen:
Der auf die lichtempfindliche Trommel 1 von dem Zwischenübertragungselement 5 ausgeübte Kontaktdruck: 2 Kgf. Der von der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement auf das Zwischenübertragungselement 5 ausgeübte Kontaktdruck: 1 Kgf.
Der von dem Übertragungsband 6 auf das Zwischenübertragungselement 5 ausgeübte Kontaktdruck: 5 Kgf.
Dunkelpotential auf der lichtempfindlichen Trommel (durch die primäre Aufladung erhaltenes Potential): Vd = 600 V
Hellpotential auf der lichtempfindlichen Trommel (Potential an der Stelle, die mit dem Laserstrahl belichtet wurde): V1 = 250 V
Entwicklungsverfahren: Sprungentwicklung (jumping development) unter Verwendung eines nicht-magnetischen Einkomponentenentwicklers
Entwicklungsvorspannung: Vdc = -400 V; Vac = 1600 Vpp; Frequenz = 1800 Hz
Betriebsgeschwindigkeit: 120 mm/sec
Primäre Übertragungsvorspannung: +100 V
Die vorstehend erwähnten Bestandteile werden in dem in Fig. 1 gezeigten Laserdrucker installiert, und das Reinigungsverhalten des Zwischenübertragungselementes wurde unter den vorstehend detailliert angegebenen Bedingungen ermittelt.
Was die Zeitsteuerung angeht, mit der die Reinigungswalze 8 in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet wird, wenn der monochromatische kontinuierliche Modus durchgeführt wird (Modus zur kontinuierlichen Erzeugung von zwei oder mehr monochromatischen Drucken), so wird die Reinigungswalze 8 zur selben Zeit in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet, zu der der primäre Übertragungsprozeß beginnt. Dies deshalb, um zu verhindern, daß das Bild, das erzeugt wird, durch die Erschütterung gestört wird, die von dem Kontakt herrührt. Andererseits wird, wenn ein Vierfarben-Mehrfachbildübertragungsmodus (Modus zur Erzeugung eines Farbdrucks, der ein Farbbild trägt, das aus vier überlappenden Farbtonerbildern besteht) durchgeführt wird, die Reinigungswalze 8 zur gleichen Zeit in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet, zu der der primäre Übertragungsprozeß für die vierte Farbe endet.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Dichte des nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 verbliebenen Toners von der sekundären Übertragungsvorspannung unter Bezugnahme auf sowohl den vorstehend beschriebenen magnetischen als auch den vorstehend beschriebenen nicht-magnetischen Toner zeigt. Was die Messung der Dichte des restlichen Toners angeht, so wird der Toner, der nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 verblieb, tatsächlich dadurch wiedergewonnen, daß er an ein Stück Klebeband befestigt wird, und anschließend wird die Dichte des gewonnenen Toners auf dem Band unter Verwendung eines Macbeth-Densitometers gemessen.
In Fig. 7 ist der Bereich der sekundären Übertragungsvorspannung, in dem die Dichte des restlichen Toners nach der sekundären Übertragung minimal wird, im Vergleich zu dem des magnetischen Toners breiter, und außerdem ist die Dichte des restlichen Toners nach der sekundären Übertragung für den nicht-magnetischen Toner geringer. Die Menge des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 vor der sekundären Übertragung betrug 0,7 mg/cm².
Offenbar ist, um das Zwischenübertragungselement mit bevorzugten Ergebnissen zu reinigen, die Menge des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 bevorzugt so klein wie möglich.
Wenn die Menge des restlichen Toners groß ist, muß eine starke Reinigungsvorspannung an die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement angelegt werden, um eine Rückkehr des restlichen Toners auf die lichtempfindliche Trommel 1 mittel des Prozesses des Ladens des restlichen Toners durch die Ladewalze zu veranlassen. Wenn der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 jedoch durch solch eine starke Vorspannung aufgeladen wird, um ihn zu reinigen, wird der Toner, der mittels des sekundären Übertragungsprozesses auf umgekehrte Polarität (in dieser Ausführungsform positiv) aufgeladen wurde, auf einen höheren Grad bzw. ein höheres Niveau aufgeladen, was dazu führt, daß Tonerteilchen mit einem anormal hohen Ladungsgrad zwischen den restlichen Tonerteilchen auf dem Zwischenübertragungselement 5 auftreten.
Fig. 12 zeigt schematisch das vorstehend beschriebene Phänomen.
Das vorstehend beschriebene Phänomen wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 beschrieben. Wenn der Wert (uC/g) der triboelektrischen Ladung der Tonerteilchen 94 auf der lichtempfindlichen Trommel 1 vor dem primären Übertragungsprozess ungefähr -15 uC/g beträgt, so zeigt sich unmittelbar nach dem primären Übertragungsprozeß keine Veränderung. Dies deshalb, weil die primäre Übertragungsvorspannung +100 V beträgt, was ziemlich wenig ist. Die primäre Übertragungsvorspannung wird auf diesen Pegel eingestellt, da festgestellt wurde, daß dann, wenn die primäre Übertragungsvorspannung zunimmt, der Anteil des Toners, dessen Polarität umgekehrt wurde, auf dem Zwischenübertragungselement 5 größer als auf der lichtempfindlichen Trommel 1 wird, wodurch die Wirksamkeit der sekundären Übertragung verringert wird. Deshalb wird die primäre Übertragungsvorspannung auf den vorstehend erwähnten Wert eingestellt.
Der mittels des primären Übertragungsprozesses auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragene Toner wird mittels des sekundären Übertragungsprozesses auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen, wobei eine triboelektrische Ladung von -15 uC/g beibehalten wird.
Die Mehrzahl der Tonerteilchen, die nach dem sekundären Übertragungsprozeß auf dem Zwischenübertragungselement 5 verbleiben, sind Tonerteilchen mit positiver Polarität, das heißt Tonerteilchen, deren Polaritäten durch den sekundären Übertragungsprozeß von normaler Polarität auf die dazu umgekehrte Polarität verändert wurden. Der Wert der triboelektrischen Ladung des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 nach dieser Polaritätsumkehr betrug +10 bis +20 uC/g.
Desweiteren nimmt der Wert der triboelektrischen Ladung der Tonerteilchen 96, die die Reinigungswalze 8 durchlaufen haben, auf +40 bis +50 uC/g zu, da die Polarität von beinahe allen restlichen Tonerteilchen 95 beim Anlegen einer Vorspannung an die Reinigungswalze 8 umgekehrt wird.
Wie vorstehend beschrieben wird der restliche Toner auf einen höheren Grad positiv aufgeladen. Konsequenterweise kehrt der restliche Toner wirkungsvoll durch den Rückübertragungsprozeß auf die lichtempfindliche Trommel 1 zurück.
Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen. Wenn die Menge des Toners 95 groß ist, oder wenn Tonerteilchen auftreten, die in einem anomal hohen Grad positiv aufgeladen sind, wird eine bestimmte Anzahl an Tonerteilchen in dem Toner 94, der durch den primären Übertragungsprozeß auf das Zwischenübertragungselement 5 übertragen wird, durch den Toner 96, der mittels des Rückübertragungsprozesses auf die lichtempfindliche Trommel 1 übertragen wird, auf die lichtempfindliche Trommel 1 zurückgezogen.
Wenn unter den vorstehenden Bedingungen kontinuierlich Drucke erzeugt werden, erscheint eine Spur des Tonerbildes vom vorausgehenden Druck als negatives Geisterbild auf den nachstehenden Drucken. Diese Erscheinung wird von den Erfindern der vorliegenden Erfindung als "Reinigungs-Geisterbild" bezeichnet.
Somit muß, um das Zwischenübertragungselement 5 zu reinigen, die Menge und der Ladungsgrad des Toners 96, der zu der lichtempfindlichen Trommel 1 zurückkehren soll, bis zu einem gewissen Ausmaß gesteuert werden, so daß es weder zu einem Reinigungsversagen kommt, noch ein negatives Geisterbild auftritt. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung konnten ein Reinigungsversagen und das Auftreten eines negativen Geisterbildes dadurch verhindern, daß sie die Übertragungsvorspannung und den Wert der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 angelegt wurde, optimierten, und daß sie einen nicht- magnetischen Toner verwendeten.
Es wird auf Fig. 7 Bezug genommen. Der Vorspannungsbereich, in dem die beiden Linien der Tonerdichte im wesentlichen minimale Werte zeigen, ist der optimale Vorspannungsbereich für die sekundäre Übertragung, der in dieser Ausführungsform angewandt wurde. Genauer gesagt wurden im Falle des nicht- magnetischen Toners 8 uA und im Falle des magnetischen Toners, d. h. des Vergleichstoners, 4 uA angewandt.
Tabelle 1 zeigt das Ausmaß des Reinigungsversagens und des Auftretens eines Reinigungs-Geisterbildes, wenn der Wert der an der Reinigungswalze angelegten Vorspannung variiert wird, wobei der nicht-magnetische Toner und der magnetische Toner verwendet wurden. Tabelle 1
G: Gut, F: Ausreichend (fair), N: Nicht gut
Es wird auf Tabelle 1 Bezug genommen. Wenn der magnetische Toner als Entwickler verwendet wurde, kam es zu einem Reinigungsversagen, ungeachtet dessen, welchen Wert die Reinigungsvorspannung aufwies, um den restlichen Toner auf dem Zwischenübertragungselement aufzuladen; weshalb es unmöglich war, das Zwischenübertragungselement zur gleichen Zeit zu reinigen, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfand. Andererseits kam es im Falle des nicht-magnetischen Toners zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Vorspannung in einem Bereich von 0 bis 20 uA lag, und es trat ein Reinigungs-Geisterbild auf, wenn der Wert der Vorspannung nicht kleiner als 40 uA war, wohingegen dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung 30 uA betrug, der primäre Übertragungsprozeß und der Rückübertragungsprozeß, d. h. der Reinigungsprozeß des restlichen Toners, beide gleichzeitig erfolgreich durchgeführt wurden.
Die Häufigkeit, mit der ein Reinigungsversagen auftrat oder ein Reinigungs-Geisterbild zu beobachten war, variierte in Abhängigkeit von der Art des Entwicklers. Es ist möglich, anzunehmen, daß diese Erscheinung in Bezug zur Menge des restlichen Toners 95 (mg/cm²) steht. Es wird erneut auf Fig. 7 Bezug genommen. Wenn die optimale sekundäre Übertragungsvorspannung eingesetzt wurde, war die Menge des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners 95 für den magnetischen Toner größer als für den nicht-magnetischen Toner. Womit erscheint die Annahme möglich, daß im Falle des nicht-magnetischen Toners, selbst wenn der Reinigungsstrom erhöht wurde, es unmöglich war, die Polarität des gesamten nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners 95 zu positiver Polarität umzukehren und als Ergebnis konnte das Auftreten eines Reinigungsversagens nicht verhindert werden.
Wie vorstehend beschrieben zeigt die Reinigungseinrichtung für das Zwischenübertragungselement in dieser Ausführungsform die nachstehenden Wirkungen:
(1) Der restliche Toner auf Zwischenübertragungselement kann zur gleichen Zeit gereinigt werden, zu der die primäre Übertragung stattfindet; weshalb es überflüssig ist, den Farblaserdrucker oder das Farbkopiergerät nach der Herstellung eines jeden Drucks im kontinuierlichen Druckmodus mit einem zusätzlichen Betriebsschritt zur Reinigung des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement, ohne daß ein primärer Übertragungsprozeß erfolgt, zu versehen. Als Ergebnis kann der Durchsatz im kontinuierlichen Druckmodus verbessert werden.
(2) Der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement 5 kann alleine mittels einer Ladeeinrichtung gereinigt werden, egal ob die Ladeeinrichtung vom Kontakt-Typ oder vom Nicht- Kontakt-Typ ist; weshalb die Struktur äußerst einfach wird. Als Ergebnis kann eine Reinigungseinrichtung mit geringen Kosten zur Verfügung gestellt werden.
(3) Im Gegensatz zur herkömmlichen Klingenreinigung, zur Bürstenreinigung und ähnlichem verursacht die Reinigungseinrichtung dieser Ausführungsform keine mechanische Beschädigung der angewandten Bestandteile; weshalb eine zuverlässige und lange Zeit haltbare Reinigungseinrichtung für das Zwischenübertragungselement zur Verfügung gestellt werden kann.
In dieser Ausführungsform wurde eine Walze mit einem Außendurchmesser von 20 mm als die Reinigungswalze 8 verwendet, wobei aber sorgfältige Untersuchungen, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, bestätigten, daß jede Walze ähnliche Wirkungen liefern kann, solange ihr Außendurchmesser in einem Bereich von 12 bis 30 mm liegt.
Desweiteren wurden in dieser Ausführungsform eine zylindrische lichtempfindliche Trommel und ein zylindrisches Zwischenübertragungselement verwendet, wobei aber ein lichtempfindliches Element in Form eines Bandes oder ein Zwischenübertragungselement in Form eines Bandes offensichtlich ohne jedes Problem die gleichen Wirkungen liefern kann.
Desweiteren wurde in dieser Ausführungsform ein Band-Übertragungssystem als sekundäre Übertragungseinrichtung eingesetzt, wobei aber die Anwendung eines Korona-Übertragungssystem oder eines Übertragungswalzensystems vom herkömmlichen Typ die Wirkungen der Erfindung nicht beeinträchtigt.
Desweiteren wurde diese Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein Umkehrentwicklungssystem beschrieben, wobei aber die gleichen Wirkungen erwartet werden dürfen, wenn ein normales Entwicklungssystem eingesetzt wird, das nachstehend kurz beschrieben wird.
Wenn ein normales Entwicklungssystem eingesetzt wird, wird ein positiv aufladbarer Toner verwendet, d. h. ein Toner, der auf eine Polarität aufgeladen werden kann, die derjenigen des in dieser Ausführungsform eingesetzten Toners entgegengesetzt ist; vorausgesetzt, daß die Polarität des latenten Bildes die gleiche wie diejenige in dieser Ausführungsform ist. In diesem Fall wird eine Hintergrundbelichtung angewandt, wobei aber die Beziehung des elektrischen Potentials zwischen dem Bereich des Dunkelpotentials und dem Bereich des Hellpotentials auf der lichtempfindlichen Trommel im Grunde genommen die gleiche bleibt, selbst dann wenn ihre Polaritäten umgekehrt werden.
Wenn die Polarität der primären Übertragungsvorspannung, die an dem Zwischenübertragungselement anliegt, die gleiche wie diejenige der lichtempfindlichen Trommel wird, kann das Zwischenübertragungselement nicht gereinigt werden; weshalb das Erdpotential eingesetzt wird. Der Toner auf der lichtempfindlichen Trommel kann auf Grund des Kontrastes der Potentiale sogar durch das Erdpotential zufriedenstellend übertragen werden, und das Zwischenübertragungselement wird auf Grund des Auftretens dieses Kontrastes der Potentiale gereinigt, wenn der restliche Toner auf dem Zwischenübertragungselement auf die lichtempfindliche Trommel rückübertragen wird.
Die sekundäre Übertragungsspannung zur Übertragung eines Bildes auf ein Papierblatt weist negative Polarität auf, d. h. eine Polarität, die derjenigen in dieser Ausführungsform entgegengesetzt ist.
Da die Polarität auf der lichtempfindlichen Trommel negativ ist, muß die Polarität der Reinigungsvorspannung für das Reinigungselement positiv gemacht werden, um den gesamten nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toner auf positive Polarität aufzuladen.
Wenn die Bedingungen hinsichtlich der Polarität und die anderen Bedingungen wie vorstehend beschrieben eingestellt werden, können die gleichen Wirkungen erhalten werden, wie sie in dieser Ausführungsform erhalten wurden, selbst wenn ein normales Entwicklungssystem verwendet wird. Die genaue Struktur des Geräts ist übrigens die gleiche wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, und das Gerät wird mit den vorstehend beschriebenen Veränderungen in Bezug auf die Polarität der an verschiedene Elemente angelegten Spannung betrieben.

Ausführungsform 2

In dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung wurde ein Polymertoner als Entwickler verwendet, der unter Anwendung eines Suspensionspolymerisationsverfahrens hergestellt worden war. Die Teilchen wiesen unregelmäßige Formen auf, wobei der Formfaktor SF1 160 und der Formfaktor SF2 148 betrugen.
Der Harzanteil des Polymertoners bestand aus Styrol-Butylacrylat. Wenn der Toner tatsächlich verwendet wurde, wurde mit Öl behandeltes Siliciumdioxid zugegeben, um die triboelektrische Ladung zu stabilisieren.
Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der Dichte des restlichen Toners nach der sekundären Übertragung von der sekundären Übertragungsvorspannung für den nicht-magnetischen Polymertoner dieser Ausführungsform, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt. Zum Vergleich zeigt sie das gleiche auch für den nicht-magnetischen Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, der unter Anwendung des Pulverisierungsverfahrens hergestellt worden war und der in der ersten Ausführungsform eingesetzt worden war.
In Fig. 8 ist der minimale Wert der Dichte des restlichen Toners nach der sekundären Übertragung für den nicht- magnetischen Toner kleiner als derjenige für den nicht- magnetischen Toner, der unter Anwendung des Pulverisierungsverfahrens hergestellt worden war. Die Menge des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 vor der sekundären Übertragung betrug 0,7 mg/cm².
Was die sekundäre Übertragungsvorspannung angeht, so wurde für jeden Toner eine optimale sekundäre Übertragungsvorspannung angewandt, die aus Fig. 8 ermittelt werden kann. Genauer gesagt wurde sowohl für den Polymertoner dieser Ausführungsform, der unregelmäßige Formen aufwies, als auch für den nicht-magnetischen Vergleichstoner, der mittels des Pulverisierungsverfahrens mit unregelmäßigen Formen hergestellt worden war, eine Vorspannung von 8 uA angewandt.
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse eines weiteren Experiments, in dem ein nicht-magnetischer Toner mit unregelmäßigen Formen und ein nicht-magnetischer Polymertoner mit unregelmäßigen Formen verwendet wurden, und es wurde das Auftreten eines Reinigungsversagens und das Auftreten eines Reinigungs- Geisterbildes beurteilt, während der Wert der an der Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement angelegten Vorspannung variiert wurde. Tabelle 2
G: Gut, F: Ausreichend (fair), N: Nicht gut
Es wird auf Tabelle 2 Bezug genommen. Wenn der nicht- magnetische Toner, der mittels des Pulverisierungsverfahrens hergestellt worden war, als Entwickler verwendet wurde, so kam es dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement in einem Bereich von 0 bis 20 uA lag, und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes wurde dann bestätigt, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, wohingegen bei einem Wert der Reinigungsvorspannung von 30 uA der Reinigungsprozeß für das Zwischenübertragungselement und der primäre Übertragungsprozeß gleichzeitig stattfanden. Andererseits kam es im Falle des Polymertoners mit unregelmäßigen Formen dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 0 bis 10 uA lag, und es trat dann ein Reinigungs-Geisterbild auf, wenn die Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, was darauf hindeutet, daß dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 20 bis 30 uA liegt, der vorstehend erwähnte restliche Toner zur gleichen Zeit erfolgreich gereinigt werden kann, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfindet, wodurch bewiesen wurde, daß das Zwischenübertragungselement unter Anwendung eines relativ niedrigen Wertes der Reinigungsvorspannung erfolgreich gereinigt werden kann.

Ausführungsform 3

(Beispiel 1)

In diesem Beispiel der dritten Ausführungsform der Erfindung wurde als Entwickler ein nicht-magnetischer Einkomponententoner eingesetzt, der im wesentlichen kugelförmige mikroskopischen Tonerteilchen mit einem Durchmesser von 7 um enthielt. Er war unter Anwendung des Suspensionspolymerisationsverfahrens hergestellt worden, und enthielt 5 bis 30 Gew.-% eines Materials mit einem tiefen Erweichungspunkt. Die Formfaktoren SF1 und SF2 für die Tonerteilchen betrugen 116 bzw. 109.
Es wurde gesagt, daß sich dann, wenn sich die Form der Tonerteilchen einer Kugel annähert, die Wirksamkeit der Übertragung verbessert. Es wird angenommen, daß dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß dann, wenn sich die Form der Tonerteilchen der einer Kugel annähert, die Oberflächenenergie eines jeden Teilchens kleiner wird, und als Ergebnis das Fließvermögen des Toners zunimmt, wodurch es zu einer Schwächung der Kraft (Spiegelkraft) kommt, mit der der Toner an der lichtempfindlichen Trommel oder ähnlichem haftet, und der Toner empfindlicher für die Wirkungen des elektrischen Übertragungsfeldes wird.
Fig. 13 zeigt schematisch die Teilchenstruktur des vorstehend erwähnten Polymertoners.
Auf Grund des in dieser Ausführungsform angewandten Tonerherstellungsverfahrens wurden die Polymertonerteilchen 9 dieser Ausführungsform kugelig.
In dieser Ausführungsform bestand das Polymertonerteilchen aus einem Kern 93 aus Esterwachs, einer Harzschicht 92 aus Styrol-Butylacrylat und einer Oberflächenschicht 91 aus Styrol-Polyester. Sein spezifisches Gewicht betrug ungefähr 1,05. Aus den nachstehenden Gründen wurde die Drei-Schichten- Struktur gewählt: das Vorhandensein des Wachskernes 93 ist wirkungsvoll, um einen während des Fixierprozesses auftretenden Offset zu verhindern, und die Oberflächenschicht 91 aus Harzmaterial wurde zur Verbesserung der Wirksamkeit des Ladens zur Verfügung gestellt. Es sei darauf hingewiesen, daß beider tatsächlichen Verwendung mit Öl behandeltes Siliciumdioxid hinzugefügt wurde, um die triboelektrische Ladung zu stabilisieren.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners von der sekundären Übertragungsspannung für den im wesentlichen kugelförmigen nicht-magnetischen Polymertoner, der in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, wiedergibt. Zum Vergleich zeigt das Diagramm das gleiche auch für den nicht-magnetischen Polymertoner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthält, der in der zweiten Ausführungsform eingesetzt worden war.
In Fig. 9 ist der minimale Wert der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners für den nicht- magnetischen Toner, der die im wesentlichen kugeligen Tonerteilchen enthält, kleiner als derjenige für den nichtmagnetischen Polymertoner, der die Tonerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthält. In diesem Fall betrug die Menge des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 vor dem sekundären Übertragungsprozeß 0,7 mg/cm
Was die sekundäre Übertragungsvorspannung angeht, so wurde für jeden Toner die optimale sekundäre Übertragungsvorspannung angewandt, die aus Fig. 9 ermittelt werden kann. Genauer gesagt wurde ein Wert der Vorspannung von 14 uA für den Polymertoner, der die im wesentlichen kugelförmigen Polymerteilchen enthielt, und in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, und ein Wert der Vorspannung von 8 uA für den Polymertoner, der die Polymerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthielt, und für Vergleichszwecke eingesetzt wurde, angewandt.
Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse eines weiteren Experimentes, in dem der Polymertoner, der die Tonerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthielt, und der Polymertoner, der die Tonerteilchen mit den im wesentlichen kugeligen Formen enthielt, und das Auftreten eines Reinigungsversagens und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes beurteilt wurden, während der Wert der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement angelegt worden war, variiert wurde. Tabelle 3
G: Gut, F: Ausreichend (fair), N: Nicht gut
Es wird auf Tabelle 3 Bezug genommen. Wenn der Polymertoner, der mittels des Pulverisierungsverfahrens hergestellt worden war und Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, als Entwickler verwendet wurde, so kam es dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement in einem Bereich von 0 bis 10 uA lag, und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes wurde dann bestätigt, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, wohingegen dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 20 bis 30 uA lag, der Reinigungsprozeß für das Zwischenübertragungselement und der primäre Übertragungsprozeß gleichzeitig stattfanden. Andererseits kam es im Falle des Polymertoners, dessen Tonerteilchen im wesentlichen kugelige Formen aufwiesen, dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 0 bis 5 uA lag, und es trat dann ein Reinigungs-Geisterbild auf, wenn die Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, was darauf hindeutet, daß dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 20 bis 30 uA liegt, der vorstehend erwähnte restliche Toner zur gleichen Zeit erfolgreich gereinigt werden kann, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfindet, wodurch bewiesen wurde, daß das Zwischenübertragungselement unter Anwendung eines relativ niedrigen Wertes der Reinigungsvorspannung erfolgreich gereinigt werden kann.
Weitere Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindungen bestätigten, daß die Wirkungen der im wesentlichen kugeligen Tonerteilchen, die in dieser Ausführungsform beschrieben worden waren, sogar dann erhalten werden konnten, wenn der Polymertoner, dessen Tonerteilchen in im wesentlichen kugeliger Form vorlagen und kein Material mit einem tiefen Erweichungspunkt enthielten, eingesetzt wurde.

(Beispiel 2)

In diesem zweiten Beispiel der dritten Ausführungsform der Erfindung wurde als Entwickler ein nicht-magnetischer Toner eingesetzt. Er war unter Anwendung des Pulverisierungsverfahrens hergestellt worden und enthielt Styrolharz als Bindemittel. Er wurde mechanischen Erschütterungen, einem Strom erhitzter Luft und einer Flüssigkeit mit hoher Temperatur ausgesetzt, um Tonerteilchen mit im wesentlichen kugeliger Form zu ergeben. Nach diesen Behandlungen betrugen die Formfaktoren SF1 und SF2 145 bzw. 130 und der Durchmesser der Tonerteilchen betrug 7 um.
Fig. 10 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners von der sekundären Übertragungsvorspannung für den im wesentlichen kugelförmigen nicht-magnetischen Polymertoner, der in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, wiedergibt. Zum Vergleich zeigt das Diagramm das gleiche für den nicht-magnetischen Polymertoner, dessen Tonerteilchen unregelmäßige Formen aufweisen und der in der ersten Ausführungsform eingesetzt worden war.
In Fig. 10 ist der minimale Wert der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners für den nicht- magnetischen Toner, der die im wesentlichen kugeligen Tonerteilchen enthält, kleiner als derjenige für den nicht-magnetischen Polymertoner, der die Tonerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthält. In diesem Fall betrug die Menge des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 vordem sekundären Übertragungsprozeß 0,7 mg/cm².
Was die sekundäre Übertragungsvorspannung angeht, so wurde für jeden Toner die optimale sekundäre Übertragungsvorspannung eingesetzt, die aus Fig. 10 ermittelt werden kann. Genauer gesagt wurde ein Wert der Vorspannung von 12 uA für den Polymertoner, der die im wesentlichen kugelförmigen Polymerteilchen enthielt, und in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, und ein Wert der Vorspannung von 8 uA für den Polymertoner, der die Polymerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthielt, und für Vergleichszwecke eingesetzt wurde, angewandt.
Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse eines Experimentes, in dem der nicht-magnetische Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, und der nicht-magnetische Toner, der Tonerteilchen mit im wesentlichen kugeligen Formen enthielt, verwendet wurden, wobei das Auftreten eines Reinigungsversagens und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes beurteilt wurden, während der Wert der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement angelegt worden war, variiert wurde. Tabelle 4
G: Gut, F: Ausreichend (fair), N: Nicht gut
Es wird auf Tabelle 4 Bezug genommen. Wenn der nichtmagnetische Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, als Entwickler verwendet wurde, so kam es dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement in einem Bereich von 0 bis 20 uA lag, und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes wurde dann bestätigt, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, wohingegen dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung 30 uA betrug, der Reinigungsprozeß für das Zwischenübertragungselement und der primäre Übertragungsprozeß gleichzeitig stattfanden. Andererseits kam es im Falle des nicht-magnetischen Toners, dessen Tonerteilchen im wesentlichen kugelige Formen aufwiesen, dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 0 bis 10 uA lag, und es trat dann ein Reinigungs-Geisterbild auf, wenn die Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 40 uA war, was darauf hindeutet, daß dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 20 bis 30 uA liegt, der vorstehend erwähnte restliche Toner zur gleichen Zeit erfolgreich gereinigt werden kann, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfindet, wodurch bewiesen wurde, daß das Zwischenübertragungselement unter Anwendung eines relativ niedrigen Wertes der Reinigungsvorspannung erfolgreich gereinigt werden kann.

Ausführungsform 4

In dieser vierten Ausführungsform der Erfindung wurde ein magnetischer Toner als Entwickler verwendet, der Tonerteilchen mit im wesentlicher kugeliger Form mit einem Durchmesser von 7 um enthielt. Dieser Toner wurde durch Mischen von 100 Teilen eines magnetischen Materials, wie Magnetit, mit einem Polymermaterial, wie Styrol-Butylacrylat-Butylmaleathalbester-Copolymer, und Pulverisieren der Verbindung hergestellt. Desweiteren wurde die pulverisierte Verbindung mechanischen Erschütterungen, einem Strom erhitzter Luft und einer Flüssigkeit mit hoher Temperatur ausgesetzt, um Tonerteilchen mit im wesentlichen kugeligen Formen zu ergeben. Die Formfaktoren SF1 und SF2 der resultierenden Tonerteilchen betrugen 145 bzw. 130. Desweiteren wurde als Additiv mit Öl behandeltes Siliciumdioxid zugegeben. Zum Vergleich wurde ein magnetischer Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, verwendet. Dieser Vergleichstoner wurde durch Mischen von 100 Teilen eines magnetischen Materials, wie Magnetit, mit einem Polymermaterial, wie Styrol-Butylacrylat-Butylmaleathalbester-Copolymer, und Pulverisieren der Verbindung hergestellt. Die Formfaktoren SF1 und SF2 der resultierenden Tonerteilchen betrugen 156 bzw. 246 und der Teilchendurchmesser betrug 7 um. Desweiteren wurde als Additiv mit Öl behandeltes Siliciumdioxid zugegeben.
Fig. 11 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners von der sekundären Übertragungsvorspannung für den im wesentlichen kugelförmigen magnetischen Polymertoner, der in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, wiedergibt. Zum Vergleich zeigt das Diagramm das gleiche auch für den magnetischen Toner, dessen Tonerteilchen unregelmäßige Formen aufweisen.
In Fig. 11 ist der minimale Wert der Dichte des nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners für den magnetischen Toner, der die im wesentlichen kugeligen Tonerteilchen enthält, kleiner als derjenige für den magnetischen Toner, der die Tonerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthält. In diesem Fall betrug die Menge des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 vor dem sekundären Übertragungsprozeß 0,7 mg/cm².
Was die sekundäre Übertragungsvorspannung angeht, so wurde für jeden Toner die optimale sekundäre Übertragungsvorspannung angewandt, die aus Fig. 11 ermittelt werden kann. Genauer gesagt wurde ein Wert der Vorspannung von 4 uA sowohl für den magnetischen Toner, der die im wesentlichen kugelförmigen Polymerteilchen enthielt und in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, als auch für den Polymertoner, der die Polymerteilchen mit den unregelmäßigen Formen enthielt und für Vergleichszwecke eingesetzt wurde, angewandt.
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse eines Experimentes, in dem der magnetische Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, und der magnetische Toner, der Tonerteilchen mit im wesentlichen kugeligen Formen enthielt, verwendet wurden, wobei das Auftreten eines Reinigungsversagens und das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes beurteilt wurden, während der Wert der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 für das Zwischenübertragungselement angelegt worden war, variiert wurde. Tabelle 5
G: Gut, F: Ausreichend (fair), N: Nicht gut
Es wird auf Tabelle 5 Bezug genommen. Wenn der magnetische Toner, der Tonerteilchen mit unregelmäßigen Formen enthielt, als Entwickler verwendet wurde, kam es zu einem Reinigungsversagen, ungeachtet dessen, welcher Wert in der Tabelle für die Reinigungsvorspannung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement ausgewählt wurde; weshalb der primäre Übertragungsprozeß nicht gleichzeitig mit dem Reinigungsprozeß für das Zwischenübertragungselement, was ein Merkmal der Erfindung ist, stattfinden konnte. Andererseits kam es im Falle des magnetischen Toners, dessen Tonerteilchen im wesentlichen kugelige Formen aufwiesen, dann zu einem Reinigungsversagen, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung in einem Bereich von 0 bis 30 uA lag, und es trat dann ein Reinigungs-Geisterbild auf, wenn die Reinigungsvorspannung nicht kleiner als 50 uA war, was darauf hindeutet, daß dann, wenn der Wert der Reinigungsvorspannung 40 uA betragt, der vorstehend erwähnte restliche Toner zur gleichen Zeit erfolgreich gereinigt werden kann, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfindet.
Anders ausgedrückt beweist die vierte Ausführungsform, daß das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren für das Zwischenübertragungselement sogar mit einem magnetischen Toner verträglich ist, solange dem Tonerteilchen eine im wesentlichen kugelige Form gegeben wird.

Ausführungsform 5

Anschließend wird die Struktur der Erfindung beschrieben. In dieser Struktur ist eine Formtrennschicht auf die Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel aufgebracht.
Es wird auf Fig. 14 Bezug genommen. Die in der Erfindung verwendete lichtempfindliche Trommel 1 wird beschrieben. Es wurden zwei Arten lichtempfindlicher Trommeln hergestellt.
Zuerst wurde eine lichtempfindliche Trommel zum Vergleich (nachstehend als erste lichtempfindliche Trommel bezeichnet) hergestellt, die einen metallischen Kern 1a aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von ungefähr 60 mm, eine Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b als die lichtempfindliche Schicht, die aus einer 0,2 um dicken Phthalocyaninverbindung bestand, die auf den metallischen Kern laminiert worden war, und eine Ladungsträger-Transferschicht 1c umfaßte, die auf die Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b laminiert worden war. Die Ladungsträger-Erzeugungsschicht bestand aus einem Polycarbonat-Bindemittel und einer in dem Bindemittel dispergierten Hydrazonverbindung.
Was die erfindungsgemäße lichtempfindliche Trommel (nachstehend als zweite lichtempfindliche Trommel bezeichnet) angeht, so entsprach sie im wesentlichen der ersten lichtempfindlichen Trommel, außer daß 10% Teflonteilchen als fluorhaltige Teilchen in der Ladungsträger-Transferschicht dispergiert worden waren.
Das Dispergieren des Teflons diente zur Verbesserung der Formtrenneigenschaften der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel. Um das Teflon jedoch daran zu hindern, die primäre Funktion der Ladungsträger-Transferschicht zu behindern, beträgt die Menge des zuzugebenden Teflons bevorzugt nicht mehr als 20%.
Was den Kontaktwinkel der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel in Bezug auf Wasser und die Schlüpfrigkeit bzw. Glattheit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel angeht, so wies die erste lichtempfindliche Trommel einen Kontaktwinkel von 85º auf, zeigte aber überhaupt keine Glattheit, d. h. die Glattheit konnte nicht gemessen werden, wohingegen die zweite lichtempfindliche Trommel einen Kontaktwinkel von 95º und eine Glattheit von 0,8 aufwies.
Die Glattheit wurde unter Verwendung eines Glattheits- Prüfgerätes von HEIDON gemessen und die Glattheit eines Testgegenstandes wird als das Verhältnis in Bezug zu der Glattheit (1,0) von Polyethylenterephthalat (PET) gemessen; je kleiner der Wert ist, desto größer ist die Glattheit.
Die Ergebnisse der verschiedenen unter Verwendung des in Fig. 1 gezeigten Bilderzeugungsgerätes durchgeführten Experimente werden nun dargelegt. Was die Zeitsteuerung des Kontaktes zwischen der Reinigungswalze 8 und der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 angeht, so wurde die Reinigungswalze 8 im kontinuierlichen monochromatischen Druckmodus zur gleichen Zeit, zu der der primäre Übertragungsprozeß begann, in Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement 5 angeordnet. Dies deshalb, um zu verhindern, daß das Bild durch Einwirkungen, wie durch den Kontakt ausgelöste Schwingungen, gestört wurde. Wenn der Modus vorlag, in dem vier Bilder aus unterschiedlichen Farben alle auf einmal übertragen wurden, begann der Kontakt zur selben Zeit, zu der der primäre Übertragungsprozeß des vierten Farbbildes endete.
Die Abhängigkeit der Wirksamkeit der primären Übertragung von der primären Übertragungvorspannung, die gemessen wurde, wenn der Toner auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 auf die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 mittels des primären Übertragungsprozesses ohne Reinigung des Zwischenübertragungselementes übertragen wurde, ist in Fig. 15 gezeigt.
Die Wirksamkeit der primären Übertragung wurde aus der nachstehenden Formel berechnet, in der D1 für die Tonerdichte auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1, die nach dem primären Übertragungsprozeß gemessen worden war, und D2 für die Tonerdichte auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5, die nach dem primären Übertragungsprozeß gemessen worden war, steht:
Wirksamkeit der primären Übertragung = D2/(D1 + D2) · 100.
Was das Verfahren anbelangt, das eingesetzt wird, um die vorstehend erwähnte Tonerdichte zu messen, so wurden die Toner auf den Oberflächen der lichtempfindlichen Trommel 1 und des Zwischenübertragungselementes 5 mittels eines Klebebandes gewonnen, und die Dichten der gewonnenen Toner wurden unter Verwendung eines McBeth-Densitometers gemessen. Die Werte D1 und D2 wurden dadurch erhalten, daß die Dichte des Klebebandes, mit dem der Toner gewonnen wurde, und die in dieser Ausführungsform 0,1 betrug, von den tatsächlich gemessenen Dichten abgezogen wurde.
Es wird auf Fig. 15 Bezug genommen. Die zweite lichtempfindliche Trommel lieferte unter Anwendung einer relativ geringen primären Übertragungsvorspannung eine höhere Wirksamkeit der Übertragung als die erste lichtempfindliche Trommel.
Als Grund für die vorstehenden Ergebnisse wird angenommen, daß durch die fluorhaltigen Teilchen, die der Ladungsträger- Transferschicht der zweiten lichtempfindlichen Trommel hinzugefügt worden waren, die Formtrenneigenschaften verbessert wurden.
Wenn, wie in Fig. 15 gezeigt, unter Anwendung einer geringen primären Übertragungsvorspannung eine hohe Wirksamkeit der primären Übertragung erhalten werden kann, wird der Toner mit der normalen Polarität während des primären Übertragungsprozesses nicht auf die umgekehrte Polarität aufgeladen, was zu einer Verbesserung der Wirksamkeit der Tonerübertragung für den nachfolgenden Prozeß, d. h. den sekundären Übertragungsprozeß führt. Als Ergebnis kann die Dichte des auszugebenden Bildes in ausreichendem Maße erhöht werden.
Fig. 16 zeigt die Abhängigkeit der Dichte des auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 verbliebenen Toners, nachdem der Toner auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 mittels des sekundären Übertragungsprozesses auf das Aufzeichnungsmaterial P übertragen worden war, von der sekundären Übertragungsvorspannung. Was die Messung der Tonerdichte angeht, so wurde der restliche Toner auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 nach der sekundären Übertragung mittels eines Klebebandes gewonnen, und die Dichte des restlichen Toners wurde unter Verwendung eines McBeth-Densitometers gemessen; je kleiner die gemessene Dichte war, desto kleiner war die Menge des restlichen Toners auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 nach der sekundären Übertragung. Die Menge M/S des Toners auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 vor dem sekundären Übertragungsprozeß wurde auf 0,5 mg/cm² im monochromatischen Modus und auf 1,4 mg/cm² im Vierfarben-Modus eingestellt.
Gemäß der Fig. 16 wurde sowohl im monochromatischen Modus als auch im Vierfarben-Modus die Dichte des restlichen Toners minimal, wenn die sekundäre Übertragungsvorspannung in einem ungefähren Bereich von 10 bis 15 uA lag. Anders ausgedrückt, die Wirksamkeit der sekundären Übertragung wurde maximal.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Menge des restlichen Toners auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 bevorzugt so klein wie möglich, um das Zwischenübertragungselement dieser Ausführungsform bevorzugt zu reinigen.
Wenn die Menge des restlichen Toners groß ist, wird es erforderlich, ein starkes elektrisches Feld anzulegen, um den restlichen Toner durch Laden des restlichen Toners unter Verwendung der Reinigungswalze 8 zurück auf die lichtempfindliche Walze 1 zu ziehen.
Wenn die Reinigung unter Anwendung eines starken elektrischen Feldes erfolgt, wird ein Teil der Tonerteilchen, der bereits während des sekundären Übertragungsprozesses auf die umgekehrte (positive) Polarität aufgeladen worden war, auf einen höheren Grad aufgeladen, was zu einem Zustand führt, in dem Tonerteilchen vorhanden sind, die auf einen anomal hohen Grad aufgeladen wurden, d. h. ein Zustand, in dem die Tendenz auftritt, daß es zu dem Phänomen des sogenannten Reinigungs- Geisterbildes kommt. Angesichts der vorstehend beschriebenen Entdeckung wurde die sekundäre Übertragungsvorspannung in den Experimenten, die nach dem vorstehend beschriebenen Experiment durchgeführt wurden, auf 12 uA eingestellt.
Anschließend werden die Ergebnisse eines Experimentes, das sich auf die Reinigung des Zwischenübertragungselementes bezog, die ein Merkmal der Erfindung ist, angegeben. Dieses Experiment wurde durchgeführt, um die Abhängigkeit des Reinigungsverhaltens für das Zwischenübertragungselement von der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 angelegt wurde, unter den nachstehenden Bedingungen zu untersuchen, die auf Grundlage der Ergebnisse der vorhergehenden Experiment eingestellt wurden; wobei die primäre Übertragungsvorspannung auf 300 V eingestellt wurde, wenn die erste lichtempfindliche Trommel verwendet wurde, und auf 100 V eingestellt wurde, wenn die sekundäre lichtempfindliche Trommel verwendet wurde; und die sekundäre Übertragungsvorspannung wurde auf 12 uA eingestellt.
Fig. 17 zeigt die Ergebnisse für die erste lichtempfindliche Trommel und Fig. 18 zeigt die Ergebnisse für die zweite lichtempfindliche Trommel. In den Figuren ist mit dem Begriff "Reinigungsversagen" der unerwünschte Zustand gemeint, in dem ein bestimmter Anteil des auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 nach der sekundären Übertragung verbliebenen Toners, der trotz der Funktion der Reinigungswalze 8 nicht auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 zurückgezogen werden konnte, in einem durchgehend weißen Bereich des nachfolgenden Druckes als positives Geisterbild auftrat, d. h. der unerwünschte Zustand, in dem ein Bild, das aus dem restlichen Toner nach der sekundären Übertragung aus dem ersten Druck bestand, in dem durchgehend weißen Bereich des zweiten Druckes auftrat.
Aus den Fig. 17 und 18 geht hervor, daß ungeachtet der Tatsache, ob die erste lichtempfindliche Trommel oder die zweite lichtempfindliche Trommel verwendet wurde, der geeignete Bereich des Wertes der Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 angelegt wurde, d. h. der Bereich, in dem sowohl ein Reinigungsversagen als auch das Auftreten eines Reinigungs-Geisterbildes verhindert werden konnte, im Vergleich zum monochromatischen Modus leicht zur höheren Seite hin verschoben wurde, wenn es sich um den Vierfarben-Modus handelte.
Dies geschah deshalb, weil das elektrische Feld, dem der Toner auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 während des sekundären Übertragungsprozesses unterworfen wurde, variierte; im monochromatischen Modus wurde der größte Teil des Toners auf umgekehrte Polarität aufgeladen, wohingegen im Vierfarben-Modus die Menge des Toners auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 größer war, und deshalb die Menge des auf umgekehrte Polarität aufgeladenen Toners etwas kleiner wurde.
Desweiteren wurde der vorstehend erwähnte geeignete Bereich breiter, insbesondere auf der Seite der oberen Grenze, wenn die zweite lichtempfindliche Trommel anstelle der ersten lichtempfindlichen Trommel verwendet wurde.
Dies deshalb, weil das Auftreten eines Geisterbildes in Beziehung zum Gleichgewicht zwischen der primären Übertragungsvorspannung, die am primären Übertragungspunkt auf den von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 auf die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 mittels des primären Übertragungsprozesses zu übertragenden Toner einwirkt, der Leichtigkeit, mit der der Toner von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 frei bzw. abgegeben wird, anders ausgedrückt, den Formtrenneigenschaften der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1, und der elektrostatischen Anziehung des Toners steht, der von der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 zurückgezogen wird.
Anders ausgedrückt wurden im Falle der zweiten lichtempfindlichen Trommel die Formtrenneigenschaften durch die Zugabe der Fluorteilchen zu der Ladungsträger-Transferschicht 1c verbessert; weshalb die primäre Übertragungsvorspannung verringert werden konnte. Die verringerte Übertragungsvorspannung verhinderte, daß die Tonerpolarität durch den primären Übertragungsprozeß umgekehrt wurde. Als Ergebnis kam es nicht zu einem Zustand, in dem Tonerteilchen mit einem hohen Grad an positiver Polarität unter den auf dem Zwischenübertragungselement 5 nach der sekundären Übertragung verbliebenen Tonerteilchen auftraten. Dementsprechend wurde der geeignete Bereich für die Vorspannung, die an die Reinigungswalze 8 angelegt werden sollte, breiter.
Die Verfügbarkeit eines breiteren Bereichs für den Wert der Reinigungsvorspannung, wie derjenige, der vorstehend beschrieben wurde, trägt unter Berücksichtigung der Variation des Widerstandswertes des Zwischenübertragungselementes 5 oder der Reinigungswalze 8, zu der es auf Grund von Herstellungsfehlern kommt, den Schwankungen des Widerstandswertes des Zwischenübertragungselementes 5 oder der Reinigungswalze 8, die aus Änderungen der Umgebung resultieren, und der Schwankung der Tonermenge auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 in großem Ausmaß zu einer bevorzugten Reinigung des Zwischenübertragungselementes 5 bei. Deshalb zeigt die Verwendung einer lichtempfindlichen Trommel, die eine Oberfläche mit überlegenen Formtrenneigenschaften aufweist, Wirkung.
Wenn ein kontinuierlicher Drucktest durchgeführt wurde, in dem die vorstehend im Detail beschriebene Reinigungswalze 8 und die zweite lichtempfindliche Trommel 1 mit der Oberflächenschicht mit den Formtrenneigenschaften angewandt wurden, und in dem kontinuierlich 100.000 Drucke erzeugt wurden, konnte das Zwischenübertragungselement bevorzugt gereinigt werden, und die Reinigungswalze 8, deren Drehung von der Drehung des Zwischenübertragungselementes 5 bestimmt wurde, zeigte keinerlei Zeichen eines Abriebs.
Wenn die vorstehend beschriebene Struktur angewandt wird, kann das Zwischenübertragungselement zur gleichen Zeit gereinigt werden, zu der der primäre Übertragungsprozeß stattfindet; weshalb der Schritt der Reinigung der Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 nicht nach der Ausgabe eines jeden Druckes eingefügt werden muß, wenn eine bestimmte Anzahl an Drucken kontinuierlich unter Verwendung eines Farblaserdruckers, eines Farbkopiergerätes oder ähnlichem hergestellt wird. Als Ergebnis kann der Durchsatz in großem Umfang verbessert werden.
In dieser Ausführungsform wurde der Polymertoner, der unter Anwendung des Suspensionspolymerisationsverfahrens hergestellt worden war, als Entwickler verwendet, wobei jedoch selbst dann, wenn ein Toner verwendet wird, der unter Anwendung eines üblichen Pulverisationsverfahrens hergestellt wurde, die gleichen Wirkungen erhalten werden können, solange die Reinigungsvorspannung für das Zwischenübertragungselement optimiert wird.

Ausführungsform 6

Es wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die sich auf die Verbesserung der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel bezieht, beschrieben. In dieser Ausführungsform wurden den Bestandteile, die denjenigen in den vorhergehenden Ausführungsformen entsprechen, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und auf ihre Beschreibung wurde verzichtet. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Trommel 1 dieser Ausführungsform, die derjenigen strukturell gleich war, die in der fünften Ausführungsform verwendet wurde, mit einer Oberflächenschutzschicht 1d mit Formtrenneigenschaften versehen wurde, die auf der Umfangsfläche der Ladungsträger-Transferschicht 1c gebildet wurde.
Die lichtempfindliche Trommel 1 dieser Ausführungsform umfaßt einen Metallkern 1a aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von ungefähr 60 mm, eine auf dem Metallkern 1a gebildete 0,2 um dicke Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b, eine auf der Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b gebildete 15 um dicke Ladungsträger-Transferschicht 1c, und eine durch Eintauchen auf der Ladungsträger-Transferschicht 1c gebildete 3 um dicke Oberflächenschutzschicht 1d.
Diese Oberflächenschutzschicht 1d bestand aus einem Bindemittel, wobei in dem Bindemittel 35% ultraviolett härtbare Acryl- und Fluorteilchen (Teflon: Handelsname) dispergiert worden waren. Die Durchmesser der Fluorteilchen betrugen ungefähr 0,3 um.
Wenn die lichtempfindliche Trommel 1 mit zwei getrennten Schichten versehen wird, d. h. der Ladungsträger-Transferschicht und der Oberflächenschicht zur Verbesserung der Formtrenneigenschaften der lichtempfindlichen Trommel 1, um die beiden Funktionen zu trennen, anders ausgedrückt, wenn die in der vorstehenden Ausführungsform beschriebene Ladungsträger-Erzeugungsschicht in eine reine Ladungsträger-Erzeugungsschicht und eine Oberflächenschicht zur Verbesserung der Formtrenneigenschaften der lichtempfindlichen Trommel 1 (Formtrenn-Oberflächenschicht) aufgeteilt ist, kann eine größere Menge an Fluorteilchen zugegeben werden (zu der Formtrenn-Oberflächenschicht) als dann, wenn die Ladungsträger- Erzeugungsschicht zwei Funktionen erfüllen muß.
Genauer gesagt betrugen der gemessene Kontaktwinkel in Bezug auf Wasser und die gemessene Glattheit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, die in dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, 100º bzw. 0,4.
Was die Menge, der zu der Oberflächenschicht zuzugebenden Fluorteilchen anbelangt, um die Formtrenneigenschaften zu verbessern, so wird, wenn sie in zu großer Menge zugegeben werden, die Bindungskraft des Bindemittels in relativer Hinsicht geschwächt; anders ausgedrückt, die Festigkeit der Oberflächenschicht wird verringert, was die Oberflächenschicht brüchig werden läßt. Deshalb beträgt die Menge der Fluorteilchen bevorzugt nicht mehr als 45%.
Fig. 20 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das unter Verwendung der vorstehend beschriebenen lichtempfindlichen Trommel 1 durchgeführt worden war, um zu beweisen, daß die Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 gereinigt wird, von der Reinigungsvorspannung abhängt, die an der Reinigungswalze 8 anliegt.
Das für das Experiment angewandte Verfahren, und die Bedingungen, unter denen das Experiment durchgeführt wurde, waren die gleichen, wie diejenigen, die in der fünften Ausführungsform beschrieben sind; weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Wie aus Fig. 20 hervorgeht, wird der geeignete Bereich der Reinigungsvorspannung für das Zwischenübertragungselement für die lichtempfindlichen Trommel 1 dieser Ausführungsform breiter, insbesondere auf der Seite des oberen Endes, als derjenige für die in der fünften Ausführungsform beschriebene zweite lichtempfindliche Trommel.
Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß die Verbesserung der Formtrenneigenschaften der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel in dieser Ausführungsform besser als diejenige der zweiten lichtempfindlichen Trommel war, die in der fünften Ausführungsform beschrieben wurde, wie aus dem gemessenen Kontaktwinkel und der gemessenen Glattheit hervorgeht.
Wenn ein kontinuierlicher Druckte t unter Verwendung der lichtempfindlichen Trommel dieser Ausführungsform durchgeführt wurde, in dem, wie in der fünften Ausführungsform beschrieben, 100.000 Bilder kontinuierlich erzeugt wurden, wurde das Zwischenübertragungselement 5 zuverlässig und bevorzugt gereinigt.

Ausführungsform 7

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird beschrieben. Auch in dieser Ausführungsform wurde wie in der sechsten Ausführungsform als äußerste Schicht der lichtempfindlichen Trommel 1 eine Oberflächenschutzschicht 1d zur Verbesserung der Formtrenneigenschaften gebildet. In dieser Ausführungsform wurde sie jedoch unter Anwendung eines Sprühverfahrens hergestellt, was diese Ausführungsform kennzeichnet. Die Struktur des Geräts entsprach im wesentlichen derjenigen in der fünften Ausführungsform, außer daß die lichtempfindliche Trommel 1 unterschiedlich war.
Genauer gesagt umfaßte die lichtempfindliche Trommel 1 dieser Ausführungsform einen Metallkern 1a aus Aluminium mit einem Außendurchmesser von ungefähr 60 mm, eine 0,2 um dicke Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b, die auf dem metallischen Kern 1a gebildet worden war, eine 15 um dicke Ladungsträger- Transferschicht 1c, die auf der Ladungsträger-Erzeugungsschicht 1b gebildet worden war, und eine 3 um dicke Oberflächenschutzschicht 1d, die mittels Sprühens auf der Ladungsträger-Transferschicht 1c gebildet worden war. Diese Oberflächenschutzschicht 1d bestand aus einem Bindemittel, das aus Polycarbonat bestand, wobei in dem Bindemittel 35% Fluorteilchen (Teflon: Handelsname) dispergiert worden waren. Die Durchmesser der Fluorteilchen betrugen ungefähr 0,3 um. Der gemessene Kontaktwinkel in Bezug auf Wasser und die gemessene Glattheit der Oberfläche der in dieser Ausführungsform eingesetzten lichtempfindlichen Trommel betrugen 104º bzw. 0,2.
Als Grund dafür, warum die Werte des Kontaktwinkels und der Glattheit für die lichtempfindliche Trommel dieser Ausführungsform besser als diejenigen für die in der sechsten Ausführungsform beschriebenen lichtempfindlichen Trommel waren, wird angenommen, daß das in dieser Ausführungsform als Bindemittel verwendete Polycarbonat in Bezug auf die Glattheit der Acrylverbindung überlegen war.
Fig. 21 zeigt die Ergebnisse eines Experiments, das unter Verwendung der vorstehend beschriebenen lichtempfindlichen Trommel 1 durchgeführt worden war, um zu beweisen, daß die Wirksamkeit, mit der die Oberfläche des Zwischenübertragungselementes 5 gereinigt wird, von der Reinigungsvorspannung abhängt, die an der Reinigungswalze 8 anliegt. Das für das Experiment angewandte Verfahren, und die Bedingungen, unter denen das Experiment durchgeführt wurde, waren die gleichen, wie diejenigen, die in der fünften Ausführungsform beschrieben sind; weshalb auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
Wie aus Fig. 21 hervorgeht, wird der geeignete Bereich der Reinigungsvorspannung für das Zwischenübertragungselement wie bei der Verwendung der in der sechsten Ausführungsform beschriebene lichtempfindliche Trommel breiter, insbesondere auf der Seite des oberen Endes, wenn die lichtempfindliche Trommel 1 dieser Ausführungsform eingesetzt wurde, als dann, wenn die in der fünften Ausführungsform beschriebene zweite lichtempfindlichen Trommel verwendet wurde.
Dies kann darauf zurückgeführt werden, daß die Verbesserung der Formtrenneigenschaften der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel in dieser Ausführungsform besser als diejenige der zweiten lichtempfindlichen Trommel war, die in der fünften Ausführungsform beschrieben wurde, was aus dem vorstehend erwähnten gemessenen Kontaktwinkel und der gemessenen Glattheit ersichtlich ist.
Wenn ein kontinuierlicher Drucktest unter Verwendung der lichtempfindlichen Trommel dieser Ausführungsform durchgeführt wurde, in dem, wie in der fünften Ausführungsform beschrieben, 100.000 Bilder kontinuierlich erzeugt wurden, wurde das Zwischenübertragungselement 5 zuverlässig und bevorzugt gereinigt.
Anschließend wird der mit der lichtempfindlichen Trommel in den vorstehenden Ausführungsformen 5, 6 oder 7 verwendete Toner beschrieben.
Wie in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben, kann der Wert der primären Übertragungsvorspannung verringert werden, wenn eine lichtempfindliche Trommel mit Formtrenneigenschaften mit einem Toner verwendet wird, der im wesentlichen kugelige Tonerteilchen enthält. Es ist weniger wahrscheinlich, daß die primäre Übertragungsvorspannung mit einem geringeren Wert die triboelektrische Ladung des Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 neutralisiert, wodurch sich die Wirksamkeit der sekundären Übertragung verbessert. Als Ergebnis kann das Zwischenübertragungselement erfolgreich gereinigt werden, praktischerweise zur gleichen Zeit, zu der der primäre Übertragungsprozeß durchgeführt wird; dadurch wird eine erfolgreiche erfindungsgemäße Rückübertragung möglich.
Was das Entwicklungsverfahren angeht, so wurde ein bekanntes Nichtkontakt-Entwicklungsverfahren (Sprung-Entwicklungsverfahren - jumping developing method) unter Verwendung eines Einkomponenten-Entwicklers eingesetzt.
Was den Toner angeht, der in der Erfindung verwendbar ist, so kann ein Toner eingesetzt werden, der unter Anwendung eines herkömmlichen Pulverisierungsverfahrens hergestellt wurde, nachdem ihm eine etwas kugeligere Teilchenform verliehen wurde. Die Formfaktoren SF1 und SF2 der in den vorstehenden Ausführungsformen verwendeten Toner betrugen 110 bis 180 bzw. 110 bis 140, bevorzugt 120 bis 160 bzw. 115 bis 140. Der mittlere Volumendurchmesser der Tonerteilchen lag in einem Bereich von 6 bis 7 um.
Der in den vorstehenden Ausführungsformen erwähnte Toner war ein magnetischer Toner, der im wesentlichen kugelige Tonerteilchen enthielt, und wurde unter Anwendung des nachstehenden Verfahrens hergestellt: 100 Teile eines magnetischen Materials, wie Magnetit, wurden in ein Bindemittel eingemischt, das aus Styrol-Butylacrylat-Butylmaleathalbester bestand; die so erhaltene Verbindung wurde pulverisiert; die pulverisierte Verbindung wurde mechanischen Erschütterungen, einem Strom erhitzter Luft und einer Flüssigkeit mit hoher Temperatur ausgesetzt, um den Tonerteilchen kugelige Formen mit Formfaktoren SF1 und SF2 von 145 bzw. 130 zu verleihen. Der Teilchendurchmesser betrug 7 um. Als Additiv wurde mit Öl behandeltes Siliciumdioxid verwendet.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die darin offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die darin dargelegten Details beschränkt und diese Anmeldung beabsichtigt, solche Modifikationen oder Veränderungen abzudecken, wie sie innerhalb des Geltungsbereichs der nachstehenden Ansprüche auftreten können. Beispielsweise könnte eine Korona-Ladeeinrichtung als Einrichtung zum Laden des restlichen Toners auf dem Zwischenübertragungselement 5 anstelle der Reinigungswalze 8 verwendet werden.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät, das die nachstehenden Bestandteile umfaßt:

ein Bildträgerelement (1);

Einrichtungen (41, 42, 43, 44) zur Erzeugung eines Tonerbildes auf dem Bildträgerelement unter Verwendung eines Toners erster Polarität;

ein Zwischenübertragungselement (5);

eine Übertragungsposition zwischen dem Bildträgerelement (1) und dem Zwischenübertragungselement (5);

Einrichtungen zur Durchführung einer Übertragung des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmaterial (P) über das Zwischenübertragungselement (5);

eine Einrichtung (13) zum Reinigen des Bildträgerelementes (1);

eine Resttoner-Ladeeinrichtung (8) zum Laden des restlichen Toners (95), der auf dem Zwischenübertragungselement (5) verblieben ist, auf eine zweite Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, und

eine Zeitsteuerungseinrichtung zum Einstellen des Zeitpunkts der Übertragung eines Tonerbildes von dem Bildträgerelement (1) an der Übertragungsposition und zur Einstellung des Zeitpunkts des Ladens des restlichen Toners (95) auf die zweite Polarität;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Zeitsteuerungseinrichtung betrieben werden kann, um die Übertragung eines nachfolgenden Tonerbildes von dem Bildträgerelement (1) an der Übertragungsposition zeitlich zu steuern, dergestalt, daß sie gleichzeitig mit der Übertragung des restlichen Toners (95) von dem Zwischenübertragungselement (5) auf das Bildträgerelement (1) vor sich geht, und daß in der Oberfläche des Bildträgerelementes (1) Fluorharzteilchen eingeschlossen sind.

2. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei dem Bildträgerelement (1) um ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element handelt, wobei das Gerät desweiteren eine Einrichtung zum Laden des lichtempfindlichen Elementes auf eine Polarität, die der Polarität des Toner entspricht, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Tonerbildes mittels einer Umkehrentwicklung umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei dem Bildträgerelement (1) um ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element handelt, wobei das Gerät desweiteren eine Einrichtung zum Laden des lichtempfindlichen Elements auf eine Polarität, die der Polarität des Toners entgegengesetzt ist, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Tonerbildes mittels einer normalen Entwicklung umfaßt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Zwischenübertragungselement (5) eine elektrisch leitende Schicht zur Aufnahme einer Vorspannung zur Veranlassung einer Bildübertragung von dem Bildträgerelement (1) auf das Zwischenübertragungselement (5) aufweist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Laden des restlichen Toners in Form einer drehbaren Walze (8) vorliegt, die zu dem Zwischenübertragungselement (5) hin- und davon wegbewegt werden kann.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung zum Laden des restlichen Toners in Form einer Koronaladeeinrichtung vorliegt.

7. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Toner ein im wesentlichen kugelförmiger polymerisierter Toner ist.

8. Gerät nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Toner einen Formfaktor SF-1 von 100 bis 180 und einen Formfaktor SF-2 von 100 bis 140 aufweist.

9. Gerät nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Toner einen Formfaktor SF-1 von 110 bis 180 und einen Formfaktor SF-2 von 110 bis 140 aufweist.

10. Gerät nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Toner einen Formfaktor SF-T von 120 bis 160 und einen Formfaktor SF-2 von 115 bis 140 aufweist.

11. Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bilderzeugungseinrichtungen so angepaßt sind, daß sie auf dem Bildträgerelement (1) ein mehrfarbiges Tonerbild erzeugen.

12. Gerät nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Farben des farbigen Toners die Farbe gelb, magenta und cyan einschließen.

13. Gerät nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, das eine Einrichtung einschließt, um die Einrichtung (8) zum Laden des restlichen Toners von einem Kontakt mit dem Zwischenübertragungselement (5) bis zum Ende einer vorgegebenen Anzahl an Übertragungsoperationen von dem Bildträgerelement (1) abzuhalten.

14. Verfahren zur Herstellung mehrerer Bilder, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfaßt:

(a) Erzeugung eines Tonerbildes auf einem Bildträgerelement (1) unter Verwendung eines Toners erster Polarität;

(b) Bereitstellung einer Übertragungsposition zwischen dem Bildträgerelement (1) und einem Zwischenübertragungselement (5);

(c) Veranlassung einer Übertragung des Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmaterial (P) über das Zwischenübertragungselement (5);

(d) Reinigen des Bildträgerelements (1) nachdem von dort ein Tonerbild übertragen wurde;

(e) Laden des restlichen Toners (95), der auf dem Zwischenübertragungselement (5) verblieben ist, auf eine zweite Polarität, die der ersten Polarität entgegengesetzt ist, und

(f) Übertragen des restlichen Toners mit der zweiten Polarität auf das Bildträgerelement (1) an der Übertragungsposition gleichzeitig mit der Übertragung eines weiteren Tonerbildes von dem Bildträgerelement (1) auf das Zwischenübertragungselement (5);

dadurch gekennzeichnet, daß

ein weiteres auf dem Bildträgerelement (1) zur Erzeugung eines nachfolgenden Bildes erzeugtes Tonerbild zur gleichen Zeit zu der Übertragungsposition gebracht wird, zu der der restliche Toner mit der zweiten Polarität auf dem Zwischenübertragungselement (5) zu der Übertragungsposition gebracht wird, dergestalt, daß die Übertragung des weiteren Tonerbildes von dem Bildträgerelement (1) an der Übertragungsposition gleichzeitig mit der Übertragung des restlichen Toners von dem Zwischenübertragungselement (5) auf das Bildträgerelement (1) stattfindet, und daß die Formtrenneigenschaften der Oberfläche des Bildträgerelements durch den Einschluß von Fluorharzteilchen in die Oberfläche verbessert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, das an die Herstellung mehrerer Farbbilder angepaßt ist, wobei das Verfahren die aufeinanderfolgende Erzeugung von Tonerbildern aus zwei oder mehr Farbbestandteilen unter Verwendung der entsprechenden unterschiedlichen Farbtoner mit der ersten Polarität, die Veranlassung der aufeinanderfolgenden Übertragung der Tonerbilder von dem Bildträgerelement (1) an der Übertragungsposition, und die Reinigung des Bildträgerelements (1) nach jedem Übertragungsakt umfaßt; wobei es sich bei dem Schritt des Bringens eines weiteren entwickelten Tonerbildes an die Übertragungsposition um einen Schritt des Bringens eines weiteren Tonerbildes aus einem ersten Farbbestandteil an die Übertragungsposition handelt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15,

dadurch gekennzeichnet, daß

nach der letzten Übertragung eines Tonerbildes auf ein Aufzeichnungsmaterial (P) in einer Bilderzeugungsperiode der Betrieb des Bilderzeugungsgeräts fortgesetzt wird, bis der restliche Toner auf das Bildträgerelement (1) zurückübertragen worden ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, das das Laden des Bildträgerelements (1) auf eine Polarität, die der ersten Polarität des Toners entspricht, und die Erzeugung eines Tonerbildes mittels Umkehrentwicklung umfaßt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, das das Laden des Bildträgerelements (1) auf ein Polarität, die der ersten Polarität des Toners entgegengesetzt ist, und die Erzeugung eines Tonerbildes mittels einer normalen Entwicklung umfaßt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Übertragung eines Tonerbildes von dem Bildträgerelement (1) mittels Anlegens einer primären Vorspannung an die Übertragungsposition durchgeführt wird, dergestalt, daß das Tonerbild zum Übergang auf das Zwischenübertragungselement (5) veranlaßt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19,

dadurch gekennzeichnet, daß

die primäre Vorspannung an eine elektrisch leitende Schicht des Zwischenübertragungselements (5) angelegt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20,

dadurch gekennzeichnet, daß

die primäre Vorspannung eine Polarität aufweist, die der ersten Polarität des Toners entgegengesetzt ist.

22. Verfahren nach Anspruch 19, wenn dieser von Anspruch 18 abhängig ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

es sich bei der primären Vorspannung um die Erdungsspannung handelt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Übertragung eines Tonerbildes auf das Aufzeichnungsmaterial (P) durch Anlegen einer sekundären Vorspannung an eine Übertragungsstelle durchgeführt wird, dergestalt, daß das Tonerbild zum Übergang auf das Aufzeichnungsmaterial (P) veranlaßt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Schritt des Ladens des restlichen Toners, der auf dem Zwischenübertragungselement (5) verblieben ist, unter Verwendung einer drehbaren Walze (8) durchgeführt wird, die zu dem Zwischenübertragungselement (5) hin- und davon wegbewegt werden kann.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Schritt des Ladens des restlichen Toners, der auf dem Zwischenübertragungselement (5) verblieben ist, unter Verwendung einer Koronaladeeinrichtung durchgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 14, das die Herstellung von Bildern im Einfarbenmodus oder im Mehrfarbenmodus einschließt.

27. Verfahren nach Anspruch 26,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung (8) zum Laden des restlichen Toners den restlichen Toner auf dem Zwischenübertragungselement (5) für jede Übertragung von dem Zwischenübertragungselement (5) auf das Aufzeichnungsmaterial (P) lädt, wenn mehrere Bilder kontinuierlich im Einfarbenmodus erzeugt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 26,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Einrichtung (8) zum Laden des restlichen Toners in Betrieb gehalten wird, bis die hintere Kante des letzten Restbildes die Position durchlaufen hat, an der der restliche Toner auf die zweite Polarität aufgeladen wird, wenn mehrere Bilder kontinuierlich im Einfarbenmodus erzeugt werden.