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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrophotographische
Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Aufladesystem vom Walzentyp verwendet,
das eine Ladewalze, die durch ein photoleitfähiges Element angetrieben wird,
während
es zumindest den Bilderzeugungsbereich des Elements berührt, wobei
eine konstante DC-Spannung zur gleichmäßigen Ladung des Elements angelegt
wird, und ein Walzenreinigungsmittel enthält, das die Ladewalze berührt, um
den Toner und andere Verunreinigungen von der Walze zu entfernen.
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Eine
Ladeeinrichtung vom Walzentyp oder Kontakttyp, die eine Ladewalze
enthält,
die ein photoleitfähiges
bzw. photoempfindliches Element berührt oder kontaktiert und durch
dieses angetrieben wird, um das Element gleichmäßig aufzuladen, wird ausgiebig
bei Kopierern, Druckern, Faxgeräten
oder ähnlichen
Bilderzeugungsvorrichtungen verwendet. Eine elektrophotographische
Bilderzeugungsvorrichtung führt
einen elektrophotographischen Prozess aus, der aus Aufladen, Belichten
(optisches Beschreiben), Entwickeln, Bildübertragung, Papiertrennung,
Reinigung und Entladen besteht. Nach der Übertragung eines Tonerbildes
von dem photoleitfähigen
Element auf ein Papier wird Toner, der auf dem Element verblieben
ist, durch eine Reinigungseinrichtung zusammen mit Papierstaub und
anderen Verunreinigungen entfernt. Deshalb werden, falls das photoleitende
Element durch die Reinigungseinrichtung vollständig gereinigt worden ist,
theoretisch keine Verunreinigungen, die Toner und Papierstaub enthalten,
auf der Oberfläche
der Ladewalze, die das Element berührt, verbleiben. In der Praxis
ist es jedoch schwierig, sämtliche
Verunreinigungen von der Oberfläche
des photoleitenden Elements zu entfernen. Sollten sich die Verunreinigungen
auf der Ladewalze abscheiden, würden
sie zu einer unregelmäßigen Aufladung
führen.
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Werden
die obigen Ausführungen
berücksichtigt,
lehrt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-272594 z. B.
eine Reinigungsanordnung, in der eine Schwammeinrichtung gegen eine
Ladewalze zur Reinigung der Walze gedrückt wird. Die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 5-265307 veröffentlicht
z. B. eine Reinigungsanordnung, in der eine Reinigungseinrichtung
zur Reinigung einer Ladewalze in der Längsrichtung der Walze zu gleiten vermag
bzw. verschiebbar ist.
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Jedoch
ist die Bedingung zur Aufrechterhaltung der Reinigungseinrichtung
in Kontakt bzw. Berührung
mit der Ladewalze heikel. Ein übermäßig schwacher
Kontakt würde
die Reinigungswirkung praktisch verlorengehen lassen. Andererseits
würde ein übermäßig starker
Kontakt dazu führen,
dass die Oberfläche
der Ladewalze abgenutzt wird und würde die Lebensdauer der Reinigungseinrichtung
verringern. Man nehme an, dass die Reinigungseinrichtung gleichmäßig in Kontakt
zu der Ladewalze gehalten ist. Dann tritt, selbst wenn die obige
Kontaktbedingung angemessen ist, eine Filmbildung bzw. ein Verschmieren
auf der Oberfläche
der Ladewalze auf und verringert das Ladepotential.
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Um
das Verschmieren bzw. die Ausbildung eines Filmes zu vermeiden,
kann eine Anordnung hergestellt werden, so dass die Ladewalze mit
dem photoleitfähigen
Element in Berührung
gebracht und wieder von diesem entfernt werden kann, oder die Reinigungseinrichtung
in Kontakt mit der Ladewalze gebracht werden kann bzw. von dieser
entfernt werden kann, wie es z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 6-3930 gelehrt wird. In dieser Anordnung wird die Reinigung
als ein Teil eines mechanischen Betriebes bewirkt. Diese Art von
Schema erfordert jedoch einen komplizierten Mechanismus und erhöht die Kosten
der Vorrichtung.
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Aus
EP 0 646 849 A2 ist
ein Verfahren und Apparat zum elektrischen Laden eines photoempfindlichen
Materials bekannt. Das Ladeglied ist aus einem flexiblen und elektrisch
leitfähigen
Endlosblatt und einer sich drehenden, isolierenden Bürste gebildet,
die das Endlosblatt tragend unterstützt. Das Endlosblatt und das
zu ladende Material sind in Kontakt miteinander.
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Aus
EP 0 629 928 A2 ist
ein Apparat zum Laden einer Rolle eines Bilderzeugungsapparates
bekannt. Die Laderolle ist aus Epichlorhydrin gebildet. Eine Reinigungsklinge
entfernt Toner, der auf der Laderolle abgeschieden wurde.
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Aus
DE 196 01 855 A1 ist
eine Bilderzeugungseinrichtung bekannt. Eine Laderolle kann in und
außer
Kontakt mit einem Fotorezeptor gebracht werden. An der Innenseite
des Laderollen-Gehäuses ist
mittels eines Klebemittels ein Reinigungskissen zum Reinigen der
Oberfläche
der Laderolle angeklebt.
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Aus
JP 06-230657 A mit
englischem Abstract und Computerübersetzung
des JPO und NCIPI ist eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem Aufladesystem
vom Walzentyp bekannt. Die Ladewalze wird von Reinigungsgliedern
gereinigt, die an der Innenseite eines Gehäuses angebracht sind, das über eine Feder
auf einer Achse der Reinigungswalze gelagert ist.
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Aus
JP 05-265307 A und englischem Abstract ist ein Reinigungsverfahren
für Laderollen
bekannt. Ein Reinigungsglied ist als Teflonbürste ausgebildet und reinigt
die Laderolle.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bilderzeugungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die ein Ladesystem vom Walzentyp verwendet, die eine
Ladeeinrichtung enthält, die
befähigt
ist, eine stabile Ladefähigkeit über eine lange
Zeitdauer zu zeigen, ohne sich dabei auf irgendeinen hochgestochenen
bzw. komplizierten Mechanismus zurückzuziehen, wodurch eine hohe
Bildqualität
sichergestellt wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1
aufgeführten
Merkmalen gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen
gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Eine
Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Ladesystem bzw. Aufladesystem
vom Walzentyp gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, enthält eine
Ladewalze, die durch ein photoleitfähiges Element gedreht wird,
während
sie zumindest den Bilderzeugungsbereich des Elementes berührt und
an das eine konstante DC-Spannung zur gleichmäßigen Aufladung des Elementes
angelegt wird. Eine Walzenreinigungseinrichtung berührt die
Ladewalze, um Verunreinigungen einschließlich Toner von der Oberfläche der
Walze zu entfernen. Die Ladewalze weist einen Widerstand auf, der
von ungefähr
1 × 103 Ω bis ca.
1 × 107 Ω reicht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein Toner verwendet, der 1 Gew.-% eines Additivs bzw. mehrerer
Additive enthält.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden, im einzelnen dargelegten Beschreibung
ersichtlich, die zusammen mit den beigefügten Darstellungen zu lesen
ist, in denen:
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1 eine
Teilansicht ist, die eine Bilderzeugungsvorrichtung zeigt, die die
vorliegende Erfindung verkörpert;
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2 einen
Punkt zeigt, wo eine Walzenreinigungseinrichtung, die in der Ausführungsform
enthalten ist, abgestützt
bzw. getragen wird, und einen Punkt, wo sie eine Ladewalze berührt, die
auch in der Ausführungsform
enthalten ist;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
der Walzenreinigungseinrichtung ist;
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4 eine
Kurve bzw. ein Graph ist, die bzw. der ein Verhältnis zwischen dem Widerstand
der Ladewalze und der Ladeeffizienz zeigt; und
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5 eine
Ansicht ist, die eine bestimmte Konstruktion der Ladewalze zeigt.
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Bezugnehmend
auf die 1 der Darstellungen wird eine
Bilderzeugungsvorrichtung, die die vorliegende Erfindung verkörpert, gezeigt,
wobei sie ein photoleitfähiges
Element enthält,
das als Trommel 1 realisiert ist. Eine Ladeeinrichtung 2,
eine Belichtungseinrichtung (Optik zum Belichten) 3, eine Entwicklungseinrichtung 4,
ein Übertragungsband 5, eine
Reinigungseinrichtung 6, die eine Reinigungsschneide 6a enthält, und
eine Entladelampe 7 sind der Reihe nach um die Trommel 1 in
dieser Reihenfolge angeordnet.
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Die
Trommel 1 wird entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wie
es in 1 gezeigt ist. Ein Registrierungswalzenpaar 8 ist
stromaufwärts
des Übertragungsbandes 5 in
der Drehrichtung der Trommel 1 angeordnet. Die Ladeeinrichtung 2 ist
aus einer Ladewalze 21 und einer Walzenreinigungseinrichtung 22 hergestellt.
Die Ladewalze 21 wird durch die Trommel 1 angetrieben,
wenn die Trommel 1 gedreht wird. Die Walzenreinigungseinrichtung 22 wird
in Berührung
zu der Ladewalze 21 gehalten, um Toner, Papierstaub und
andere Verunreinigungen von der Oberfläche der Ladewalze 21 zu
entfernen. Die Ladewalze 21 wird durch Lager an deren beiden
Enden abgestützt
und wird gegen die Trommel 1 über eine nicht gezeigte Feder
gedrückt.
In diesem Zustand wird die Ladewalze 21 durch die Trommel 1 aufgrund der
Reibung, die zwischen diesen wirkt, angetrieben. Ein Abstütz- bzw. Tragmechanismus,
der nicht gezeigt wird, bewirkt, dass die Walzenreinigungseinrichtung 22 in
der Längsrichtung
der Ladewalze 21 in einem Winkel bewegt wird.
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Im
Betrieb lädt
die Ladewalze 21 die Oberfläche der Trommel 1 bei
der Drehung gleichmäßig auf. Die
Belichtungseinrichtung 3 belichtet die geladene Oberfläche der
Trommel 1 bildweise, um darauf ein latentes Bild zu erzeugen.
Die Entwicklungseinrichtung 4 entwickelt das latente Bild
mit Toner, um dadurch ein entsprechendes Tonerbild zu erzeugen. Das
Registrierungswalzenpaar 8 führt ein Papier oder ein ähnliches
Aufzeichnungsmedium dem Übertragungsband 5 zu,
so dass die führende
Kante des Papiers die führende
Kante des Tonerbildes trifft. Das Übertragungsband bzw. Förderband 5 überträgt das Tonerbild
von der Trommel 1 auf das Papier. Die Reinigungseinrichtung 6 entfernt
den auf der Trommel 1 nach der Bildübertragung zurückgebliebenen
Toner. Die Entladelampe 7 löscht die auch auf der Trommel 1 verbliebene
Ladung, um so die Trommel 1 für den nächsten Bilderzeugungszyklus
vorzubereiten.
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Obwohl
der überwiegende
Teil des auf der Trommel 1 verbliebenen Toners durch die
Reinigungseinrichtung 6 entfernt bzw. abgeschabt wird, bleibt
eine geringe Menge an Toner auf der Trommel 1 zurück und wird
von der Reinigungseinrichtung 6 wegbewegt. Dieser Teil
des Toners lagert sich auf der Ladewalze 21 ab. Die Walzenreinigungseinrichtung 22 entfernt
derartigen Toner von der Ladewalze 21 zusammen mit Papierstaub
und anderen Verunreinigungen. Bei der dargestellten Ausführungsform
ist die Walzenreinigungseinrichtung 22 aus Schwamm hergestellt,
d. h. aus einem porösen
elastischen schaumartigen Material. Zum Beispiel kann vorteilhaft
SM55 (Handelsname) verwendet werden, das von der Inoac Corporation
verfügbar
ist, oder HR50 (Handelsname), das bei der Bridgestone Corporation erhältlich ist.
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Wie
in 2 gezeigt, wird die Walzenreinigungseinrichtung 22 an
einem Punkt P1 abgestützt und
wird in Berührung
zu der Ladewalze 21 an einem Punkt P2 gehalten. Der Punkt
P1 ist stromaufwärts des
Punktes P2 in der Richtung der Drehung der Ladewalze 21 angeordnet.
In diesem Zustand wird der auf die Trommel 1 wirkende Druck
erfolgreich aufgrund eines Momentes um den Hebelstützpunkt
bzw. die Drehachse verringert und wird aus einer Reibungskraft erhalten,
die auftritt, während
die Ladewalze 21 in Drehung ist. Im Ergebnis kann die hinnehmbare
Größe des Druckes
(Kompression) im Stillstand erhöht
werden.
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Eine
relativ große
Reibungskraft wirkt zwischen der Ladewalze 21 und der Walzenreinigungseinrichtung,
die aus elastischen Materialien hergestellt sind. Deshalb müsste der
Druck (Kompression) im Stillstand ohne die in 2 gezeigte
Konfiguration bzw. Konstruktion mit äußerster Genauigkeit eingestellt
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, ist auf einer Seite der Walzenreinigungseinrichtung 22 gegenüber der
Seite, die die Ladewalze 21 berührt, ein elastischer Abschnitt 22a befestigt,
um die Reinigungswirkung der Reinigungseinrichtung 22 zu
verstärken.
Der elastische Abschnitt 22a ist z. B. durch einen Polyesterfilm bzw.
eine Polyesterschicht realisiert und an der Walzenreinigungseinrichtung 22 z.
B. durch ein beidseitiges Klebeband befestigt. Der elastische Abschnitt 22a stellt
das freie Ende der Walzenreinigungseinrichtung 22 mit einem
gewissen Grad an Elastizität zur
Verfügung.
Die Walzenreinigungseinrichtung 22 übt deshalb einen konstanten
vorausgewählten Druck
aus, wenn sie in Kontakt zu der Ladewalze 21 gebracht ist.
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Wenn
der elastische Abschnitt 22a, der an die Walzenreinigungseinrichtung 22 geklebt
ist, durch einen Polyesterfilm bzw. eine Polyesterschicht realisiert
ist, sollte ihre Dicke bevorzugt zwischen ungefähr 50 μ m und etwa 100 μ m liegen.
Bei einer Dicke von weniger als 50 μ m könnte eine Reinigungsfähigkeit
bzw. -funktion der Walzenreinigungseinrichtung 22 nicht
realisiert werden. Eine Dicke von mehr als 100 μ m würde die Walzenreinigungseinrichtung 22 mit
einer übermäßigen Elastizität versehen
und würde dadurch
ein Verschmieren bzw. eine Filmbildung verursachen, die auf der
Ladewalze 21 in kurzer Zeit auftreten würde.
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Im
allgemeinen wird, wenn die Trommel 1 zum Halten gebracht
wird, diese über
ungefähr
10 mm in der entgegengesetzten Richtung gedreht, um das Reinigungsrakel
bzw. die Reinigungsschneide 6a der Reinigungseinrichtung 6 davon
abzuhalten, Verunreinigungen zu zerkleinern bzw. zu zerschneiden
oder zerreißen
und etwa eine defekte Reinigung zu erbringen. In diesem Moment bzw.
in diesem Beispiel wird die Ladewalze 21 auch in der entgegengesetzten
Richtung gedreht, weil die Walze 21 durch Reibung angetrieben
wird, die zwischen der Walze 21 und der Trommel 1 wirkt.
Im Ergebnis wird die Ladewalze 21 dazu neigen, die Walzenreinigungseinrichtung 22 zu
schleppen. Der elastische Abschnitt 22a, der an der Walzenreinigungseinrichtung 22 befestigt
ist und das den Abschnitt 22a mit einem gewissen Freiheitsgrad
versieht, ist auch wirksam, um die Einrichtung 22 davor
zu bewahren, durch die Ladewalze 21 geschleppt zu werden.
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Selbst
bei der obigen Konstruktion tritt manchmal ein Verschmieren bzw.
eine Filmbildung auf der Ladewalze 21 nach einer langen
Betriebszeit auf. Wenn eine DC-Spannung zum Laden an die Ladewalze 21 angelegt
wird, geht die Verschmierung bzw. die Filmbildung in einen Ladungspotentialtropfen über. Insbesondere
bildet die Verschmierung bzw. Filmbildung, falls sie vorkommt, eine
dünne Schicht
mit hohem Widerstand auf der Oberfläche der Ladewalze 21 und
erhöht
offensichtlich den Widerstand der Walze 21, wodurch die
Ladungseffizienz verringert wird.
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Die 4 zeigt
ein Verhältnis
zwischen dem Widerstand der Ladewalze 21 und der Ladeeffizienz. Bei
der Konstruktion der dargestellten Ausführungsform wurde der Widerstand
der Ladewalze 21 der Reihe nach verändert, um zu bestimmen, wie
das Ladepotential abfällt.
Eine konstante DC-Spannung von –1,6
kV wurde an die Walze 21 angelegt. Wenn der Widerstand
der Walze 21 ungefähr
1 × 108 Ω betrug, trat
ein Potentialabfall von ungefähr
200 V auf, wenn 20.000 Papierblätter
durchgelaufen waren. Im Gegensatz hierzu trat, wenn der Widerstand
der Walze 21 1 × 107 Ω betrug,
nur ein Potentialabfall von ungefähr 80 V auf, selbst wenn 20.000
Papierblätter durchgelaufen
waren. Wenn der Widerstand der Walze 21 geringer als 1 × 103 Ω einschließlich war,
fiel das Potential örtlich
aufgrund eines Überstromes
ab, der durch die Nadellöcher
der Trommel 1 floss.
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Üblicherweise
ist der Widerstand der Ladewalze 21 ausgewählt, um
geringer als 1 × 109 Ω einschließlich zu
sein, um einen Potentialabfall und andere ungewünschte Ereignisse zu vermeiden,
wie es in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-173400
gelehrt wird. Andererseits kann bei dem Reinigungssystem von der
Art, die eine Reinigungseinrichtung hat, die fortwährend bzw.
konstant die Ladewalze 21 berührt, selbst der Potentialabfall,
der der Verschmierung bzw. Filmbildung auf der Walze 21 zuzuschreiben
ist, vermieden werden, wenn der Widerstand der Walze 21 mit
weniger als 1 × 107 Ω einschließlich ausgewählt wird,
wobei der zuvor aufgezeigte ersichtliche Anstieg des Widerstandes
der Walze in Betracht zu ziehen ist.
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Wie
in 5 gezeigt, ist die Ladewalze 21 bei der
dargestellten Ausführungsform
aus einem Metallkern 21a, einer elastischen Schicht 21b,
die den Kern 21a umhüllt
bzw. bedeckt, und einer Oberflächenschicht 21c hergestellt,
die die elastische Schicht 21b abdeckt bzw. einhüllt. Der
Kern 21a ist aus SUS 303 gemacht und mit einem Durchmesser von
8 mm versehen. Die elastische Schicht 21b ist 3 mm dick
und aus Epichlorhydrin-Gummi (Epichlorohydrin-Gummi) gemacht. Die
elastische Schicht 21c ist 5 μ m dick und aus Nylon mit 10
Gew.-% darin dispergiertem Kohlenstoff ausgebildet.
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Wenn
die Ladewalze 21, die die in 5 gezeigte
Konstruktion hat, mit einer konstanten DC-Spannung versorgt wurde,
ging die Ladeeffizienz nur wenig zurück, selbst wenn 200.000 Papierblätter durchgelaufen
waren. Die Ladewalze 21 hat einen Widerstand von ungefähr 5 × 104 Ω bis
ungefähr
5 × 106 Ω in
einer 10°C,
15 % Atmosphäre
bis zu einer 30°C,
90 % Atmosphäre.
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Die
Oberfläche
der Ladewalze 21 wurde nach einer langen Betriebszeit geprüft. Die
Analyse zeigte, dass Silizium, das dem Toner hinzugefügt war,
in einer großen
Menge auf der Walze 21 abgeschieden war. Der Toner, der
der dargestellten Ausführungsform
zugeführt
wurde, ist aus einem Bindeharz hergestellt, das durch ein Polyester
und ein Styrenacrylcopolymer realisiert ist, wobei ein Pigment durch
schwarzen Kohlenstoff bzw. Carbon schwarz realisiert ist, wobei ein
Ladesteuermittel durch einen Chrom enthaltenden Farbstoff und ein
die Fluidität steuerndes
Additiv realisiert ist, das durch Silika in die Tat umgesetzt ist.
Der Silikaanteil des Toners beträgt
0,1 Gew.-%.
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Wenn
zur Bestätigung
der Gehalt an Silika des obigen Toners auf 1,5 Gew.-% erhöht wurde,
fiel das Ladungspotential um etwa 50 V bei der in 5 gezeigten
Ladewalze 21 ab, wenn 20.000 Papierblätter durchgelaufen waren; viele
Verschmierungen in der Form von Streifen erschienen auf der Oberfläche der
Walze 21. Wenn der Siliziumgehalt auf 0,5 Gew.-% verringert
wurde, fiel das Ladungspotential nur um ungefähr 30 V, wenn 20.000 Papierblätter durchgelaufen
waren; keine Verschmierungen erschienen auf der Walze 21.
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Zusammenfassend
enthält
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Bilderzeugungsvorrichtung eine Ladewalze, deren Widerstand
von 1 × 103 Ω bis 1 × 107 Ω reicht.
Dies verringert den Betrag des Abfalls des Ladungspotentials trotz
der Verschmierung bzw. Filmbildung, die auf der Ladewalze auftreten kann.
Die Ladewalze kann deshalb eine stabile Ladbarkeit über eine
lange Zeitdauer vorzuweisen haben, wobei eine hohe Bildqualität sichergestellt
wird. Weil ein komplizierter Mechanismus, um z. B. die Ladewalze
oder eine Walzenreinigungseinrichtung zu bewegen, nicht notwendig
ist, ist der Aufbau der Vorrichtung einfach und die Kosten sind
niedrig.
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Ferner
wird, trotzdem, dass die Walzenreinigungseinrichtung fortwährend in
Berührung
zu der Ladewalze gehalten wird, eine minimale Verschmierung bzw.
Filmbildung auf der Ladewalze ermöglicht. Dies sichert ebenfalls
eine stabile Bildqualität über eine
lange Zeitdauer. Zudem können
mit Leichtigkeit Reinigungsbedingungen ausgewählt werden.
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Verschiedene
Abwandlungen werden den Fachleuten im Stand der Technik ermöglicht,
die die Lehre der vorliegenden Offenbarung empfangen, ohne dass
deren Bereich verlassen wird.
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Die
Erfindung betrifft eine Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Ladeeinrichtung
enthält,
die mit einer Ladewalze und einer Walzenreinigungseinrichtung zur
Reinigung der Ladewalze ausgebildet ist. Die Ladewalze wird in Berührung zu
einem photoempfindlichen bzw. photoleitfähigen Element gehalten und
lädt das
Element gleichmäßig auf,
während sie
durch das Element angetrieben wird. Die Walzenreinigungseinrichtung
wird in Kontakt zu der Ladewalze gehalten, um Verunreinigungen von
der Walze zu entfernen. Die Ladewalze hat einen Widerstand, der
von etwa 1 × 103 Ω bis
ungefähr
1 × 107 Ω reicht. Die
Reinigungseinrichtung zeigt über
eine lange Benutzungszeit eine stabile Ladbarkeit, ohne dass ein Mechanismus
erforderlich ist, um die Ladewalze in Kontakt zu dem photoleitfähigen Element
zu bringen und wieder davon zu trennen, oder um die Walzenreinigungseinrichtung
in Kontakt zu der Ladewalze zu bringen und wieder davon zu trennen.