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Die
Erfindung bezieht sich auf ein zylindrisches, elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterial, besonders für elektrophotographische bilderzeugende
Vorrichtungen, insbesondere elektrophotographische Drucker bzw.
Laserdrucker.
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Konventionelle
Aufladeverfahren für
elektrophotographische bilderzeugende Vorrichtungen verwenden üblicherweise
eine auf Kontakt basierende Aufladevorrichtung. Die auf Kontakt
basierende Aufladevorrichtung bringt ein Aufladeelement, an das
eine hohe Spannung angelegt wird, in direkten Kontakt mit einer
Oberfläche
eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials, um eine strahlungssensitive
Schicht desselben aufzuladen. In diesem Fall umfaßt das Aufladeelement
Walzen und Kontaktbürsten.
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Vorteile
des Kontaktverfahrens gegenüber
dem Korona-Entladungsverfahren, welches üblicherweise verwendet wurde,
bevor das Kontaktverfahren gebräuchlich
wurde, umfassen eine deutliche Reduktion der Menge des erzeugten
Ozons und einen relativ einfachen und kompakten strukturellen Aufbau
der Vorrichtung.
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Ein
Problem des Kontaktaufladeverfahrens ist die Geräuschentwicklung, die während des
Aufladens auftritt. Im allgemeinen wird bei dem Kontaktaufladeverfahren
beim Anlegen einer Spannung an das Aufladeelement eine geeignete
Wechselspannung einer grundlegenden Gleichspannung überlagert,
um die Gleichmäßigkeit
des Aufladens auf der Oberfläche
des strahlungsintensiven Körpers
zu verbessern. Diese Wechselkomponente kann die Ursache für die durch
das Laden hervorgerufene Geräuschentwicklung
sein, weil dadurch Vibrationen zwischen dem Aufladeelement und dem
Aufzeichnungsmaterial erzeugt werden, wobei die Vibrationsniveaus
mit der angelegten Wechselfrequenz variieren (japanische Patentanmeldung,
JP 4-86682A). Die Geräuschentwicklung
hängt von
den Zuständen
der Vorrichtung ab und wird von Menschen als ein relativ hoher Ton
wahrgenommen. Dieser Ton wirkt in normalen Büroräumen sehr kreischend und störend und
sollte auf Niveaus reduziert werden, bei denen die Büroumgebung
nicht mehr durch störende
Effekte beeinflußt
wird.
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Bei
einem konventionellen bekannten Verfahren, das geeignet ist, das
Aufladegeräusch
zu reduzieren, wird ein geräuschabsorbierendes
Element auf der Innenseite der elektrophotographischen Aufzeichnungstrommel
befestigt (japanisches Patent, JP 5-35166A; japanische Patentanmeldungen,
JP 5-35167A; JP 5-35048A und JP 8-54804A).
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6 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines konventionellen Zylinderelements,
das aus einem Harz hergestellt ist. In dieser Darstellung weist
das zylindrische Harzelement einen in ihm ausgeformten Schlitz auf,
der sich in seiner axialen Richtung erstreckt. Das Harz hat eine
Federfunktion, mittels der das zylindrische Element innerhalb der
elektrophotographischen Aufzeichnungstrommel befestigt werden kann,
wobei es mit dieser in einem Druckkontakt steht (JP 8-54804A).
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Gleichwohl
das oben beschriebene Verfahren mit dem zylindrischen Harzelement
im allgemeinen bezüglich
seiner Funktion, Bedienbarkeit und seiner ökonomischen Aspekte sehr gut
ist, wird das zylindrische Element von Umwelteinflüssen nachteilig
beeinflußt,
d.h. es kann seine geräuschreduzierende
Wirkung abhängig
von den Umgebungsbedingungen verlieren.
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Dieses
Problem tritt aufgrund von Streß bzw.
Spannungen auf, die fortdauernd innerhalb des elektrophotographischen
Trommelkörpers
auf einen Bereich des Harzes wirken, der die Federfunktion aufweist
(wobei dieser Bereich im wesentlichen der dem Schlitz gegenüberliegende
Bereich ist). Diese Probleme treten zum Teil dann auf, wenn der
elektrophotographische Trommelkörper
einer hohen Umgebungstemperatur ausgesetzt wird. Aufgrund seiner
Langzeiteigenschaften tendiert das Harz dazu, unabhängig von
der Stärke
des auf das Harz ausgeübten
Stresses bzw. der ausgeübten
Spannung, über
die Zeit zu deformieren. Darüber
hinaus expandieren das Harz und der Zylinder, wenn die Umgebungstemperatur
steigt; wodurch die Spannungsniveaus und Spannungsbelastungen steigen
und das Harz selbst leicht aufgrund der Wärme zu deformieren ist. Nachdem
das zylindrische Element einer hohen Umgebungstemperatur ausgesetzt
worden ist, sinkt die Druckkontaktkraft im Vergleich zu den ursprünglichen
Werten deutlich, sobald die Temperaturen wieder auf normale Raumtemperatur
absinken. Dadurch wird die geräuschreduzierende
Wirkung des Elements deutlich vermindert. Abhängig von den thermischen Bedingungen,
denen das zylindrische Element über
die Zeit ausgesetzt wird, kann die Druckkontaktkraft vollständig verloren
gehen, was dazu führt,
daß eine
ausreichende Befestigung des Elements nicht mehr sichergestellt
ist. In diesem Fall wird die dämpfende
Funktion des Elements nicht mehr aufrechterhalten. Es wird davon
ausgegangen, daß solche
Bedingungen mit hoher Umgebungstemperatur sowohl während des
Transports als auch beim praktischen Einsatz einer bilderzeugenden Vorrichtung
auftreten.
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Aus
US 5,579,093 A ist
ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einer Trommel
bekannt, die an beiden Seiten mit einer Nabe aus Kunststoff versehen
ist, die sie trägt
und antreibt. Die Nabe weist einen in die Trommel eingebauten in
Längsaxialrichtung
mehrfach geschlitzten expandierbaren Teil auf, der durch ein elastisches
Element, wie einen in ihm angeordneten geschlitzten Federring radial
nach außen beaufschlagt
ist. Dadurch sollen enge Toleranzen in Zusammenbau und Betrieb des
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials erreicht werden.
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Im
Hinblick auf die oben geschilderten Probleme ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
mit einem Trommelkörper
zur Verfügung
zu stellen, das ein zylindrisches Harzelement umfaßt, das
in dem Trommelkörper
angeordnet ist und in einem Druckkontakt mit diesem steht, wobei
der Trommelkörper
im Kontaktaufladeverfahren arbeitet: Die Trommel soll bezüglich der
beim Aufladen auftretenden Geräuschentwicklung
absorbierende Eigenschaften aufweisen, wobei das zylindrische Harzelement
nicht nachteilig beeinflußt
wird, wenn es widrigen oder belastenden Umgebungsbedingungen ausgesetzt
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, daß ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
in Form einer Trommel zur Verfügung
gestellt wird, bei dem innerhalb der Trommel ein zylindrisches,
axial längsgeschlitztes
Harzelement, das eine darin eingesetzte axial längsgeschlitzte Metallfeder
aufweist, mittig mit Abstand den Enden der Trommel angeordnet ist
und mittels einer Druckkontaktkraft gegen die innere Oberfläche des
Trommelkörpers
des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials angedrückt wird.
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Insbesondere
aufgrund des Zusammenwirkens der beiden einzelnen Elemente und der
unterschiedlichen Materialien wird dadurch sichergestellt, daß auch bei
unterschiedlichsten äußeren Einflüssen die
Funktion sichergestellt wird und keine Ermüdungserscheinungen auftreten,
die die Funktion beeinträchtigen
könnten.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden anhand der beigefügten
Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung deutlicher werden.
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1 ist
eine Querschnittsansicht eines zylindrischen Harzelements gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines zylindrischen Harzelements gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung einer metallischen Feder gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
zylindrische Harzelemente, die für
vergleichende Experimente eingesetzt worden sind.
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4a ist eine Querschnittsdarstellung eines
zylindrischen Harzelements, das nur aus Harz besteht und nicht mit
einer Feder versehen ist.
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4b ist eine Querschnittsdarstellung eines
anderen zylindrischen Harzelements mit einer darin befestigten metallischen
Feder.
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5 zeigt
elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien, die für Vergleichsexperimente
eingesetzt worden sind.
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5(a) ist eine Querschnittansicht eines
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials mit dem zylindrischen
Harzelement aus 4(a).
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5(b) ist eine Querschnittansicht eines
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials mit dem zylindrischen
Harzelement aus 4(b).
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5(c) ist eine Querschnittansicht eines
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials ohne ein darin eingesetztes
Harzelement.
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6 ist
eine perspektivische Darstellung eines konventionellen zylindrischen
Harzelements.
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In 1 ist
ein zylindrisches Harzelement 11 gezeigt, das bevorzugt
einen darin eingebrachten Schlitz an einer Stelle aufweist, so daß sich dieser
in einer axialen Richtung des Elements erstreckt. Das zylindrische Harzelement 11 hat
daher einen C-förmigen
Querschnitt, der sich senkrecht zu der axialen Richtung erstreckt. Eine
metallische Feder 41, die in 3 gezeigt
ist, ist an einer inneren Oberfläche
des zylindrischen Harzelements 11 so befestigt, daß sie dazu
tendiert, den Schlitz in dem zylindrischen Harzelement 11 zu
weiten.
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In 2 ist
die in 3 gezeigte Feder 41 in dem zylindrischen
Harzelement 11 eingebettet, so daß sie dazu tendiert, den Schlitz
in dem zylindrischen Harzelement 11 zu weiten.
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Zusätzlich zu
einer C-förmigen
Blattfeder, die einen C-förmigen
Querschnitt hat, der sich senkrecht zu der axialen Richtung in dem
zylindrischen Harzelement 11, wie es in 3 gezeigt
ist, erstreckt, kann die metallische Feder 41 eine C-förmige Drahtfeder
sein.
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4 zeigt
zylindrische Harzelemente, die für
vergleichende Experimente verwendet worden sind. 4(a) ist
eine Querschnittsansicht eines der zylindrischen Harzelemente, welches
nur aus einem Harz besteht, und in 4(b) ist
eine Querschnittsansicht eines anderen zylindrischen Harzelementes
gezeigt, in dem eine metallische Feder an der Innenseite befestigt
ist. Ein zylindrisches Harzelement 11 besteht aus Polypropylen
und eine metallische Feder 41 besteht aus einer rostfreien
Blattfeder (die eine Lagendicke von 0,5 mm aufweist).
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5 zeigt
Körper
von elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien, die für vergleichende
Experimente verwendet worden sind. Die 5(a) und
(b) sind Querschnittsansichten zweier dieser Körper 61, die dadurch
hergestellt worden sind, daß die
zylindrischen Harzelemente, die in den 4(a) und
(b) dargestellt sind, in die entsprechenden Körper eingesetzt worden sind.
Die 5(c) ist eine Querschnittsdarstellung eines
weiteren Körpers,
in dem kein zylindrisches Harzelement eingesetzt worden ist. Ein
Körper 61 besteht aus
einem Aluminiumrohr (mit einem inneren Durchmesser von 28,5 mm),
dessen Oberfläche
mit einer organischen strahlungssensitiven Schicht beschichtet worden
ist.
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Diese
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien sind, mit Ausnahme
des zylindrischen Harzelements, identisch und wurden bei normalen
Temperaturen (25°C)
und bei einer normalen relativen Luftfeuchtigkeit (50% RH) hergestellt.
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Die
Experimente bezüglich
der durch das Aufladen erzeugten Geräusche werden wie folgt durchgeführt:
In
einem schalltoten bzw. reflektionsfreien Raum wurden sowohl eine
bilderzeugende Vorrichtung, die das Walzenaufladeverfahren verwendet,
als auch ein Geräusch-
bzw. Schall-Meßinstrument
an festgelegten Positionen installiert, die etwa 50 cm voneinander
entfernt lagen. Der schalltote Raum wurde auf einer normalen Temperatur
(25°C) und
auf einer normalen relativen Luftfeuchtigkeit (50% relative Feuchte)
gehalten. Vor allen tatsächlichen
Messungen der Aufladegeräusche
wurde die an eine Aufladewalze innerhalb der bilderzeugenden Vorrichtung
anzulegende Spannung abgeschaltet, während die Vorrichtung ansonsten
weiter betrieben worden ist. Die Geräuschentwicklung n (dB) wurden
dann gemessen, wobei bei den Messungen kein Aufladegeräusch aufgetreten
ist. Danach wurde die Spannung an die Walzen angelegt und die in
den 5(a) bis (c) gezeigten elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien wurden in die bilderzeugende Vorrichtung
eingesetzt. Danach wurden die entsprechenden Geräuschentwicklungen bzgl. der
in den 5(a) bis 5(c) gezeigten
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien gemessen (dB).
Das Aufladegeräusch Δ (dB) wurde
als numerischer Wert definiert, der durch eine Subtraktion der Geräuschentwicklung
n (dB) von jeder der Gesamtgeräuschentwicklungen,
die bei elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien gemäß der 5(a) bis (c) aufgetreten sind, a bis c
(dB) errechnet wurde. Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der Messungen
bezüglich
der Aufladegeräuschentwicklung.
Bei dem gegebenen Hörsystem
treten keinerlei Probleme auf, wenn die Aufladegeräuschentwicklung Δ (dB) bei
4 dB oder niedrigeren Werte liegt.
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Experimente
bei niedrigen Temperaturbedingungen wurden ebenfalls wie nachfolgend
beschrieben durchgeführt:
Die
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien, die in den 5(a) bis 5(c) gezeigt
sind, wurden in eine Klimavorrichtung gebracht und dort Temperaturen
von –20°C und einer
Luftfeuchtigkeit von 20 % (relative Feuchte, RH) ausgesetzt. Die
elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien wurden in der Klimavorrichtung
für einen
Zeitraum von 24 Stunden aufbewahrt. Nachfolgend wurden die elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien wieder normalen Temperaturen (25°C) und einer
normalen Feuchtigkeit (50% relative Luftfeuchtigkeit) für einen
Zeitraum von einer Stunde ausgesetzt und die aufgrund der Aufladung
hervorgerufene Geräuschentwicklung
wurde erneut gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.
Wenn die elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterialien weiterhin
den niedrigen Temperaturen ausgesetzt worden sind, haben sie ihre
Dämpfungsfunktion
unabhängig
von der Anwesenheit der metallischen Feder 41 beibehalten.
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Experimente
in einer Hochtemperaturumgebung wurden wie folgt durchgeführt:
Die
in der 5(a) bis (c) gezeigten elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien wurden in einer Klimavorrichtung einer
Temperatur von 50°C
und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 % ausgesetzt. Die elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien wurden dann für einen Zeitraum von 24 Stunden
in der Klimavorrichtung belassen. Nachfolgend wurden die elektrophotographischen
Aufzeichnungsmaterialien für
einen Zeitraum von 1 Stunde einer normalen Temperatur (25°C) und einer
normalen Luftfeuchtigkeit (50% relative Luftfeuchte, RFI ausgesetzt,
woraufhin die durch das Aufladen hervorgerufene Geräuschentwicklung
erneut gemessen worden ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
In dem Fall, daß die
Aufzeichnungsmaterialien weiterhin der hohen Raumtemperatur ausgesetzt
worden sind, hat das in 5(a) gezeigten
elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial seinen Dämpfungseffekt
und seine entsprechende Funktion eingebüßt.
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Tabelle
4 zeigt die Abmessungen d (4) des zylindrischen
Harzelements 11, die vor und nach den Klimaexperimenten
gemessen worden sind.
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Wie
die Tabelle zeigt, vermindert sich die Abmessung d des zylindrischen
Harzelements 11, das in der 4(a) gezeigt
ist, unter den Wert des inneren Durchmesser des Aluminiumrohrs,
nachdem das zylindrische Element weiterhin der hohen Temperatur
ausgesetzt worden ist. Aus diesem Grunde wäre das zylindrische Harzelement,
wenn es in der Hochtemperaturumgebung belassen worden wäre, vermutlich
deformiert worden, was dazu geführt
hätte,
daß die
Druckkontaktkraft auf das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial
vermindert wird und der Dämpfungseffekt
und die entsprechende Funktion verloren gehen.
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Auf
der anderen Seite hat das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial,
das in 5(b) gezeigt ist, seine Funktion
und seinen Dämpfungseffekt
beibehalten. Da die Abmessung d (äußerer Durchmesser, gemessen
wie in 4 gezeigt) des zylindrischen Harzelements 11,
das in 4(b) gezeigt ist, konstant
bei 28,7 mm geblieben ist, auch nachdem das zylindrische Element
weiterhin der hohen Temperatur ausgesetzt gewesen war, hat die innere
metallische Feder 41 eine Deformation des Harzes verhindert,
wodurch die Druckkontaktkraft, die erforderlich ist, um den Dämpfungseffekt
aufrechtzuerhalten, beibehalten worden ist.
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Durch
die vorliegende Erfindung wird daher ein elektrophotographisches
Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung
gestellt, das seine Dämpfungsfunktion
auch dann beibehält,
wenn es Umgebungsbedingungen mit einer hohen Temperatur ausgesetzt
wird. Ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung ist daher bezüglich
seiner Fähigkeit,
eine durch Aufladung hervorgerufene Geräuschentwicklung zuverlässig zu
unterdrücken,
besonders zuverlässig.
