DE19607966A1 - Bilddrucker - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich einen Bilddrucker und insbesonde­ re auf einen Bilddrucker, bei dem ein mehrfarbiges Tonerbild auf einem Druckkörper ausgebildet wird.

Beim Drucken mit einer Mehrzahl von Farben unter Verwendung eines Bilddruckers nach dem elektrophotographischen Verfahren, wie einer Kopiermaschine, einem Laserdrucker oder dergleichen, ist ein Verfahren bekannt, wo durch Bereitstellung einer Mehrzahl von Entwicklungsein­ heiten, die verschiedene Farbtoner enthalten, ein erstes Farbbild auf einem Druckkörper ausgebildet wird unter Durchführung eines ersten Ladeprozesses, eines ersten Belichtungsprozesses und eines ersten Ent­ wicklungsprozesses für den Druckkörper; und darauffolgend ein zweites Farbbild auf dem Druckkörper ausgebildet wird, unter Durchführung eines zweiten Ladeprozesses, eines zweiten Belichtungsprozesses und eines zweiten Entwicklungsprozesses für den Druckkörper; und daß dann die Tonerbilder der ersten Farbe und der zweiten Farbe auf ein Druckmate­ rial wie ein Blatt Papier zugleich übertragen werden.

Im Fall der Ausbildung des Tonerbildes der zweiten Farbe auf dem Druckkörper; auf dem das Tonerbild der ersten Farbe existiert, entsteht das Problem, daß das Tonerbild der ersten Farbe durch eine magnetische Bürste der Entwicklungseinheit für die zweite Farbe gestört wird, wenn der Druckkörper an der Entwicklungseinheit für die zweite Farbe vor­ beiläuft, der abgeschabte Toner in die Entwicklungseinheit für die zweite Farbe eintritt und schließlich mit dem zweiten Farbtoner gemischt wird, um ein Bild zu drucken, das ein vom Original abweichenden Farbton hat.

Im Fall der Verwendung eines Zweikomponenten-Entwicklers bestehend aus Toner und Träger als Entwickler; gibt es Abweichungen in der Teilchengröße und der magnetischen Charakteristik (Sättigungsmagnetisie­ rung) des verwendeten Trägers, und ein Träger mit kleiner Teilchengröße oder einer kleinen Sättigungsmagnetisierung neigt dazu, an einem Druck­ körper zu haften, da ein solcher Träger mit geringer Kraft von dem entwickelten Magnetpol gehalten wird. Sobald der Träger auf dem Druckkörper haftet, unterbricht der Träger die Zufuhr von Toner auf ein elektrostatisches latentes Bild, das darauf ausgebildet worden ist. Als Ergebnis wird das Auslassen von Buchstaben verursacht und entsprechend die Druckqualität vermindert.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bilddrucker bereitzustellen, der kaum Farbmischen verursacht, wenn Mehrfachdrucken durchgeführt wird.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Laserdrucker bereitzustellen, bei dem der Träger kaum an dem Druckkörper haftet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann gelöst werden durch Bereitstellen eines Bilddruckers, der eine erste Entwicklungseinheit mit einem den ersten Entwickler enthaltenden, drehbar gelagerten Körper aufweist, welche ausbildet eine magnetische Bürste bestehend aus einem Entwickler enthaltend einen Toner und einen Träger in dem peripheren Teil des den ersten Entwickler haltenden Körpers, und welche ein erstes elektrostatisches latentes Bild entwickelt, das auf einem Druckkörper gebildet wird, unter Verwendung der magnetischen Bürste, um ein erstes Tonerbild auf dem Druckkörper zu bilden; eine zweite Entwicklungsein­ heit mit einem einen zweiten Entwickler haltenden, drehbar gelagerten Körper; welche ausbildet eine magnetische Bürste bestehend aus einem Entwickler enthaltend einen Toner und einen Träger in dem peripheren Teil des den zweiten Entwickler haltenden Körpers, und welche ein zweites elektrostatisches latentes Bild entwickelt, das auf dem Druckkör­ per ausgebildet ist, unter Verwendung der magnetischen Bürste zur Ausbildung eines zweiten Tonerbildes auf dem Druckkörper; der das erste Tonerbild hält; wobei zwei Magnetpole gleicher Polarität nebenein­ ander in einer Stellung vorgesehen sind, in der sie dem Druckkörper des den zweiten Entwickler haltenden Körpers, der in der zweiten Entwick­ lungseinheit vorgesehen ist, gegenüberstehen; wobei die Entwicklung unter Bedingungen stattfindet, die die folgenden Formeln befriedigen: B11100 1000B21200 -300B1-B20 wobei B1 (Gauß) die magnetische Flußdich­ te, auf der Oberfläche des den Entwickler haltenden Körpers, von einem der Magnetpole ist, der auf der Stromabseite der Übertragungsrichtung des Entwicklers angeordnet ist, und B2 (Gauß) die magnetische Flußdich­ te, auf der Oberfläche des den Entwickler haltenden Körpers, von dem anderen Magnetpol ist, der auf der Stromaufseite der Übertragungsrich­ tung des Entwicklers angeordnet ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ausreichende magnetische Haltekraft zum Halten des Trägers ohne Farbmischen erhalten werden durch definieren der magnetischen Flußdichten des ersten und des zwei­ ten magnetischen Flußpolarisationsmusters, und die Kraft zum Abschaben eines Tonerbilds der ersten Farbe, die auf dem Druckkörper ausgebildet ist, kann eliminiert werden, da die Reibkraft der magnetischen Bürste in der zweiten Entwicklungseinheit auf den Druckkörper auf fast 0 (Null) abgesenkt wird.

Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand eines Ausführungsbei­ spieles beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt, der ein Ausführungsbeispiel eines Bilddruckers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine erläuternde Ansicht, die den Aufbau eines Entwicklungs­ magnetpols zeigt;

Fig. 3 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B1 und dem Farbmischverhältnis zeigt;

Fig. 4 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B2 und dem Farbmischverhältnis zeigt;

Fig. 5 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen (B1-B2) und dem Farbmischverhältnis zeigt;

Fig. 6 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B2 und der Menge von verspritztem Träger zeigt;

Fig. 7 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B1 und der magnetischen Flußdichte B2 zeigt; und

Fig. 8 ein erläuterndes Diagramm, das die Beziehung zwischen der Reibkraft und dem Farbmischverhältnis zeigt.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Dieses Aus­ führungsbeispiel wird anhand eines Beispieles beschrieben, wo die vor­ liegende Erfindung auf einen Laserdrucker mit Zweifarbdruck angewandt ist. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 einen Druckkörper; der aus einem photoempfindlichen Körper usw. besteht. Um den Druckkörper 1 sind angeordnet ein Auflader 2, eine Entwicklungseinheit 5 für die erste Farbe, die einen Zweikomponenten-Entwickler bestehend aus schwarzem Toner und Träger enthält, eine Entwicklungseinheit 4 für die zweite Farbe, die einen Zweikomponenten-Entwickler aus rotem Toner und Träger enthält, eine Übertragungseinheit 6, einen Vorlader 8, eine Lösch­ lampe 9 und einen Reiniger 7. Der verwendete Träger ist ein Ferrit- Träger; dessen Schüttdichte 2,2 bis 2,7 g/cm², dessen Sättigungsmagneti­ sierung 20 bis 60 emu/g und das Mischverhältnis mit dem Toner 2 bis 5 Gew.-% beträgt. Die Ladepolarität des Toners für die erste Farbe ist gleich der für die zweite Farbe gesetzt.

Im Fall der Durchführung von Zweifarbendruck unter Verwendung eines Laserdruckers für Zweifarbendruck mit dem oben erwähnten Aufbau werden die Entwicklungseinheit 4 für die zweite Farbe, die Übertragungs­ einheit 6 und der Reiniger 7 vorher vom dem Druckkörper 1 weggezo­ gen, und in der ersten Umdrehung des Druckkörpers 1 wird die Ober­ fläche des Druckkörpers 1 durch Corona-Entladung unter Verwendung des Aufladers 2 einheitlich aufgeladen, und ein erstes elektrostatisches latentes Bild wird durch einen Strahl 3 gebildet, der durch eine Licht­ quelle (nicht dargestellt) wie einen Gaslaser; einen Halbleiterlaser; einer LED oder dergleichen, erzeugt wird, und dann wird ein erstes Tonerbild auf dem Druckkörper 1 unter Verwendung der Entwicklungseinheit 5 für die erste Farbe gebildet.

Danach wird in der zweiten Umdrehung des Druckkörpers 1 die Ent­ wicklungseinheit 5 für die erste Farbe zurückgezogen, und die Entwick­ lungseinheit 4 für die zweite Farbe, die Übertragungseinheit 6 und der Reiniger 7 an den Druckkörper 1 herangeführt, die Oberfläche des Druckkörpers 1 wird durch Corona-Entladung unter Verwendung des Aufladers 2 gleichmäßig aufgeladen, und ein zweites elektrostatisches latentes Bild wird durch einen Strahl 3 gebildet, und dann wird ein zweites Tonerbild auf dem Druckkörper 1 unter Verwendung der Ent­ wicklungseinheit 4 für die zweite Farbe gebildet. Nachdem das erste und das zweite Tonerbild, die auf dem Druckkörper 1 gebildet wurden, mit der Übertragungseinheit 6 auf ein Blatt Papier 10 übertragen worden sind, werden die übertragenen Bilder durch Arbeitsgänge des Erhitzens und Druckens, z. B. mit einer Rolle 11, fixiert.

Der Aufbau einer Entwicklungsrolle der Entwicklungseinheit 4 für die zweite Farbe wird nun beschrieben unter Bezugnahme auf Fig. 2.

In Fig. 2 bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen zylindrischen Magneten. Der zylindrische Magnet 12 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird aus einem isotropen Magneten gebildet, um ein gleichmäßiges und stabiles Magnetflußpolarisationsmuster zu erhalten. Die Peripherie des fixierten zylindrischen Magneten 12 ist mit einer Hülle 13 umgeben, die in der durch den Pfeil in der Figur angedeuteten Richtung drehbar installiert ist. In einer Position, wo der Druckkörper 1 der Hülle 13 gegenübersteht, sind ein Magnetstück 14 und ein Magnetstück 16 vor­ gesehen, und das Magnetstück 16 wird in der Stromaufseite der Rota­ tionsrichtung der Hülle 13 in bezug auf das Magnetstück 14 angeordnet.

Das Magnetstück 14 und das Magnetstück 16 bestehen in diesem Aus­ führungsbeispiel aus anisotropen Magneten, um verhältnismäßig große magnetische Kräfte größer als 1000 Gauß zu erhalten.

Das Magnetstück 14 erzeugt ein magnetisches Flußpolarisationsmuster 15 mit einer magnetischen Flußdichte B1, und das Magnetstück 16 erzeugt ein magnetisches Flußpolarisationsmuster 17 mit einer magnetischen Flußdichte B2. Eine abstoßende Kraft wird zwischen dem Magnetstück 14 und dem Magnetstück 16 entstehen, da beide die gleiche Polarität haben. Außerdem sind die Magnetstücke so angeordnet, daß die Lage des Spitzenwerts des magnetischen Flußpolarisationsmusters 15 auf einer geraden Linie liegt, die das Rotationszentrum des Druckkörpers 1 und das Rotationszentrum des zylindrischen Magneten 12 verbindet.

Es werden die Resultate von Versuchen beschrieben, in denen die Werte der magnetischen Flußpolarisationsmuster 15 und 17 in dem oben be­ schriebenen Aufbau variiert wurden, wie durch die Muster A bis P in den Fig. 3 bis 5 gezeigt ist. Obwohl sich die Farbmischung in Abhän­ gigkeit von den Materialien und Druckbedingungen ändert, bleibt sie nach dem Drucken von etwa 200 bis 500 Seiten im allgemeinen gleich. Daher wird das Farbmischungsverhältnis von dem Verhältnis in einem Bereich eines Bildes nach dem Drucken von 1000 Seiten erhalten, unter Verwendung eines Bildanalysators. Fig. 3 und 4 zeigen die Beziehungen zwischen den magnetischen Flußdichten B1, B2 und dem Farbmischungs­ verhältnis für die zweite Farbe. Das Farbmischungsverhältnis, ausgenom­ men für die Versuchspunkte B und I, ist ungefähr proportional der magnetischen Flußdichte B1 des magnetischen Flußpolarisationsmusters 15, und es ist verständlich, daß das Farbmischungsverhältnis durch Absenken der magnetischen Flußdichte B1 verringert werden kann. Im allgemeinen kann das Bild in der Praxis ohne Schwierigkeit verwendet werden, wenn das Farbmischungsverhältnis kleiner als 6% ist. Es wird klargestellt, daß die magnetische Flußdichte B1 des magnetischen Flußpolarisationsmusters 15 auf weniger als 1100 Gauß gesetzt wird, um das Farbmischungsver­ hältnis auf weniger als 6% zu drücken.

Hinsichtlich der Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B2 des magnetischen Flußpolarisationsmusters 17 und dem Farbmischungsverhält­ nis gibt es einige experimentelle Punkte mit hohen Farbmischungsverhält­ nissen, wie die experimentellen Punkte O, M in Fig. 4 sogar bei kleinen Werten der magnetischen Flußdichte, und dementsprechend kann keine klare Korrelation zwischen ihnen beobachtet werden. Man versteht jedoch aus Fig. 3, daß die Abweichungen der experimentellen Punkte O, P von den Größen der magnetischen Flußdichte B1 verursacht werden. Durch Entfernen dieser experimentellen Punkte ist es verständlich, daß das Farbmischungsverhältnis zunimmt, wenn die magnetische Flußdichte B2 zunimmt, da die magnetische Flußdichte B2 in dem Teil des magneti­ schen Flußpolarisationsmusters 17 auch das Tonerbild reibt. Daher ist es erforderlich, daß die magnetische Flußdichte B2 kleiner als 1200 Gauß ist. Es ist weiter verständlich, daß die experimentellen Punkte B und I in Fig. 3 durch große Werte der magnetischen Flußdichte B2 betroffen sind. Aus dem obigen Grund wird die Beziehung zwischen (B1-B2) und dem Farbmischungsverhältnis in den Bereichen von B11100 Gauß, B21200 Gauß aufgetragen, um Fig. 5 zu erhalten. In Fig. 5 nimmt das Farbmischungsverhältnis zu, wenn (B1-B2) erhöht wird, d. h. wenn B1B2. In anderen Worten ist klargestellt, daß der praktische Bereich von (B1- B2) -300-0 Gauß ist. Daher ist es möglich, das Farbmischungsverhältnis unter 6% zu drücken, indem man die Hauptpole zu B11100 Gauß, B21200 Gauß und -300 Gauß (B1-B2)0 Gauß setzt. Es ist vorzuzie­ hen, um das Farbmischungsverhältnis auf 2-5% zu drücken, daß die Hauptpole zu B11000 Gauß, B21100 Gauß und
-300 Gauß B1-B2-100 Gauß gesetzt werden. Im Fall eines Farbmi­ schungsverhältnisses von 2-5% wird die Bildqualität nicht beeinträchtigt, da sowohl das Abschaben des ersten Farbbildes vermindert als auch die Farbmischung in dem Farbbild verringert wird.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der magnetischen Flußdichte B2 und der Menge des am Druckkörper haftenden Trägers. Die Menge des haftenden Trägers wird gemessen durch Wiegen der Menge des haften­ den Trägers auf einem Sammelglied (einem Magneten aus seltenen Erden), das für das Experiment vorgesehen ist. Die Menge des haften­ den Trägers an dem Druckkörper 1 nimmt ab, wenn die magnetische Flußdichte B2 erhöht wird, da die Kraft zum magnetischen Halten des Trägers auf der Hülle 13 vergrößert wird, wenn die magnetische Fluß­ dichte B2 erhöht wird. Durch Setzen der magnetischen Flußdichte B2 auf 1000 Gauß kann die Menge des haftenden Trägers auf dem Druck­ körper 1 auf weniger als 500 mg gesenkt werden, und dementsprechend entsteht kein Problem in der Druckqualität und keine Schwierigkeit infolge verspritzenden Trägers. Durch Auftragen der magnetischen Flußdichte B1 über der magnetischen Flußdichte B2, maßgeblich zur Definition sowohl des Farbmischungsverhältnisses als auch des Trägerver­ spritzens, erhält man Fig. 7. Die geraden Linien A und B in der Figur stellen die oberen Grenzen der magnetischen Flußdichte B1 bzw. B2 dar im Verhältnis zur Farbmischung, und die geraden Linien C und D drücken den Bereich von (B1-B2) aus. Die gerade Linie E drückt die untere Grenze der magnetischen Flußdichte B2 im Verhältnis zum Verspritzen des Trägers aus. Die Markierung stellt einen experimen­ tellen Punkt mit einem Farbmischungsverhältnis kleiner als 6% dar; und die Markierung x stellt einen experimentellen Punkt mit einem Farb­ mischungsverhältnis größer als 6% dar. Aus der Figur versteht man, daß der wie oben definierte Bereich die Farbqualität hinsichtlich der Farb­ mischung befriedigend macht.

Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen der Reibkraft und dem Farbmi­ schungsverhältnis. Die Reibkraft wird erhalten durch das Detektieren des Drehmomentbetrages, der in der rotierenden Welle des Druckkörpers erzeugt wird, wenn man die magnetische Bürste unter Verwendung eines Lastsensors für kleine Drehungen auf den Druckkörper anwendet. Die Reibkraft wird erzeugt durch Aufrechtstehen der magnetischen Bürste des magnetischen Flußpolarisationsmusters 15. Daher wird das Farbmi­ schungsverhältnis vergrößert, da die Kraft, die ein Tonerbild auf dem Druckkörper reibt, groß wird, wenn die mechanische Reibkraft durch die magnetische Bürste ansteigt. Wenn die Reibkraft kleiner als 0-10 gf wird, kann das Farbmischungsverhältnis unter 6% gedrückt werden. Außerdem kann man durch Wahl der Bedingungen der magnetischen Flußpolarisationsmuster 15, 17 derart, daß die Reibkraft auf 0 (Null) geht, die durch mechanisches Reiben verursachte Farbmischung beseiti­ gen.

Obwohl die obige Beschreibung für den Fall gemacht worden ist, wo die Entwicklungseinheit und das Entwicklungsverfahren des bildformenden Gerätes die Bauart und das Verfahren nach Anspruch 1 zeigen, ist der Aufbau der Entwicklungseinheit wie die Rotationsrichtung des den Ent­ wickler haltenden Körpers, die Zahl der Entwickler haltenden Körper; die Form des Mischgliedes usw. nicht darauf beschränkt, sondern der Effekt der vorliegenden Erfindung kann mit anderem Aufbau und Ver­ fahren erhalten werden. Obwohl das Ausführungsbeispiel für das Ver­ fahren beschrieben wurde, in dem zwei Farbtoner in zwei Rotationen auf den photoempfindlichen Körper überlagert werden, kann der gleiche Effekt mit einem Verfahren erhalten werden, wo Mehrfarbentwicklung durch mehrere Rotationen eines photoempfindlichen Körpers durchgeführt wird, oder ein Verfahren, bei dem Mehrfarbtoner in einer einzigen Umdrehung überlagert werden. Außerdem ist es wirksam, einen Harz­ träger in dem Entwickler zu verwenden, da die Reibkraft dadurch ver­ ringert werden kann.

Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Reiben der magnetischen Bürste und das Verspritzen von Träger unter­ drückt werden, und dementsprechend ist es möglich, ein Bild mit weniger Fehlern und geringer Farbmischung infolge haftenden Trägers zu erhal­ ten.

Claims (3)

1. Bilddrucker mit einer ersten Entwicklungseinheit mit einem einen ersten Entwickler enthaltenden, drehbar gelagerten Körper; welche ausbildet eine magnetische Bürste, bestehend aus einem Entwickler; enthaltend einen Toner und einen Träger; in dem peripheren Teil des den ersten Entwickler haltenden Körpers, und welche ein erstes elektrostatisches latentes Bild entwickelt, das auf einem Druckkörper gebildet wird, unter Verwendung der magnetischen Bürste, um ein erstes Tonerbild auf dem Druckkörper zu bilden;
einer zweiten Entwicklungseinheit mit einem einen zweiten Entwick­ ler haltenden, drehbar gelagerten Körper; welche ausbildet eine magnetische Bürste, bestehend aus einem Entwickler enthaltend einen Toner und einen Träger; in dem peripheren Teil des den zweiten Entwickler haltenden Körpers, und welche ein zweites elek­ trostatisches latentes Bild entwickelt, das auf einem Druckkörper gebildet wird, unter Verwendung der magnetischen Bürste, um ein zweites Tonerbild auf dem Druckkörper zu bilden, der das erste Tonerbild hält; wobei
zwei Magnetpole gleicher Polarität nebeneinander in einer Position vorgesehen sind, in der sie dem Druckkörper des den zweiten Ent­ wickler haltenden Körpers, der in der zweiten Entwicklungseinheit vorgesehen ist, gegenüberstehen, wobei die Entwicklung unter Bedin­ gungen stattfindet, die die folgenden Gleichungen befriedigen: B11100,
1000B21200
-300B1-B20worin B1 (Gauß) die magnetische Flußdichte, auf der Oberfläche des den Entwickler haltenden Körpers, von einem der beiden Magnetpo­ le ist, der auf der Stromabseite der Übertragungsrichtung des Ent­ wicklers angeordnet ist, und B2 (Gauß) die Flußdichte, auf der Oberfläche des den Entwickler haltenden Körpers, von dem anderen der beiden Magnetpole ist, der auf der Stromaufseite der Über­ tragungsrichtung des Entwicklers angeordnet ist.

2. Bilddrucker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Entwicklung zusätzlich die Bedingung F ≒ 0 eingehalten wird, wobei F (gf) die Reibkraft der magnetischen Bürste in der zweiten Entwick­ lungseinheit auf den Druckkörper ist.

3. Bilddrucker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der auf der Stromabseite der Übertragungsrichtung des Entwicklers angeordnete Magnetpol auf einer geraden Linie liegt, die das Rota­ tionszentrum des Druckkörpers und das Rotationszentrum des den Entwickler haltenden Körpers verbindet.