DE3223639C2

DE3223639C2 - Elektrografisches Verfahren mit Übertragung eines Tonerbildes

Info

Publication number: DE3223639C2
Application number: DE3223639A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Tokio/Tokyo Adachi; Tsukasa Kuge; Koichi Tanigawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-06-24
Filing date: 1982-06-24
Publication date: 1986-08-14
Also published as: DE3223639A1; US4482240A

Abstract

Beschrieben wird ein elektrophotographisches Verfahren, das folgende Schritte aufweist: Erzeugen eines aus Farbteilchen bestehenden sichtbaren Bilds auf einem photoempfindlichen Element mit einer Oberflächen-Isolationsschicht, Aufbringen einer elektrostatischen Ladung auf das sichtbare Bild mittels einer ersten Koronaentladung, In-Kontakt-Bringen eines Übertragungsblatts und des photoempfindlichen Elements, Aufbringen einer vorgegebenen Ladungsmenge, de ren Polarität entgegengesetzt der Polarität der Ladung der Farbteilchen ist, auf der Rückseite des Übertragungsblatts mittels einer zweiten Koronaentladung, Übertragen des sichtbaren Bilds auf das Übertragungsblatt, und Aufbringen einer elektrostatischen Ladung, deren Polarität gleich der Polarität der Ladung der Farbteilchen ist, deren Menge jedoch geringer als die Menge ist, die mittels der zweiten Koronaentladung aufgebracht worden ist, auf die Rückseite des Übertragungsblattes, wodurch das Übertragungsblatt vom photoempfindlichen Element getrennt wird. Ferner wird eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrografisches Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem aus der DE-OS 15 97 889 bekannten Verfahren dieser Art wrd zur Vorübertragungs-Koronaentladung das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmaterial einer Wechselstrom-Koronaentladung ausgesetzt, um dadurch die Spannungsdifferenz zwischen hellen und dunklen Bildbereichen des Tonerbilds zu verringern. Dadurch wird zwar die Einwirkung der Spannungsdifferenz bei der Trenn-Koronaentladung für das Ablösen des Bildempfangsmaterials von dem Aufzeichnungsmaterial verringert, andererseits aber zwangsläufig auch die Ladungsmenge des Toners des Tonerbilds verringert. Daraus ergibt sich nach der Bildübertragung ein verhältnismäßig schwaches Haften des Toners an dem Bildempfangsmaterial, so daß bei der nachfolgenden Trenn-Koronaentladung Toner vom Bildempfangsmaterial zu dem Aufzeichnungsmaterial zurück übertragen werden kann. Diese Rückübertragung ergibt letztlich eine unvollständige Bildübertragung, bei der die Bilddichte des Tonerbilds an dem Bildempfangsmaterial unzureichend ist.

Diese unvollständige Bildübertragung ist insbesondere an dem Vorderrand eines Bilds ausgeprägt, an dem das Ablösen des Bildempfangsmaterial von dem Aufzeichnungsmaterial beginnt. F i g. 1A und 1B zeigen jeweils die Lage eines Bildempfangsmaterial-Blatts Pm bezug auf ein fotoleitfähiges Zweischichten-Aufzeichnungsmaterial 1 zu Beginn und während des Ablösens, wobei mit 3 ein Übertragungslader und mit 4 ein Trennlader bezeichnet sind. Zu Beginn des Ablösens wird die Trenn-Koronaentladung an einem an dem Aufzeichnungsmaterial 1 haftenden Vorderrand a des Blattes P vorgenommen, wobei der Vorderrand an einer Stelle α abgelöst wird, die verhältnismäßig tief im Entladungsbereich liegt. Bei diesem Ablösen ergibt sich die unvollständige Bildübertragung oder sogar ein Bildausfall. Bei einem nachfolgenden Blattabschr.itt b wird gemäß F i g. 1B das Blatt P infolge des Gewichts des schon abgelösten Blattabschnitts an einer Stelle/?beim Eintreten in den Entladungsbereich von dem Aufzeichnungsmaterial 1 gelöst. Infolgedessen wird das Blatt P unter Entladung von dem

|, Aufzeichnungsmaterial 1 gelöst, wodurch auf der Kopie ein zufriedenstellendes Bild verbleibt. Der Bildausfall an

dem Vorderrand tritt insbesondere bei weichem oder leichtem Bildempfangsmaterial auf. Da das gleichmäßige

Aufbringen des Toners auf das Bildempfangsmaterial auf der durch die Ladung des Toners sowie die bei der Bildübertragung auf das Bildempfangsmaterial aufgebrachte Ladung erzeugte Coulombkraft zurückzuführen ist, wird durch eine Verringerung der Ladung des Toners nicht nur der Wirkungsgrad bei der Bildübertragung herabgesetzt, sondern auch die Kraft verringert, mit der der übertragene Toner am Bildempfangsmaterial haftet. Dadurch ergibt sich eine Bildverschlechterung sowie der Bildausfall am Vorderhand, da durch das umgepolte s so elektrische Feld bei der Trenn-Koronaentladung der Toner von dem Bildempfangsmaterial weggezogen wird.

Aus der DE-OS 22 50 062 ist ein elektrofotografisches Kopierverfahren bekannt, bei dem vor der Bildübertragung die Ladung von Tonerteilchen im hellen Bildbereich durch Koronaentladung umgepolt wird und anschließend die Ladung im hellen und dunklen Bildbereich durch Belichten abgebaut wird. Dadurch wird erreicht, daß bei der anschließenden Bildübertragung unerwünschte Tonerteilchen im hellen Bildbereich überhaupt nicht übertragen werden und die Bildübertragung verbessert wird, da die anderen Tonerteilchen leichter vom Aufzeichnungsmaterial weggezogen werden können. Durch das Umpolen wird jedoch eine vom dunklem bis zum hellen Bildbereich stufenlose Gradationswiedergabe unmöglich, während durch den Ladungsabbau auch die Haftung des Toners an dem Bildempfangsmaterial verringert wird, so daß eine unvollständige Bildübertragung zu erwarten ist.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß eine Bildübertragung mit hohem Wirkungsgrad erreicht wird, die auch bei dem anschließenden elektrostatischen Ablösen des Bildempfangsmaterials vom Aufzeichnungsmaterial nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Demnach wird erfindungsgemäß bei der Vorübertragungs-Koronaentladung der Absolutbetrag der Ladungsmenge des Toners erhöht. Hierdurch wird nicht nur ein praktisch vollständiges Übertragen des Tonerbilds zum Bildempfangsmaterial, sondern auch ein verstärktes Haften des Toners am Bildempfangsmaterial erreicht, so

daß bei dem anschließenden Ablösen des Biidempfangsmaterials vom Aufzeichnungsmaterial kein Toner zum Aufzeichnungsmaterial zurück übertragen wird und damit das Tonerbild am Bildempfangsmaterial vollständig erhalten bleibt Das verstärkte Haften des Toners am Bildempfangsmaterial ergibt auch noch den zusätzlichen Vorteil, daß die Tonerteilchen wesentlich schwerer am Bildaufzeichnungsmaterial verschoben werden können und dadurch ein Verwischen des Tonerbilds verhindert ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1A und 1B zeigen jeweils die Lage eines Blattes Bildempfangsmaterial in bezug auf ein Aufzeichnungsmaterial zu Beginn bzw. im Verlauf des Ablösens des Blatts vom Aufzeichnungsmaterial.

F i g. 2,3,4,6 und 8 zeigen jeweils im Querschnitt Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfind üngsgemäßen elektrografischen Verfahrens.

F i g. 5A und 5B zeigen schematisch Ladungszustände eines dreischichtigen fotoempfindlichen Aufzeichnungsmaterials.

F i g. 7A, 7B, 7 C und 7 D zeigen schematisch Ladungszustände bei einer Obertragungs-Koronaentladung.

Die F i g. 2 zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung zum Durchführen des elektrografischen Verfahrens an einer Trommel 1 mit einem dreischichtigen fotoempfindlichen Aufzeichnungsmaterial aus einem leitenden Substrat la, einer auf das Substrat aufgebrachten fotoleitfähigen Schicht \b aus N-CdS mit einem Bindemittel und einer isolierenden Deckschicht Ic. Die F i g. 2 zeigt einen Primärlader 5 mit zur Polarität der Hauptladungsträger des Aufzeichnungsmaterials entgegengesetzter positiver Polarität, einen Wechselstromlader 6 zur bildmäßigen Belichtung mit Bildlicht 7, eine Totalbelichtungslampe 8, eine Entwicklungsstation 9, eine Papierführung 10, einen Obertragungslader 3, einen Trennlader 4, ein Bildempfangsmaterial-Blatt P, eine Transportvorrichtung 11 für das abgelöste Blatt P, eine Reinigungsvorrichtung 12 zum Reinigen der Oberfläche der Trommel 1, Spannungsquellen 13 und 14 für den Obertragungslader 3 bzw. den Trennlader 4 und einen Vorübertragungslader 15 mit einem Steuergitter 15a zur Vorübertragungs-Koronaentladung an einem durch Entwickeln auf der Trommel 1 ausgebildeten Tonerbild 2. Die Polarität der mittels des Vorübertragungsladers 15 aufgebrachten Ladung kann die gleiche wie diejenige der Ladung des Toners nach dem Entwickeln oder die entgegengesetzte Polarität sein. Das Potential am Steuergitter 15a kann beliebig gewählt werden. Die mit dem Übertragungslader 3 auf die Rückfläche des Blatts aufgebrachte Ladung hat die zur Polarität der Tonerladung nach der Vorübertragungs-Koronaentladung entgegengesetzte Polarität, während die durch den Trennlader 4 auf die Rückfläche des Blatts aufgebrachte Ladung die zur Polarität der mit dem Obertragungslader aufgebrachten Ladung entgegengesetzte Polarität hat.

Die Funktionen der vorstehend genannten Bauteile sind folgende: das dreischichtige Aufzeichnungsmaterial auf der Trommel 1 mit der isolierenden Deckschicht Ic trägt das darauf erzeugte Tonerbild 2 unter elektrischer Isolierung gegenüber einem Bezugspotential. Infolgedessen wird die Ladung des Tonerbilds nicht durch die Hauptladungsträger der fotoleitfähigen Schicht neutralisiert. Dadurch wird die bei der Vorübertragungs-Koronaentladung aufgebrachte Tonerbildung festgehalten und bis zur Übertragungs-Koronaentladung mitgeführt. Auf diese Weise wird durch die Vorübertragungs-Koronaentladung äußerst wirksam der Wirkungsgrad bei der Bildübertragung erhöht und eine Veränderung des Bilds bei dem nachfolgenden elektrostatischen Ablösen des Blatts vom Aufzeichnungsmaterial verhindert, und zwar insbesondere bei der Verwendung von leitendem Toner. An dem dreischichtigen Aufzeichnungsmaterial mit der isolierenden Deckschicht werden die Ladungen unabhängig von der Polarität festgehalten. Dies führt zu dem Vorteil, daß die Polarität der Koronaentladungen beliebig gewählt werden kann, wie z. B. zum Vermindern der Ozonerzeugung negativ, wenn bei der positiven Koronaentladung mehr Ozon erzeugt wird als bei der negativen Koronaentladung.

Durch den Vorübertragungslader 15 erhält das Tonerbild 2 eine Ladung mit vorgegebener Polarität. Dabei wird mit dem Vorübertragungslader die Ladungsmenge des Toners erhöht, damit die unvollständige Biidübertragung sowie bei dem elektrostatischen Ablösen des Blattes der Bildausfall am Vorderrand und die Bildverschlechterung vermieden werden, die bei einer geringen Tonerladungsmenge auftreten. Infolge der isolierenden Deckschicht des Aufzeichnungsmaterials wird die auf das Tonerbild 2 aufgebrachte Ladung auf zufriedenstellende Weise bis zur Bildübertragung festgehalten.

Ferner wird mit dem Vorübertragungslader 15 der Unterschied zwischen den Oberflächenpotentialen von hellen und von dunklen Bildbereichen verringert, um bei der Bildübertragung das übermäßige Zuführen von Koronaentladungsstrom zu den hellen Bildbereichen zu vermeiden, das einen unzureichenden Strom zu den dunklen Bildbereichen ergeben würde.

Der Übertragungslader 3 ist mit einer isolierenden oder einer an der Innenfläche isolierten leitenden Abschirmung versehen und wird aus der Spannungsque'le 13 mit konstantem Strom oder konstanter Stromdifferenz gespeist, um auf die Rückfläche des Blatts eine vorbestimmte Ladungsmenge A aufzubringen. Diese Ladungsmenge A wird so gewählt, daß im Blatt kein Durchschlagen auftritt. Auf diese Weise wird die auf die Rückfläche des Blatts aufgebrachte Ladungsmenge unabhängig vom Oberflächenpotential des Blatts und von den Umgebungsbedingungen konstant gehalten, was wesentlich zu einem gleichmäßigen Ablösen des Blatts beiträgt.

Der Trennlader 4, der auf gleichartige Weise mit einer isolierenden oder einer an der Innenfläche isolierten leitenden Abschirmung versehen ist, wird aus der Spannungsquelle 14 mit konstantem Strom oder vorzugsweise konstanter Stromdifferenz gespeist und bringt auf die Rückfläche des Blatts die Ladung mit der zur Polarität der bei der Bildübertragung aufgebrachten Ladung entgegengesetzten Polarität in einer Ladungsmenge B auf, die kleiner als die bei der Bildübertragung aufgebrachte Ladungsmenge ist (BSA). Auf diese Weise wird die an der Rückfläche des Blatts verbliebene, das Haften des Blatts an dem Aufzeichnungsmaterial der Trommel 1 bewir- b5 kende Ladung beseitigt und damit das Ablösen des Blatts bewirkt, wobei lediglich die Ladungsmenge (A— B) zurückbleibt, die annähernd gleich der verbliebenen Ladungsmenge des Toners ist. Die von der zurückgebliebenen Ladungsmenge hervorgerufenen elektrischen Kraftlinien sind im wesentlichen in einem durch das Blatt

gebildeten Kondensator eingeschlossen, so daß das Blatt nicht mehr an dem Aufzeichnungsmaterial haftet und von diesem durch sein Gewicht oder seine Steifheit abgelöst wird.

Im folgenden wird die Wirkung des elektrischen Felds betrachtet, das während des Ablösens des Blatts an dem Toner wirkt. Bei dem Aufzeichnungsmaterial auf der Trommel t wird die Koronaentladung über die isolierende Deckschicht ausgeführt, so daß die von der Trommel 1 auf den Toner ausgeübte Rückhaltekraft vorteilhafterweise durch die Wirkung des elektrischen Felds verringert wird. Ferner wird bei einer fotoleitfähigen N-Schicht der Toner im allgemeinen negativ geladen. Nach der positiven Ladung wirkt bei dem elektrostatischen Ablösen durch die negative Ladung die fotoleitfähige Schicht isolierend, womit durch diese in Zusammenwirkung mit der isolierenden Deckschicht eine hohe elektrische Feldstärke vermieden wird.

ίο In der Tabelle 1 sind als Beispiele Ladungsmengen aufgeführt, die gemäß dem elektrografischen Verfahren auf das Tonerbild 2 bzw. das Bildempfangsmaterial-Blatt aufgebracht werden. Das elektrostatische Ablösen ermöglicht dabei eine zufriedenstellende Bildübertragung ohne unvollständige Übertragung, ohne Bildausfall am Vorderrand und ohne Bildänderung und ergibt ein zufriedenstellendes Ablösen des Blatts von dem Aufzeichnungsmaterial bei einem weiten Bereich des Volumenwiderstands des Toners von 10⁸ bis 10¹⁵ Qcm.

Tabelle 1

Tonerladung bei dem Entwickeln —5,0 μθ/g

Tonerladung nach der Vorübertragungs-Entladung — 20,0 μθ/g

Ladung bei der Bildübertragung + 4,2 χ 10~² μθ/cm²

Ladung bei dem Ablösen — 3,5 χ 10~² μΟ/οτι²

Tonerladung an der Endkopie -1,7XlO-³ μθ/cm²

Rückflächenladung an der Endkopie +7,OxIO-³ μθ/cm²

Wenn das Bildempfangsmaterial-Blatt leicht und weich ist, können bei dem vorstehend beschriebenen elektrostatischen Ablösen ein ungleichmäßiges Ablösen, eine unvollständige Bildübertragung oder ein Bildausfall am Vorderrand auftreten. Dies wird bei einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vermieden, das in F i g. 3 gezeigt ist, in der schon beschriebene Bauteile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei dieser Vorrichtung ist ein Rohr 16 vorgesehen, aus dem ein konstanter Luftstrom längs der Trommel 1 abgeblasen wird. Während ein steifes oder schweres Blatt auch von seinem Vorderrand an an der Stelle/?nach F i g. 1 B von dem Aufzeichnungsmaterial abgelöst wird, wird selbst bei vollständiger Entladung ein leichtes oder weiches Blatt nicht zufriedenstellend abgelöst. Wenn nämlich ein solches Blatt eng an der Trommel 1 anliegt, ist _ das Ablösen durch das Gewicht auch bei fehlender elektrischer Anziehungskraft nicht möglich. Im einzelnen

j entsteht zu Beginn des Ablösens zwischen dem Vorderrand des Blatts und der Trommel 1 ein Unterdruck, so daß

das Ablösen erst dann möglich wird, wenn der Unterdruck durch eine an dem Blatt wirkende äußere Kraft überwunden wird. Als äußere Kraft wirkt das Gewicht oder die Steifheit des Blatts, wobei das Ablösen ungleichmäßig wird, wenn die äußere Kraft unzureichend ist.

Das in F i g. 3 gezeigte Rohr liefert durch das Ausblasen der Luft eine derartige äußere Kraft in der Weise, daß der Vorderrand des Blatts an der Stelle β in der Nähe des Ablösebereichs abgelöst wird. Eine solche äußere Kraft zum Ablösen des Blatts und insbesondere des Vorderrands deselben von der Trommel 1 könnte auch mechanisch mit einem Finger oder durch Saugluft erzeugt werden. Das Ablösen durch das Anblasen von Luft ist jedoch dem Ablösen durch die Wirkung von Saugluft an den der Rückfläche des Blatts überlegen, da das Blatt bei dem Aufbringen von Ladung mit der gleichen Polarität wie die zurückgebliebene Tonerladung von der Trommel 1 getrennt gehalten werden sollte. Ferner ist das Ablösen durch das Anblasen von Luft dem mechanisehen Ablösen mit einem Finger überlegen, da keine mechanische Berührung mit der Trommel und dem Blatt erforderlich ist Wenn bei einem Beispiel das elektrografische Verfahren an einer Trommel 1 mit einem Durchmesser von 180 mm ausgeführt wird, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 400 mm/s dreht, zeigt ein Blatt mit einer Masse von 45 g je Quadratmeter des Blattmaterials häufig ein ungleichmäßiges Ablösen, eine unvollständige Bildübertragung, einen Bildausfall am Vorderrand oder Bildveränderungen. Durch das Einblasen eines

so gleichmäßigen Luftstroms mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 2 m/s in den Ablösungsbereich wird jedoch eine zufriedenstellende Bildübertragung und eine zufriedenstellende Ablösung erreicht Das Rohr 16 für das Abblasen der Luft kann mit einer Vielzahl von parallel zur Achse der Trommel angeordneten Auslaßöffnungen oder mit einer länglichen schlitzförmigen Öffnung versehen werden. Die Öffnungen werden vorzugsweise so angeordnet daß der Luftstrom zu dem Aufzeichnungsmaterial hin geblasen wird, wodurch die Luft längs der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials zum Ablösebereich strömt Ferner können zusätzlich geeignete Führungsplatten vorgesehen werden.

Die F i g. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung für das elektrografische Verfahren, wobei gleiche Bauteile wie gemäß F i g. 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Vorübertragungslader 17 mit einem Gitter 17a vorgesehen, der eine mit der Koronaentladung gleichzeitige Belichtung mittels einer hinter dem Vorübertragungslader angeordneten Totalbelichtungslampe 18 ermöglicht Durch diese an dem Vorübertragungslader ausgeführte gleichförmige Belichtung wird das Oberflächenpotential des Tonerbilds 2 derart versetzt daß sich eine Bildübertragung mit verbessertem Wirkungsgrad ergibt Eine wichtige Auswirkung dieser Totalbelichtung ist ferner, daß im dunklen Bildbereich eine Koronaentladung mit der gleichen Polarität wie die Polarität der Hauptladungsträger der fotoleitfähigen Schicht vermieden wird. Eine solche Koronaentladung ist als Ursache einer Bildverschlechterung bei einem dreischichtigen Aufzeichnungsmaterial bekannt

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist ein zufriedenstellendes elektrostatisches Ablösen des Blatts ohne unvollständige Bildübertragung oder Bildausfall am Vorderrand auch bei dem Zurückbleiben einer verhältnis-

mäßig geringen Ladungsmenge am Toner oder bei der Verwendung eines weichen oder leichten Blatts ermöglicht.

Bei bekannten Verfahren zum elektrostatischen Ablösen treten ungleichmäßige Ablösevorgänge auf, die durch Schwankungen des Ober.flächenpotentials des Aufzeichnungsmaterials oder durch Änderungen der Umgebungsbedingungen hervorgerufen werden. Zum Vermeiden solcher Ungleichmäßigkeiten wurde schon ein Ablösen mit konstantem Strom oder konstanter Stromdifferenz unter Bildübertagung mit konstantem Strom vorgeschlagen, wobei bei der Bildübertragung eine bestimmte Ladungsmenge und bei dem Ablösen eine weitere bestimmte Ladungsmenge aufgebracht wird.

Eine derartige Kontantstrom-Bildübertragung hat jedoch folgende Nachteile:

Bei der Bildübertragung durch eine Koronaentladung mit konstantem Strom anstelle der herkömmlichen Koronaentladung mit konstanter Spannung wird das Aufbringen der Ladung auf die Rückfläche des Blatts so gesteuert, daß eine bestimmte Ladungsmenge aufgebracht wird. Dadurch wird die Anziehungskraft zwischen dem Blatt und dem Aufzeichnungsmaterial herabgesetzt, wodurch das Ablösen erleichtert wird. Andererseits wird aber häufig der Wirkungsgrad der Bildübertragung verschlechtert, da an der Rückfläche des Blatts die Ladungsmenge an dunklen Bildbereichen größer als an hellen Bildbereichen ist. Die Ursache hierfür liegt darin, daß das Oberflächenpotentia! ess Aufzeichnungsmaterials im dunklen Büdbereich die gleiche Polarität wie die an den Übertragungslader ange egte Spannung hat und höher als in dem hellen Büdbereich ist.

Diese Konstantstrom-Bildübertragung führt in Verbindung mit dem elektrostatischen Ablösen nicht nur zu einem unzureichenden Wirkungsgrad bei der Bildübertragung, sondern auch häufig zu einer Störung bzw. Verformung des Tonerbilds an dem Blatt, obgleich das Ablösen an sich gleichmäßig erfolgt. Diese Bildverformung kann durch das für die Trenn-Koronaentladung erzeugte elektrische Feld, falls dieses selbst bei konstantem Strom zu stark ist, durch eine mechanische Erschütterung des Blatts während des Transports desselben nach dem Ablösen oder durch mechanischen Druck hervorgerufen werden, der bei dem Fixieren des Tonerbilds auf das Bild ausgeübt wird.

Diese in Verbindung mit dem elektrostatischen Ablösen entstehenden Nachteile ergeben sich aus der Steuerung der Ströme für die Bildübertragung und das Ablösen. Nach der Beseitigung der vorgegebenen Ladungsmenge durch die Trenn-Koronaentladung ist nämlich die an der dem dunklen Büdbereich entsprechenden Rückseite des Blatts verbleibende Ladung im wesentlichen mit der an dem Toner zurückgebliebenen Ladung vergleichbar, so daß die von dem Blatt her auf den Toner wirkende Anziehungskraft wesentlich kleiner als bei einem herkömmlichen Ablösen mittels eines Trennbands ist. Diese Anziehungskraft wird bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren der rfildübertragung mit konstantem Strom sowie des Ablösens mit konstantem Strom, bei dem die auf die Rückseite des Blatts aufgebrachte Ladung annähernd gleich der Tonerladung gemacht werden soll, selbst im Vergleich zu dem Fall verringert, daß die Ströme für die Bildübertragung und das Ablösen nicht gesondert gesteuert werden.

Die vorstehend genannten Nachteile werden auch durch die geringe Ladung hervorgerufen, die von dem Toner selbst zurückgehalten wird. Die an dem Toner wirkende Anziehungskraft ist selbst dann, wenn auf die Rückfläche des Blatts eine größere Ladung aufgebracht ist, durch die an dem Toner selbst zurückgehaltene Ladung bestimmt, so daß der Toner nur schwach an das Blatt angezogen wird, wenn an dem Toner eine geringe Ladung verblieben ist

Mit dem erfindungsgemäßen elektrografischen Verfahren soll der Wirkungsgrad bei der Bildübertragung unter gleichmäßigem Ablösen und Vermeiden von Verformungen des übertragenen Tonerbilds an dem Bildaufzeichnungsmaterial-Blatt auch bei einem elektrostatischen Ablösen unter Bildübertragung mit konstantem Strom und Ablösen mit konstantem Strom oder konstanter Stromdifferenz verbessert werden.

Hierzu dient für das Durchführen des elektrografischen Verfahrens eine Vorrichtung, die in F i g. 4 dargestellt ist, welche eine Trommel 1 mit einem dreischichtigen Aufzeichnungsmaterial mit einer fotolcitfähigen Schicht aus N-CdS mit einem Bindemittel, einem Primärlader 5, einen Sekundärlader 6 zur Entladung der Tommel unter gleichzeitigem Belichten mit Bildlicht 7, eine Totalbelichtungslampe 8, eine Entwicklungsstation 9, einen Vorübertragungslader 17 und eine Totalbelichtungslampe 18 zum mit einer Koronaentladung gleichzeitigem Belichten der das Tonerbild tragenden Trommel 1 zeigt.

Bei der Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel würde sich ohne den Vorübertragungslader 17 eine unvollständige Bildübertragung ergeben, da gemäß F i g. 5A bei der Bildübertragung die Übertragungsladung an dunklen Bildbereichen A nicnt leicht aufgenommen wird. Die F i g. 5B zeigt den Zustand des Aufzeichnungsmaterials an der Trommel 1 in dem Fall, daß mit dem Vorübertragungslader 17 zugleich mit der Belichtung durch die Totalbelichtungslampe 18 Ladung mit der gleichen Polarität wie die Tonerladung aufgebracht wird. Die fotoleitfähige Schicht \b bleibt in dem dunklen Büdbereich A isolierend, da das Licht der Totalbelichtungslampe 18 von dem Toner abgefangen wird, während jedoch die Schicht in hellen Bildbereichen B durch das Licht leitend wird, so daß sich die dargestellte Ladungsverteilujrig ergibt. Auf diese Weise wird in den dunklen Bildbereichen A durch die isolierende fotoleitfähige Schicht die elektrostatische Kapazität verringert, wodurch sich in den hellen Bildbereichen B ein höheres Oberflächenpotential als in den dunklen Bildbereichen A ergibt. Infolgedessen wird bei der Bildübertragung die Übertragungsladung an den dunklen Bildbereichen A konzentriert, so daß der Wirkungsgrad bei der Bildübertragung verbessert wird.

Die Tabelle 2 zeigt als Beispiel Oberflächenpotentiale in dem Fall, daß mit dem Vorübertragungslader 17 zugleich mit einer Totalbelichtung mittels der Totalbelichtungslampe 18 Ladung mit der gleichen Polarität wie die Tonerladung aufgebracht wird, im Vergleich zu dem Fall, daß diese Schritte nicht ausgeführt werden. Bei der in F i g. 4 gezeigten Vorrichtung können Bildverformungen an dem Blatt bei oder nach dem Ablösen vollständig b5 vermieden werden, welche merklich auftreten, wenn der Vorübertragungslader nicht vorgesehen ist

Tabelle 2

Oberflächenpotential

Dunkler
Bildbereich A

Heller Bildbereich B

Mit Vorübertragungs-Entladung und Totalbelichtung Ohne Vorübertragungs-Entladung und Totalbelichtung

-140 V
+ 230V

-70 V +50V

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Belichtung mittels der Totalbelichtungslampe 18 nach der Entwicklung gleichzeitig mit der Koronaentladung mittels des Vorübertragungsladers 17, jedoch wird die gleiche Wirkung auch dann erzielt, wenn die Belichtung vor der Koronaentladung erfolgt.

Das elektrografische Verfahren ist auch bei dem sog. Carlson-Verfahren anwendbar, bei dem ein zweischichtiges Aufzeichnungsmaterial mit einer zugehörigen Vorrichtung verwendet wird.

Die F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Durchführung des elektrografischen Verfahrens. Die

is F i g. 6 zeigt eine Trommel 19 mit einem zweischichtigen Aufzeichnungsmaterial mit fotoleitfähigem P-Selen, einem Primärlader 5 zum gleichförmigen Laden der Trommel, Bildlicht 7 zur bildmäßigen Belichtung, eine Entwicklungsstation 9, einen Vorübertragungslader 15, eine Papierführung 10 für das Bildempfangsmaterial, einen Übertragungslader 3, einen Trennlader 4, eine Reinigungsvorrichtung 12 und ein Bildaufzeichnungsmaterial-Blatt P. Die in Pfeilrichtung gedrehte Trommel 19 wird zunächst mit dem Primärlader 5 gleichmäßig geladen und dann bildmäßig belichtet, so daß sich ein Ladungsbild ergibt, das in der Entwicklungsstation 9 mit Toner sichtbar gemacht wird. Das Tonerbild wird mittels des Vorübertragungsladers 15 und des Übertragungsladers 3 auf das Blatt P übertragen, das anschließend mittels des Trennladers 4 von der Trommel 19 gelöst wird. Danach wird die Trommel 19 mittels der Reinigungsvorrichtung 12 gereinigt und zur Wiederholung des Kopiervorgangs zum Primärlader 5 weitergedreht.

Der Übertragungslader 3 und der Trennlader 4 bilden eine Einrichtung zu der schon vorgeschlagenen bekannten elektrostatischen Ablösung. Der Übertragungslader 3 ist vorzugsweise mit einer isolierenden Abschirmung versehen und wird an seinem Entladungsdraht 3a aus einer Gleichspannungsquelle 13 mit konstantem Strom gespeist, während der Trennlader 4 gleichfalls vorzugsweise mit einer isolierenden Abschirmung versehen ist und dessen Entladungsdraht 4a aus einer Wechselspannungsquelle 14 mit konstanter Stromdifferenz gespeist wird. Infolgedessen wird die auf das Blatt P aufgebrachte Ladung nicht nur durch die Gleichstrom-Koronaentladung des Übertragungsladers 3, sondern auch durch die Wechselstrom-Koronaentladung des Trennladers 4 gesteuert. Der Vorübertragungslader 15 ist wesentlich für das Ablösen nach dem erfindungsgemäßen elektrografischen Verfahren, das nachfolgend unter Bezugnahme auf F i g. 7 beschrieben wird.
Die F i g. 7A bis 7C zeigen die Koronaentladung mittels des Übertragungsladers 3, wobei in der F i g. 7A der Zustand bei einem herkömmlichen Verfahren ohne Vorübertragungslader 15 gezeigt ist, während in den F i g. 7 B und 7C die Zustände bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Vorübertragungslader 15 gezeigt sind. Der

Übertragungslader 3 dient zum Übertragen des Tonerbilds auf das auf herkömmliche Weise zwischen dem Entladungsdraht 3a und der Trommel 19 eingeführte Blatt, das jedoch in den Figuren nicht dargestellt ist.

Nach F i g. 7A verbleibt ein dunkler Bildbereich A auch nach der Entwicklung auf dem Ladungsbildpotential, so daß die Ladung vom Entladungsdraht 3a, die entgegengesetzte Polarität zur Tonerladung hat und die gleiche Polarität wie das Ladungsbildpotential hat, an den dunklen Bildbereichen A nicht leicht aufgenommen wird, sondern vielmehr auf helle Bildbereiche B verteilt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Potentialdifferenz zwischen dem Entladungsdraht 3a und der Trommel 19 in den hellen Bildbereichen B größer ist als in den dunklen Bildbereichen. Bei dem Anlegen einer konstanten Spannung an den Entladungsdraht 3a ist der Strom in den dunklen Bildbereichen A in erster Linie durch das Oberflächenpotential in diesen Bereichen sowie durch die angelegte Spannung bestimmt, da der Koronaentladungsstrom nicht begrenzt ist. Bei der zum Vergleichmäßigen des elektrostatischen Ablösens vorgenommenen Bildübertragung mit konstantem Strom wird die auf die dunklen Bildbereiche A aufgebrachte Ladungsmenge durch die auf die hellen Bildbereiche B aufgebrachte Ladungsmenge beeinfluß, da der Gesamtkoronastrom begrenzt wird. Dabei wird der Strom an den hellen Bildbereichen B größer, wenn diese einen größeren Anteil einnehmen, wodurch schließlich die dunklen Bildbereiche A keine für die Bildübertragung ausreichende Ladung erhalten. Diese Erscheinung wird insbesondere dann offensichtlich, wenn für das Erzielen einer gleichmäßigen elektrostatischen Ablösung die Koronaentladung so begrenzt wird, daß kein Durchschlag im Bildempfangsmaterial-Blatt hervorgerufen wird.

Der vorstehend beschriebene Nachteil wird gemäß F i g. 7B mittels des Vorübertragungsladers 15 vermieden, mit dem auf die Trommel 19 nach der Entwicklung eine Ladung mit der gleichen Polarität wie die Tonerladung aufgebracht wird, wodurch der Unterschied der Oberflächenpotentiale zwischen den dunklen Bildbereichen A und den hellen Bildbereichen B auf einen Wert verringert wird, der bei der Bildübertragung keinen wesentlichen Einfluß hat. Hierzu wird als Vorübertragungslader 15 vorzugsweise ein sogenannter »!Corotron« mit einem Steuergitter 15a verwendet. Bei dieser Gestaltung besteht an den dunklen Bildbereichen A kein die bei der Bildübertragung von dem Übertragungslader 3 abgegebenen Koronaionen beeinflussendes elektrisches Feld mehr, so daß der Wirkungsgrad bei der Bildübertragung verbessert ist. Die F i g. 7C zeigt einen Zustand, bei dem mit dem Vorübertragungslader 15 auch nach dem Erreichen der vorstehend genannten Wirkung auf die Potentiale Ladung mit der gleichen Polarität wie die Tonerladung aufgebracht wird. Dies kann in der Praxis dadurch erzielt werden, daß die an den Entladungsdraht angelegte Spannung erhöht wird oder eine an das Steuergitter

b5 15;i angelegte Vorspannung geregelt wird. Auf den Toner in den dunklen Bildbereichen A werden Ladungen mit der gleichen Polarität wie die Tonerladungen aufgebracht, da die fotoleitfähige P-Selenschicht nicht negativ geladen ist. Infolgedessen wird schließlich das Oberflächenpotential an den dunklen Bildbereichen A umgepolt, so daß es die zum Ladungsbild entgegengesetzte Polarität erhält, wodurch der Wirkungsgrad bei der Bildüber-

tragung mit dem Übertragungslader 3 durch das Konzentrieren des Ladungsflusses zu den dunklen Bildbereichen A weiter verbessert wird. In der Tabelle 3 sind die Übertragungs-Wirkungsgrade bei den in F i g. 7 gezeigten Fällen angeführt.

Tabelle 3

Fig.7A Fig.7B Fig.7C

Wirkungsgrad 60% 90% 95%

Der Vorübertragungslader 15 für das erfindungsgemäße elektrografische Verfahren ergibt bei seiner Anwendung bei dem elektrostatischen Ablösen unter Bildübertragung mit konstantem Strom und Ablösung mit konstantem Strom oder konstanter Stromdifferenz außer der beschriebenen Verbesserung des Übertragungs-Wirkungsgrads den Vorteil, daß Bildverformungen an dem Blatt vermieden werden. Dieser Vorteil entsteht dadurch, daß bei der Koronaentladung mit dem Vorübertragungslader 15 zum Ausgleich der Oberflächenpotentiale Koronaionen auf den Toner aufgebracht werden, so daß dessen Ladung erhöht und eine zusätzliche Stabilisierung erreicht wird.

In der nachstehenden Tabelle 4 sind als Beispiel die auf die Rückfläche des Blatts P aufgebrachte Ladung nach dem Ablösen sowie die an einem tiefschwarzen Tonerbild zurückgehaltenen Ladungen mit sowie ohne die Koronaentladung mit dem Vorentladungslader 15 bei dem elektrostatischen Ablösen unter Bildübertragung mit konstantem Strom und Ablösen mit konstantem Strom oder konstanter Stromdifferenz gezeigt. Das ohne den Vorübertragungslader 15 erhaltene Bild kann kaum als annehmbar betrachtet werden, da es bei dem Ablösen oder dem folgenden Transportieren und Fixieren größtenteils verwischt wird. Solche Bildverformungen können aber auf zufriedenstellende Weise mittels des Vorübertragungsladers 15 vermieden werden.

Solche Bildverformungen sind insbesondere in dem Fall zu beobachten, daß bei der Bildübertragung die auf das Blatt aufgebrachte Ladungsmenge begrenzt ist und statt mittels eines herkömmlichen Zweikomponententoners mit einem Einkomponententoner entwickelt wird, da in diesem Fall die auf die Rückfläche des Blatts aufgebrachte Ladung auf den kleinsten, zum Anziehen des Toners notwendigen Wert begrenzt ist und der Toner eine verhältnismäßig geringe Ladung trägt. In diesem Fall ist es deshalb wichtig, die Ladung des Toners durch die Koronaentladung mit dem Vorübertragungslader zu steigern.

Tabelle 4

Ladung an der Blattrückfläche 14,6 10~⁹C/cm²

mit Vorübertragungs-Entladung —18,4 10-⁹C/cm²

ohne Vorübertragungs-Entladung —3,3 10-⁹C/cm²

Als Gegensatz zu der Übertragung mit der Vorrichtung nach F i g. 6, bei der die Koronaentladung mit dem Vorübertragungslader 15 mit der gleichen Polarität wie die Tonerladung herbeigeführt wird, ist in F i g. 7D eine Bildübertragung dargestellt, bei der die Koronaentladung mit der zur Polarität der Tonerladung entgegengesetzten Polarität erfolgt, so daß die Tonerladung umgepolt wird. In diesem Fall wird an den Entladungsdraht 3a des Übertragungsladers 3 eine Spannung mit der Polarität angelegt, die zu derjenigen des Toners nach der Umpolung entgegengesetzt ist. Dabei wird in den dunklen Bildbereichen A das Oberflächenpotential größer als in den hellen Bildbereichen B, so daß die Übertragungsladung an den dunklen Bildbereichen A konzentriert wird, wodurch der Übertragungswirkungsgrad vergrößert wird. Ferner wird die Tonerladung umgepolt und stabilisiert, so daß die vorangehend beschriebenen Bildverformungen vermieden werden.

Weiterhin wird durch eine bei der Vorrichtung gemäß F i g. 8 gleichzeitig mit der Koronaentladung mittels des Vorübertragungsladers 17 oder vor bzw. nach dieser vorgenommene Totalbelichtung durch das Ausgleichen der Oberflächenpotentiale der Übertragungswirkungsgrad sehr wirkungsvoll verbessert, und zwar auch bei der Verwendung eines zweischichtigen Aufzeichnungsmaterials.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrographisches Verfahren, bei dem ein Tonerbild auf einem Aufzeichnungsmaterial ausgebildet, vor der Übertragung auf ein Bildempfangsmaterial einer Vorübertragungs-Koronaentladur.g ausgesetzt und

mittels einer auf die Rückseite des Bildempfangsmaterials gerichteten Übertragungs-Koronaentladung, deren Polarität zu der des Toners entgegengesetzt ist, übertragen wird, und bei dem das Bildempfangsmaterial nach der Bildübertragung unter Anwendung einer auf seine Rückseite gerichteten Trenn-Koronaentladung mit zur Polarität der Übertragungs-Koronaentladung entgegengesetzter Polarität vom Aufzeichnungsmaterial abgelöst wird, dadurch gekennzeichnet,, daß die Vorübertragungs-Koronaentladung, unabhängig von der Polarität des Toners, mit positiver oder negativer Polarität derartig durchgeführt wird, daß der Absolutbetrag der Ladungsmenge des bildbildenden Toners erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß dieses gleichzeitig mit oder vor der Vorübertragungs-Koronaentladung einer Totalbelichtung ausgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsmaterial ein Material mit einer leitenden Schicht, einer fotoleitfähigen Schicht und einer isolierenden Deckschicht verwendet wird.