DE2557905C2 - Elektrophotographisches Kopierverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Kopierverfahren, bei welchem Mehrfach-Kopien ausgehend von dem gleichen elektrostatischen Ladungsbild hergestellt werden können, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei üblichen elektrophotographischen Kopierverfahren wird ein leitender, mit einer photoleitfähigen Schicht versehener Aufzeichnungsträger elektrostatisch belichtet, indem zuerst seine Oberfläche gleichmäßig aufgeladen wird und anschließend die aufgeladene Oberfläche einem Muster einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung, wie beispielsweise Licht, ausgesetzt wird. Das Strahlungsmuster erzeugt selektiv einen Abfluß elektrostatischer Ladungen im belichteten Bereich der photoleitenden Fläche, wodurch im nicht-bolichteten Bereich ein latentes elektrostatisches Ladungsbild entsteht. Dieses kann zur Herstellung eines sichtbaren Bilds entwickelt werden, indem mit Hilfe einer Vielzahl von Entwicklungsverfahren, wovon das bekannteste die Kaskadenentwicklung ist, Entwickler auf dem latenten Bild aufgebracht wird.

Üblicherweise wird jedes latente elektrostatische Ladungsbild nur einmal entwickelt, womit für jeden LadungsVEntladungszykius eine elektrophotographische Kopie erhalten wird. Ferner wurden bereits ^Verfahren vorgeschlagen, mit welchem zwar nicht 'allgemein gearbeitet wird, bei denen jedoch ausgehend von jedem latenten elektrostatischen Bild elektrophotographische Mehrfach-Kopien erhalten werden. Dabei wird üblicherweise ein elektrostatisches Ladungsbild .wiederholt durch die Entwicklungs- und Übertragungsstufen geleitet (US-PS 36 85 896). Derartige Verfahren haben sich jedoch bei den handelsüblichen Geräten im allgemeinen nicht durchgesetzt, da Probleme aufgetreten sind durch den Verlust an Bilddichte bei der zweiten Kopie und den folgenden Kopien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrophotographischen Mehrfach-Kopien ausgehend vom gleichen latenten elektrostatischen Ladungsbild zu schaffen, bei dem die Verluste in der Bilddichte von nachfolgenden Kopien verringert sind.

Diese nufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dieses Verfahren ist gut zur Verwendung in üblichen elektrophotographischen Kopiergeräten geeignet, die mit einer xerographischen Trommel und einem Kaskaden-Entwicklersystem ausgestattet sind, da derartige Kopiergeräte häufig eine Entwicklerelektrode in der Nachbarschaft zur Trommeloberfläche aufweisen. Gewöhnlich wird an der Entwicklerelektrode eine gleichförmige Vorspannung angelegt, um die gleichmäßige Entwicklung und die Reproduktion von scharfen Schwärzungsstellen zu verbessern. Daher kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, indem das an der Entwicklerelektrode angelegte Vorspannungspotential bei der Herstellung weitere Kopien, ausgehend vom ursprünglichen elektrostatischen Bild eine vorgegebene Verringerung erfährt. Beispielsweise kann ein anfängliches Vorspannungspotential von etwa 200 Volt jedesmal um näherungsweise 10 Volt verringert werden, wenn das elektrostatische Bild auf der photoleitenden Trommeiobeniäche erneut entwickelt wird. Damit würde bei einem mehrfachen Kopiedurchgang die endgültige Vorspannung bei der 15. Kopie etwa 50 Volt betragen.

Obgleich man erkannt hat, daß bei aufeinanderfolgenden Entwicklungszyklen eine Spannungsverringerung des elektrostatischen Bildes auftrat, wurde die Ursache des Spannungsverlustes nicht vollständig verstanden. Zwar könnte man denken, daß der Spannungsverlust eine Folge eines Dunkelabklingens des Photoleiters war, jedoch scheint es gegenwärtig, daß die Übertra-

gungsstufe einen wichtigeren Faktor darstellt.

Bei der Ausübung der Erfindung werden Verringerungen des Vorspannungspoientials dazu ausgenützt, Verringerungen der elektrostatischen Bildspannung auszugleichen, wodurch nachfolgende Verluste der Kopierdichte, die andernfalls auftreten würder, verringert oder beseitigt werden. Die Verringerungen des Vorspannungspotentials bewirken keinen begleitenden Anstieg in der Entwicklung des Bildhintergrunds. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung eine elektrophotographische Kopiervorrichtung, weiche eine Entwicklerelektrode mit einem Vorspannungspotential verwendet, welches ihr in einem üblichen Kaskaden-Entwicklersystem zugeführt wird;

F i g. 2 in thematischer Darstellung ein Ausfi'-hrungsbeispiel zur Verringerung der an die Entwicklerelektrode geführten Vorspannung, wobei die Entwicklerelektrode bei der Herstellung von Mehrfech-Kopien neben der Oberfläche einer photoleitfähigen Trommel liegt und

■ F i g. 3 den Verlauf von typischen Potentialwerten für das elektrostatische Bild, den Bildhintergrund und die Vorspannung bei einem Mehrfach-Kopiervorgang.

Fig. 1 zeigt als Aufzeichnungsträger eine Trommel 10, welche üblicherweise aus einem leitenden Metallsubstrat 11, wie beispielsweise Aluminium, besteht, welches an seiner Außenfläche mit einer photoleitfähigen Schicht 12, wie beispielsweise glasartiges Selen, überzogen ist. Die Trommel 10 läuft um ihre Achse um und zwar in F i g. 1 im Gegenuhrzeigersinn.

In einer Reinigungsstation 20 wird restlicher Toner von der Trommel 10 vor Beginn jeder Belichtungsfolge entfernt. Die Reinigungsstation 20 enthält eine aus Pelz bestehende Bürste 21, die auf einem gleitbaren Träge' 22 angeordnet ist, so daß sie von der Trommel entfernt werden kann.

An der Oberfläche der Trommel 10 wird mittels einer Korona-Ladungsstation 30 eine elektrostatische Ladung aufgebracht. Eine Korona-Elektrode 31 ist elektrisch mit einer Stromquelle, wie einer Batterie 32, und mit Erde verbunden.

Die gleichförmig aufgeladene Trommel 10 wird anschließend an der Belichtungsstation 40 vorbeigeführt. Lichtquellen 41 beleuchten die Vorlage 42, weiche durch die Abbildungslinse 43 und den Schlitz 44 zur Herstellung eines latenten elektrostatischen Bildes der Vorlage an der Oberfläche der Trommel 10 abgebildet wird. Selbstverständlich kann auch eine Abtastoptik verwendet werden. so

Die Kaskaden-Entwicklervorrichtung 50 weist ein Gehäuse 51 mit einem Eimerfördersystem auf, welches durch ein endloses Förderband 52 gebildet wird, an dem Eimer 53 befestigt sind. Elektrostatischer Entwickler wird von einem Vorratsbereich 54 in den Eimern 53 in einen Bereich am oberen Abschnitt der Trommel 10 gebracht und fällt dann mit Hilfe einer Führung 55 über die Trommeloberfläche. Beim Durchfallen des Entwicklers durch die Entwicklerzone trennen sich die Tonerteilchen von den Trägerkörnern und lagern sich abhängig von dem auf der Trommel befindlichen elektrostatischen Bild auf dieser ab, wodurch ein sichtbares Tonerbild erzeugt wird. Verbrauchter Entwickler wird durch eine Führung 56 in den Vorratsbereich 54 zurückgeführt. Die unter Vorspannung stehende Entwicklerelektrode 57 ist mit glatter Oberfläche dargestellt, könnte jedoch auch eine aufgerauhte Oberfläche besitzen, die durch Kordeln der Fläche oder durch Herstellung von Vorsprüngen in anderer Weise erhalten werden könnte. Eine aufgerauhte Oberfläche beeinträchtigt das normale Fließen des Entwicklers und ist besonders wirksam, um die radiale Geschwindigkeit des Entwicklers durch die Entwicklerzone zwecks Erzielung eines erhöhten Entwicklerwirkungsgrades zu steigern. Eine ausführlichere Beschreibung einer derartigen gerauhten Elektrode findet sich in der DE-OS 24 60 524.

Selbstverständlich könnten auch andere Entwickler verwendet werden, beispielsweise Magnetbürsten, Pelzbürsten, Wirbelbett-Entwickler, übliche Kaskadensysteme und Kaskadensysteme mit bewegten Bändern, aufwärts gerichtete Kaskadenentwickler und dgl. Diese Systeme sind dem Fachmann bekannt.

Die Übertragungs- und Schmelzstation 60 enthält ein Zwischenträgerelement in Form eines Förderbandes 61, das in e'<ner endlosen Schleife um Rollen 62, 63, 64, 65, 66 und 67 gelegt ist. Das Förderband 61 wird beispielsweise durch einen Motor 68 angetrieben, welcher eine Antriebsrolle 67 im Uhrzeigersinn dreht. 'Die Rolle 62 kann mittels einer Einstellfeder 69 verstellt werden, um einen Durchhang aufzunehmen, welcher im Förderband 61 durch Änderung seiner Länge, beispielsweise als Folge von Temperatureinwirkungen, entstanden ist. Die Rolle 62 besteht vorzugsweise ebenfalls aus Hartgummi, welcher elektrisch als Ableiter wirkt, so daß jegliche elektrische Ladungen, die sich am Förderband 61 aufbauen, wie beispielsweise zwischen dem Förderband und den Rollen aufgebaute reibungselektrische Ladungen, auf natürliche Weise abgeleitet v/erden, bevor das Förderband in Berührung mit der Trommel 10 gelangt.

Die Bildübertragung erfolgt bei T_u d. h. an der Stelle, an welcher cas Förderband 61 in Anlage mit der Trommel 10 gelangt Die Bildübertragung wird durch eine Übertragungsrolle 70 gesteuert, weiche an der Unterseite des Förderbands 61 derart anliegt, daß sie das Förderband 61 mittels Einstellung der Spannfeder 71 in und außer Anlage mit der Trommel 10 bringen kann. Papier 72 wird von einer Vorratsrolle 73 entnommen und mittels Rollen 74 und 75, die mit den Förderbandrollen 65 und 66 zusammenwirken, in Anlage an das Förderband 61 gebracht.

Dem am Förderband 61 angeordneten Tonerbild wird mittels eines Strahlungserhitzers 80 Wärme zugeführt. Der Strahlungserhitzer 80 besteht aus zwei Heizlampen 81, welche von einer isolierten Abschirmung 82 umgeben sind und einer beweglichen Abschirmung 83. Die bewegliche Abschirmung 83 kann unmittelbar unter den Heizlampen 81 angeordnet werden, wenn sich die Kopiervorrichtung in Wartestellung befindet, so daß den Heizlampen 81 eine geringere Leistung zugeführt wird, während die Kammer auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Bei Beginn des Kopiervorgangs wird die gleitbar angeordnete Abschirmung 83 nach links bewegt, in welcher Stellung die Lampen 81 Wärme an das Förderband 61 abstrahlen, so daß der Kopiervorgang beginnen kann.

Das Förderband 61 sollte gewisse Oberflächeneigenschaften besitzen, damit eine wirksame Tonerübertragung ermöglicht wird. Die Oberfläche sollte glatt sein, ein gutes Abgabevermögen besitzen (beispielsweise sollte die freie Oberflächenenergie unter 40 χ 10-⁵ N je cm betragen) und die richtige Härte besitzen (beispielsweise eine Shore Α-Härte zwischen etwa 3 und 70).

Die beschriebene Kopiervorrichtung kann im Mehrfach-Kopierbetrieb arbeiten, wobei Mehrfach-Kopien

ausgehend von einer Trommelbelichtung hergestellt werden. Dies läßt sich mit Hilfe des folgenden Maschinenzyklus erreichen: Die Pelzbürste 21 gelangt in Berührung mit der Trommel 10, um frühere Bilder zu entfernen und wird dann abgehoben; die Trommel 10 wird gleichförmig mittels der Koronaelektrode 31 aufgeladen; die aufgeladene Trommel 10 wird in der Abbildungsstation 40 zur Herstellung eines elektrostatischen Bildes auf derselben belichtet; das elektrostatische Bild wird im Kaskaden-Entwickler 50 entwickelt ;ünd Teil des erhaltenen Tonerbildes wird auf das -!Förderband 61 und anschließend auf das Papier 72 übertragen, worauf die Korona-Elektrode 31 und die Abbildungsstation 40 abgeschaltet werden und das verbleibende elektrostatische Bild, welches auch einigen nicht übertragenen Toner enthalten kann, durch den Entwickler 50 rezirkuliert wird; die Pelzbürste 21 bleibt in abgehobener Stellung, das Förderband 61 bleibt in Druckanlage an der Trommel 10 zwecks Aufnahme eines zweiten Tonerbildes von der Trommel 10, das anschließend übertragen und auf dem Papier 72 zur Herstellung einer zweiten elektrophotographischen Kopie, ausgehend von dem gleichen elektrostatischen Bild, aufgeschmolzen wird. Werden mehr Kopien, ausgehend vom gleichen elektrostatischen Bild gewünscht, so wird das elektrostatische Bild durch die Entwickler- und Übertragungsstufe wiederholt rezirkuliert, bis die gewünschte Kopienanzahl erhalten wurde. Wie bereits erwähnt wurde, tritt jedoch während einer solchen Rezirkulierung durch die Entwickler- und Bildübertragerstufe ein Verlust an elektrostatischem Bildpotential auf, und zwar insbesondere während des Übertragungsvorgangs.

In F i g. 2 sind die Trommel 10, die Entwicklerelektrode 57 und die Korona-Elektrode 31 zusammen mit Steuereinrichtungen und Schaltkreisen zur Erzielung einer selbsttätigen Verringerung der Vorspannung an der Entwickler-Elektrode 57 während aufeinanderfolgender erneuter Entwicklungszyklen zwecks Ausgleich des elektrostatischen Bildpotentialabfalls dargestellt Die Vorspannungssteuerung 100, welche ein schrittweise verstellbares Potentiometer enthalten kann, besitzt einen Wähler für die Anfangsspannung (Anzeigeinstrument 101), einen Wähler für die Spannungsverringerung (Anzeigeinstrument 102) und einen Zykluswähler (Anzeigeinstrument 103). Beispielsweise würde das Instrument 101 auf 200VoIt, das Instrument 102 auf 10 Volt und das Instrument 103 auf 1 eingestellt; damit würde ein anfängliches Entwicklerpotential von + 200VoIt und eine Spannungsverringerung von 10 Volt für jeden neuen Entwicklerzyklus erhalten. Als Alternative könnte die Vorspannungssteuerung 100 so eingestellt werden, daß das Entwicklerpotential bei jeder erneuten Entwicklung um 20 Volt abfällt, indem der der Anzeige 102 entsprechende Wähler auf 20 und der der Anzeige 103 zugeordnete Wähler auf 2 eingestellt wird. Selbstverständlich könnten kompliziertere Steuerungen dazu verwendet werden, um unterschiedliche Spannungsabfälle für nachfolgende Zyklen zu erhalten, beispielsweise einen Spannungsabfall von 20 Volt für die ersten fünf Entwicklerzyklen, worauf sich ein Spannungsabfall von 10 Volt für die nächsten fünf Zyklen anschließt, während für die restlichen Zyklen kein Spannungsabfall auftritt. Der Fachmann kann an eine große Vielfalt von Permutationen und Kombinationen zwischen Spannungsabfällen und folgenden Entwicklerzyklen denken, die im Rahmen der Erfindung liegen. Die Vorspannungssteuerung ist ferner an ein Steuergerät UO für den Trcmmelzyklus angeschlossen, welcher seinerseits mit einer Korona-Elektrodenbestätigungseinrichtung 120 verbunden ist. Die Koronaelektrode 31 wird selbstverständlich während der Wiederholungs-Entwicklungszyklen des elektrostatischen BiI- ;des nicht betätigt. Die Steuerkreise dienen ferner dazu, /die Reinigungsbürste anzuwenden bzw. abzuheben. Bei ^Entstehung eines neuen elektrostatischen latenten Bildes setzt die Vorspannungssteuerung 100 das Vorspannungspotentiai auf einen Ausgangswert zurück und verringert selbsttätig die angewandte Spannung um einen'Vorgegebenen Betrag für die folgenden Entwicklungszyklen des gleichen elektrostatischen Bildes.

Vorzugsweise wird die Vorspannung oberhalb eines bestimmten Mindestwertes gehalten, um eine Entwicklung von Hintergrundabschnitten im latenten elektrostatischen Bild zu vermeiden. Bei Verwendung einer Druckübertragung gemäß F i g. 1 ist es möglich, für die Trommel 10 und die Zwischenträgerelemente 61 Werkstoffe zu wählen, welche keinen Abfall des Potentials in Hintergrundabschnitten auf einen sehr niedrigen Wert und manchmal sogar auf negative Werte veranlassen. Derartige Systeme sind besonders bevorzugt, weil das Entwicklerpotential stärker verringert werden kann als bei Systemen, in denen das Hintergrundpotential nicht merklich abfällt Es ist besonders bevorzugt, ein durch ein Förderband gebildetes Zwischenträgerelement zu verwenden, welches eine elastomere Oberfläche mit einer Härte zwischen 3 und 70 aufweist sowie eine freie Oberflächenenergie unterhalb von etwa 4Ox 10-⁵ N je cm und eine Wärmekapazität unterhalb etwa 0,013 J/cm² - K. Derartige Bänder sind im einzelnen in der DE-OS 23 53 5775 beschrieben.

Der Zusammenhang zwischen Spannungsabfall im elektrostatischen Bild, Hintergrundpotential und Vorspannung wird unter Bezugnahme auf Fig.3 weiter verdeutlicht. F i g. 3 zeigt einen üblichen Spannungsabfall, weicher bei Herstellung von Mehrfäch-Kopien auftreten könnte, beispielsweise bei der Herstellung von 15 Kopien, ausgehend von einem latenten elektrostatischen Bild. Dabei könnte ein Kopiergerät im wesentlichen gemäß F i g. 1 verwendet werden. Das elektrostatische Bild besitzt ein Ausgangspotential von 600VoIt, während die Hintergrundabschnitte eine anfängliche ;Hintergnjndspannung von etwa 70 Volt besitzen. An die Entwickler-Elektrode wird eine Vorspannung von etwa '200 Volt gelegt Die Spannung sowohl des elektrostatischen latenten Bildes wie auch der Hintergrundäbschnitte fällt während der Herstellung der Kopie merklich ab. Zur Aufrechterhaltung der Bilddichte wird die Vorspannung der Entwickler-Elektrode bei jedem erneuten Entwicklerzyklus um 10 Volt abgesenkt so daß am Ende des Kopiervorgangs ein Potential von 60VoIt erhalten wird. Am Ende des Durchlaufs der fünfzehn Kopien ist die Spannung im latenten Bild etwa 325 Volt, während die Hintergrundspannung auf null Volt abgesunken ist

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographisches Kopierverfahren, bei welchem ein elektrostatisches Ladungsbild auf einem Aufzeichnungsträger erzeugt wird, dieses zu } einem ersten Tonerbild entwickelt wird, wozu das elektrostatische Bild durch eine Entwickler enthaltende Entwicklerzone bewegt wird, während an der Entwicklerzone eine elektrische Vorspannung liegt, und das erste Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial zur Herstellung einer ersten Kopie übertragen wird, wonach eine erneute Entwicidung durch Rezirkulieren desselben elektrostatischen Bildes durch die Entwicklerzone erfolgt und das erneut entwickelte Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial ι ·> zur Herstellung folgender Kopien vom selben elektrostatischen Bild übertrugen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Entwicklerzone jeweils für nachfolgende Entwicklungszyklen desselben elektrostatischen Bildes ver-■1 ringen wird.

' 2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsträger eine Trommel (10) verwendet wird, deren Oberfläche aus einem elektrisch leitenden Substrat (11) mit einer aufge-■ brachten photoleitfähigen Schicht (12) besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht (12) aus "glasartigem Selen bestßht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungen mittels Kaskadenentwicklung ausgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung sowohl des ersten Tonerbildes wie auch der nachfolgend entwickelten Tonerbilder durch Berührung der auf dem Aufzeichnungsträger (10) vorhandenen Tonerbilder mitteis eines Zwischenträgerelements (61) erfolgt, wodurch die Tonerbilder von der photoleilfähigenSchicht(12)auf das Zwischenträger-'element und anschließend die Tonerbilder vom Zwischenträgerelement auf die Kopienträger (72) übertragen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenträgerelement eine elastomere Oberfläche mit einer Härte zwischen etwa 3 bis etwa 70 (Shore A) aufweist, sowie eine freie Oberflächenenergie von unterhalb 4OxIO-⁵ N/cm und eine Wärmekapazität unterhalb 0,013 J/cm² · K. so

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Oberfläche des Zwischenträgerelements übertragene Toner mittels Strahlungswärme mindestens auf seinen Schmelzpunkt erhitzt v/ird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung bei jedem erneuten Entwicklungszyklus um mindestens 10 Volt erniedrigt wird.

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