DE3133980C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungswalze der im Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 genannten Bauart.

Auf dem Gebiet der elektrostatischen Photographie gibt es grundsätzlich zwei Arten von Kopierpapieren, nämlich be­ schichtete und unbeschichtete Kopierpapiere. Beschichtete Kopier­ papiere haben eine Schicht aus einem photoleitfähigen Material, das auf ein Papiersubstrat aufgebracht ist. Zur Herstellung einer Kopie wird das beschichtete Material aufgeladen, belich­ tet und entwickelt. Die Aufladung des beschichteten Papiers erfolgt durch Ladungswalzen. Hierzu wird das beschichtete Papier zwischen zwei an eine Spannungsquelle angeschlossenen Walzen hindurchbewegt, von denen die eine als Ladungswalze und die andere als Erdungswalze dient.

Bei einer in der DE-AS 23 06 420 beschriebenen gattungsge­ mäßen Ladungswalze hat der Metallzylinder im Übergangsbereich zu jedem der Wellenstummel eine ebene Stirnfläche, und der Gummi­ mantel hat über seine gesamte Länge eine einheitliche Dicke. Es hat sich gezeigt, daß eine solche herkömmliche Ladungswalze kein gleichförmiges Aufladen des photoleitfähigen Materials über den gesamten Bereich der Umgebungstemperatur bewirkt. Der Hauptgrund für diesen Nachteil besteht darin, daß sich der Widerstand der Ladungswalze bei einer Änderung der Temperatur beträchtlich ver­ ändern kann. Diese Änderung des Widerstandes verhindert ein Ar­ beiten der Ladungswalze bei niedrigen Temperaturen, weil die an der Berührungsfläche der Ladungswalze herrschende Spannung nicht groß genug ist, um das Aufzeichnungsmaterial aufzuladen. Eine Verringerung der Dicke des elektrisch leitenden Gummimantels der Walze würde zwar die Veränderung des Widerstandes verrin­ gern und eine gleichförmigere Arbeitsweise über die Umgebungs­ temperatur ermöglichen, wegen des dünnen Mantels würden aber neue Probleme auftreten. Die verringerte Manteldicke verursacht wegen der verringerten Impedanz große Stromstärken und könnte möglicherweise infolge der scharfen Kanten des Metallkerns eine Spitzenentladung verursachen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die negative Ladungswalze mit einer positiven Erdungs­ walze in Berührung kommt, und wenn sich das Kopierpapier nicht bis zum Ende des elektrisch leitenden Gummimantels erstreckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsge­ mäße Ladungswalze dahingehend zu verbessern, daß sie über einen größeren Temperaturbereich ein gleichförmiges Aufladen des photo­ leitfähigen Aufzeichnungsmaterials ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.

Dadurch, daß der Metallzylinder der Ladungswalze in seinen beiden Endbereichen abgerundet ist, wird die Dicke des leitfähigen Gummimantels vergrößert, kurz bevor sich dieser über die Brei­ te des Kopierpapiers erstreckt. Es wurde gefunden, daß durch eine stetige Zunahme der Dicke des Gummimantels, beginnend am Schnittpunkt des Kopierpapiers mit dem Metallzylinder oder kurz vor diesem Schnittpunkt bis zum Ende der Walze, die Dicke des Gummimantels in dem Bereich, wo das Kopierpapier mit der Ladungs­ walze in Berührung gelangt, im Vergleich zu einer herkömmlichen Ladungswalze um ungefähr 50% verringert werden kann, ohne daß die eingangs genannten Probleme auftreten.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine herkömmliche Auflade­ einrichtung, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist eine herkömmliche Aufladeein­ richtung mit dem Bezugszeichen 10′ bezeichnet, und in Fig. 2 der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Eine solche Aufladeeinrichtung 10, 10′ umfaßt eine Ladungswalze 12, 12′ mit einem inneren Me­ tallzylinder 13, 13′, der an seinen gegenüberliegenden Enden jeweils einen Wellenstummel 14 aufweist. Die beiden Wellenstum­ mel 14 sind in Schlitzen 15 eines Gehäuses 16 gelagert, wobei an jedem Schlitz eine Feder 17 mit einem Stift 18 an dem Gehäu­ se 16 befestigt ist. Diese Federn 17 ziehen die Ladungswalzen 12, 12′ nach unten, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist. Der innere Metallkern 13, 13′ ist von einem Mantel 28, 28′ aus einem elastischen, leitfähigen Material, wie z. B. Butadien-Acrylonitril umgeben.

Gegenüber der Ladungswalze 12, 12′ ist eine Erdungs­ walze 19 aus Metall, wie z. B. rostfreier Stahl, angeord­ net, die an den Enden zwei integrierte Wellenstummel 20 aufweist, die in Öffnungen 21 des Gehäuses 16 drehbar gelagert sind. Ein Blatt 22 ist zwischen der Ladungs­ walze 12, 12′ und der Erdungswalze 19 angordnet.

Neben der Aufladeeinrichtung 10 befindet sich eine Stromquelle 30, deren negativer Pol 32 mit einem der Wellenstummel 14 der Ladungswalze 12 und deren po­ sitiver Pol 34 mit einem der Wellenstummel 20 der Er­ dungswalze 19 elektrisch verbunden ist. Diese Strom­ quelle schafft eine elektrische Spannung zwischen der Ladungswalze 12 und der Erdungswalze 19, so daß eine elektrostatische Ladung auf das photoleitfähige Blatt 22 aufgebracht werden kann. Ein Zahnrad 36 ist auf einem der Wellenstummel 20 befestigt und kämmt mit einem anderen Zahnrad 38, das auf der Abtriebswelle 40 eines Motors 42 befestigt ist. Der Motor 42 verdreht die Wal­ ze 19, die ihrerseits die Ladungswalze 12 verdreht.

Wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, hat die Ladungs­ walze 12′ einen allgemein üblichen Mantel 28′ aus ela­ stischem, leitfähigem Material, der den Umfang des Me­ tallzylinders 13′ umgibt. Der Mantel 28′ ist am Metall­ zylinder 13′ befestigt, so daß er sich zusammen mit die­ sem verdreht. Der Metallzylinder 13′ und die Wellenstum­ mel 14 können durch eine spanabhebende Bearbeitung aus einem einzigen zylindrischen Metallkörper hergestellt werden. Es ist erkennbar, daß die Außenfläche 24′ des Kerns 13′ die Form eines geraden Zylinders hat, dessen Seitenflächen geradlinig sind, wobei die Dicke des leit­ fähigen Mantels 28 von einem Ende zum anderen gleich­ förmig ist. Es wurde gefunden, daß diese Ausbildung zu einer Aufladeeinrichtung 10′ führt, die bei geringen Temperaturen wegen der sich dadurch ergebenden hohen Widerstandes der Ladungswalze 12′ unwirksam ist. Es wurde beispielsweise gefunden, daß eine Ladungswalze 12′ der in Fig. 1 gezeigten Ausbildung bei 21°C einen Widerstand von ungefähr 100 Megaohm hat, während sie bei 32°C einen Widerstand von 20 Megaohm hat. Diese Zu­ nahme des Widerstandes bei geringen Temperaturen ver­ hindert ein ordnungsgemäßes Arbeiten der Ladungswalze 12′, weil die an der Berührungsfläche des Kopierpapiers 22 herrschende Spannung nicht ausreicht, um das Kopier­ papier 22 ausreichend aufzuladen. Eine Verringerung der Dicke des Mantels 28′ würde die Veränderung des Wider­ standes verringern und einen gleichförmigeren Wider­ stand bei Veränderungen der Umgebungstemperatur erge­ ben, ein solches Vorgehen würde aber zu anderen Pro­ blemen führen. Diese Probleme würden einen größeren Stromfluß infolge der verringerten Impedanz einschlie­ ßen.

Es wurde gefunden, daß die Veränderung des Wider­ standes im Mantel 28′ bei einer Veränderung der Umge­ bungstemperatur mit der in Fig. 2 gezeigten Ausbildung einer Ladungswalze 12 überwunden werden kann. Der Metall­ zylinder 13 hat an den Enden ein gekrümmtes Profil 26, so daß die Dicke des Mantels 28 an den Enden zunimmt. Noch wichtiger ist, daß sich ein verhältnismäßig dün­ ner Bereich des Mantels 28 nahezu über die gesamte Breite des Blattes 22 erstreckt.

Was das gekrümmte Profil 26 des Metallzylinders 13 der Ladungswalze 12 anbelangt, so kann dessen Radius 0,25 bis 0,46 cm betragen, wobei ein Radius von ungefähr 0,36 cm vorzuziehen ist. Es wurde gefunden, daß bei einer der­ artig ausgebildeten Ladungswalze 12 die sich ergebende veränderliche Dicke des leitfähigen Gummimantels 28 derart ist, daß die Ladungsfähigkeit der Ladungswalze 12 trotz Veränderungen der Umgebungstemperatur in einem brauchbaren Bereich bleibt.

Claims (6)

1. Ladungswalze zum gleichförmigen elektrostatischen Kon­ taktaufladen eines photoleitfähigen Aufzeichnungsmaterials, bestehend aus einem Metallzylinder, der an seinen gegenüberlie­ genden Enden je einen Wellenstummel aufweist und dessen Ober­ flächen bis zum Ansatz der Wellenstummel mit einem elastischen Mantel überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallzylinder (13) im Übergangsbereich zu jedem der Wellenstummel (14) anstelle einer ebenen Stirnfläche ein gekrümmtes Oberflächenprofil (26) auf­ weist und der Mantel (28) aus elastischem Material einen Kreis­ zylinder mit ebenen Stirnflächen bildet.

2. Ladungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gekrümmte Profil (26) einen Radius von 0,25 bis 0,46 cm hat.

3. Ladungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gekrümmte Profil (26) einen Radius von 0,36 cm hat.

4. Ladungswalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Mantel (28) elektrisch leitend ist und aus Butadien- Acrylonitril hergestellt ist.

5. Aufladeeinrichtung zum gleichförmigen elektrostatischen Aufladen eines Blattes mit einem in einem Gehäuse achsparallel, unter gegenseitiger Anlage drehbar gelagerten Walzenpaar aus einer Ladungswalze und einer Erdungswalze, zwischen denen das Blatt hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ladungswalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendet ist.

6. Aufladeeinrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine die Walzen (12, 19) gegeneinander pressende Ein­ richtung (17).