DE3414298A1 - Photoempfindliche trommel - Google Patents
Photoempfindliche trommelInfo
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Description
Anwaltsakte: 33 427
Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine photoempfindliche Trommel für eine Verwendung in der Elektrophotographie und betrifft
ferner ein bilderzeugendes Teil zum Ausbilden eines elektrophotographisehen Bildes. Insbesondere betrifft die
Erfindung eine photoempfindliche Trommel mit elastischem Kern, um welchen eine äußere Lage aus einer elastichen,
tragenden Auflage und einer photoempfindlichen, auf der tragenden Auflage ausgebildeten Auflage vorgesehen ist.
Eine übliche, herkömmliche photoempfindliche Trommel weist einen starren Träger und eine auf diesem ausgebildete,
photoempfindliche dünne Lage oder Schicht auf. Eine solche photoempfindliche Trommel ist drehbar in einem Gehäuse
eines Kopierers gehalten und wird mit einer konstanten Drehzahl in einer vorbestimmten Richtung angetrieben
und gedreht. Während eines Kopiervorgangs wird ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoempfindlichen
Schicht der Trommel ausgebildet, welches dann durch eine Entwicklungseinrichtung entwickelt und dadurch in ein
sichtbares Bild umgewandelt wird. Eine solche starre photoempfindliche Trommel weist jedoch die nachstehend
angeführten Nachteile auf.
Falls die Entwicklungseinrichtung so ausgeführt ist, daß eine Entwicklungsrolle als Entwicklerträger verwendet
ist, um einen Einkomponentenentwickler oder magnetischen Toner entlang einer vorbestimmten Bahn zu befördern, und
daß der Toner beispielsweise durch Reibung an der Entwicklungsrolle während eines solchen Transports auf eine
vorbestimmte Polarität geladen wird, wobei dann der auf diese Weise geladene Toner auf ein elektrostatisches,
latentes Bild auf der Trommel aufgebracht wird, wird
— ο "*
vorzugsweise eine Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle so dünn wie möglich ausgebildet, welche im Idealfall eine
Dicke hat, welche der Größe einer einzigen Tonerpartikel entspricht, damit die Tonerschicht gleichförmig geladen
wird. Wenn die auf der Entwicklungsrolle ausgebildete Tonerschicht dicker ist, ist es schwierig, eine Tonerschicht
zu haben, die in Richtung der Dicke gleichförmig geladen ist, so daß dann die Qualität eines sich ergebenden, sichtbaren
Bildes schlechter wird.
Um jedoch eine dünne Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle auszubilden, welche dann an ein elektrostatisches,
latentesBild auf der photoempfindlichen Trommel übertragen wird, um ein sichtbares Bild hoher Qualität zu erhalten,
muß der Toner auf der Entwicklungsrolle mit der Trommeloberfläche in Kontakt oder in eine Stellung gebracht werden,
die an einem gegenüberliegenden Bereich zwischen der Entwicklungsrolle und der photoempfindlichen Trommel mit
einem kleinen Zwischenraum bzw. in einem geringen Abstand von der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel angeordnet
ist. Wenn jedoch die photoempfindliche Trommel steif bzw. starr ist, ist es nicht leicht, die äußerst dünne Tonerschicht
auf der Entwicklungsrolle in Kontakt mit der Trommeloberfläche oder in eine Lage zu bringen, die in
einem geringen Abstand von der Oberfläche der photoempfindlichen
Trommel angeordnet ist. Wenn die photoempfindliche
Trommel und die Entwicklungsrolle mit Druck in Anlage gebracht werden oder sehr nahe voneinander angeordnet werden,
wirü, insbesondere wenn die Oberfläche der Entwicklungsrolle starr oder steif ist, wenn leichte Verformungen in
der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel oder der Entwicklungsrolle vorhanden sind oder deren Außendurchmesser
infolge von Herstellungstoleranzen etwas ungenau sind, ein verhältnismäßig großer Spalt zwischen der Trommel
und der Entwicklungsrolle ausgebildet oder die Entwicklungsrolle wird örtlich mit einer übermäßig großen
Kraft gegen die Trommel gedrückt, wodurch Beschädigungen
— *7 _
■; ■' 34H298
-7-an der Trommeloberflache hervorgerufen werden.
Es ist äußerst schwierig, die photoempfindliche Trommel
oder die Entwicklungsrolle mit einer so hohen Genauigkeit herzustellen, daß überall keine Oberflächenverformungen
oder Schwankungen im Außendurchmesser vorhanden sind. Um mit solchen Schwierigkeiten fertig zu werden, kann statt
einer starren, photoempfindlichen Trommel ein photoempfindliches
Bandjverwendet werden, gegen welches die Entwicklungsrolle
gedrückt wird, um den Toner auf der Entwicklungsrolle gleichförmig in Kontakt mit der Oberfläche des Bandes zu
bringen. Wenn ein photoempfindliches Band verwendet wird, müssen mindestens zwei Tragrollen vorgesehen sein, und
darüber hinaus wird der gesamt Aufbau komplizierter und da-
Tb durch teurer. Durch die Verwendung eines photoempfindlichen
Bandes anstelle einer Trommel können somit nicht alle Schwierigkeiten gelöst werden.
Durch die Erfindung sollen daher die vorstehend beschriebenen Nachteile herkömmlicher, photoempfindlicher Trommeln
beseitigt werden, und es soll eine photoempfindliche Trommel
geschaffen werden, welche in der Elektrophotographie verwendbar ist. Gemäß der Erfindung soll eine elastische,
nachgiebige photoempfindliche Trommel geschaffen werden,
mit welcher Bilder hoher Qualität hergestellt werden können, welche im Aufbau einfach ist und folglich auch leicht herzustellen
ist. Darüber hinaus soll gemäß der Erfindung eine elastische, nachgiebige.photoempfindliche Trommel geschaffen
werden, welche so aufgebaut ist, daß sie erforderlichenfalls nur örtlich verformt wird.
Gemäß der Erfindung ist dies bei einer photoempfindlichen,
in der Elektrophotographie verwendbaren Trommel durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
— fi —
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-δι Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines elektrophotographischen Kopiergeräts/
in welchem eine elastische, nachgiebige photoempfindliche Trommel gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung verwendet ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht der photoempfindlichen
Trommel, welche in dem Aufbau der Fig. 1 verwendet ist, wenn auf sie keine äußere
!5 .-· Kraft ausgeübt wird;
Fig. 3 einen Längsschnitt entlang einer Linie
III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang einer Linie
IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5 eine schematische Darstellung, in welcher die elastische, photoempfindliche Trommel
in unerwünschter Weise verformt ist;
Fig. 6 als Beispiel eine schematische Darstellung,
wie die äußere Schicht oder Lage der photoempfindlichen
Trommel verformt wird, wenn oQ eine äußere Kraft auf sie ausgeübt wird;
Fig. 7 als weiteresBeispiel eine schematische
Darstellung, wie sich der Kern der photoempfindlichen
Trommel ohne Außenschicht
oc verformt, wenn auf ihn eine äußere Kraft
ausgeübt wird;
Fig. 8 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche dem Fall
derFig. 4 ähnlich ist, und
Fig. 9 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Kopiergeräts, in welchem
eine elastische, photoempfindliche Trommel gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung verwendet ist.
In Fig. 1 ist schematisch der Gesamtaufbau eines elektrophotographisehen
Kopiergeräts dargestellt, in welchem eine elastische, nachgiebige photoempfindliche Trommel 1 gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung verwendet ist. Wie dargestellt,
hat die-photoempfindliche Trommel 1 einen zylindrischen
Kern 3, welcher/aus einem elastischen Material hergestellt ist und auf einer starren Welle 2 getragen ist,
welche ihrerseits drehbar in einem (nicht dargestellten) Gehäuse oder Hauptrahmen des Kopiergeräts gehaltert ist,
und eine hülsenförmige Außenschicht oder -lage 4, welche
um die äußere Umfangsflache des Kerns 3 vorgesehen ist.
In dem dargestellten Beispiel ist der zylindrische Kern 3 fest an der Welle 2 befestigt, welche mit einer (nicht
dargestellten) Antriebseinrichtung verbunden ist, damit sie mit einer konstanten Drehzahl in einer vorbestimmten
Richtung angetrieben und gedreht wird. Wie im einzelnen später noch beschrieben wird, verformt sich die Oberfläche
der photoempfindlichen Trommel 1, wenn auf sie eine äußere
Kraft ausgeübt wird; ohne das Vorhandensein einer solchen äußeren Kraft sind jedoch die äußeren Umfangsflächen des
elastischen Kerns 3 und der Außenschicht 4 zylindrisch und konzentrisch zu der Drehachse der Welle 2, wie in Fig.
2 und 3 dargestellt ist.
Wie deutlich in Fig. 4 dargestellt ist, weist die äußere Lage oderSchicht 4 eine tragende Schicht oder Lage 5 und
eine photoempfindliche Schicht oder Lage 6 auf, welche
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beispielsweise durch Auftragen auf der Oberfläche der tragenden Schicht 5 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei der photoempfindlichen
Lage auf der herkömmlichen, photoempfindlichen Trommel kann die photoempfindliche Lage oder Schicht
6 aus einem anorganischen oder organischen, photoleitfähigen Material, wie beispielsweise OPC (einem organischen
Photoleiter), Zinkoxyd, Selen und verschiedenen amorphen Materialien, gebildet sein. Die tragende Schicht oder Lage
5 kann beispielsweise aus einem elastisch verformbaren Material, wie einer dünnen Metallplatte gebildet sein, oder
ähnlich wie bei der herkömmlichen Trommel hat die tragende Schicht 5 bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform eine
spezifische elektrische Leitfähigkeit (normalerweise einen
spezifischen elektrischen Widerstand von 10/X cm oder weniger)
Der elastische Kern 3 kann beispielsweise aus einem Nichtschaumstoffmaterial,
wie Kautschuk oder Gummi, oder aus einem entsprechenden Schaumstoffmaterial einschließlich
Schaumstoff gebildet sein. Da die photoempfindliche Trommel 1 die elastisch verformbare Außenschicht und den elastischen
Kern 3 aufweist, kann sich die Oberfläche der Trommel 3 in entsprechender Weise örtlich verformen, wenn auf sie
eine äußere Kraft ausgeübt wird.
Während eines Kopiervorgangs wird die photoempfindliche
Trommel 1 durch eine (nicht dargestellte) Antriebseinrichtung
angetrieben und dreht sich dadurch im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 angezeigt ist. Ähnlich wie im Falle eines
normalen elektrophotographischen Kopiergeräts wird, wenn die photoempfindliche Trommel 1 angetrieben wird und sich
dreht, die photoleitfähige Schicht 6 durch einen Koronalader 7 mit einervorbestimmten Polarität gleichförmig geladen,
und der auf diese Weise geladene Teil der Schicht wird dann in einem Belichtungsbereich C mit einem Lichtbild
8 einer (nicht dargestellten ) Vorlage belichtet, so daß auf der Schicht 6 entsprechend dem Muster des auf
diese Weise aufgebrachten Lichtbildes ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt wird.
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Die Entwicklungseinrichtung 9 weist eine Entwicklungsrolle
10 auf, welche entsprechend angetrieben und dadurch entgegen demUhrzeigersinn gedreht wird, wie durch einen Pfeil
A angezeigt ist, und auf deren Umfangsfläche eine dünne
Schicht 11 aus Toner (einem Einkomponentenentwickler) ausgebildet ist, der von einem (einem nicht dargestellten)
Behälter zugeführt worden ist. Die dünne Tonerschicht
11 wird dann in der Richtung A auf der äußeren Umfangs-
flache der Rolle 10 befördert, wenn diese (10) angetrieben
und gedrehtwird. Der die Schicht 11 bildende Toner wird dann beispielsweise durch den Kontakt mit der Entwicklungs
rolle auf eine vorbestimmte Polarität (normalerweise auf eine Polarität, welche der Polarität einer gleichförmigen
Ladung auf der photoempfindlichen Schicht 6 entgegengesetzt
ist) geladen. Die Tonerschicht 1.Ϊ auf der Entwicklungsrolle
10 ist extrem dünn, und liegt in der Größenordnung von ein oder zwei Tonerpartikeln mit einem Durchmesser
von 5 bis 10 Mikrons, und folglich kann die Tonerschicht 11 in der gesamten Dicke gleichförmig geladen
2Q werden.
Wenn der Toner in einen gegenüberliegenden Bereich zwischen der photoempfindlichen Trommel 1 und der Entwicklungsrolle
10 gebracht wird, kommt der geladene Toner auf der Ent-Wicklungsrolle
10 in Kontakt mit der Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1, wodurch der Toner entsprechend
dem Lademuster eines elektrostatischen, latenten Bildes auf der Trommel selektiv an die Trommel 1 übertragen
wird, um daslatente Bild sichtbar zu machen. In diesem Fall wird dann die Entwicklungsrolle 10 gegen die elastische
Trommel 1 gedrückt, und folglich werden der Teil der Trommel 1, welcher mit der Rolle 10 in Anlage kommt, wobei
die Tonerschicht 11 dazwischen angeordnet ist, wie bei B angezeigt ist, und deren Umgebung in Form einer Beule
oder Vertiefung elastisch verformt. Aus diesem Grund kann, obwohl die Tonerschicht 11 auf der Entwicklungsrolle 10
extrem dünn ist, diese sicher mit der Oberfläche der
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-12-photoempfindlichen Trommel 1 in Anlage gebracht werden.
Um den Toner zu halten, der an die äußere Umfangsflache
der Entwicklungsrolle 10 angezogen worden ist, kann die Entwicklungsrolle 10 in Form einer Hülse ausgebildet
sein, wobei im Innern einer derartigen hülsenförmigen Entwicklungsrolle ein oder mehrer Magnete vorgesehen sind.
Der Toner kann jedoch auch dadurch transportiert werden, daß er infolge einer Reibung zwischen der Oberfläche der
Rolle 10 und dem Toner an der äußeren Umfangsflache der Rolle 10 angezogen ist. In dem zuerst erwähnten Fall muß
der Toner ein magnetisches Material enthalten, während in dem zweiten Fall der Toner an sich nicht magnetisch
sein kann. Wenn Magnete im Inneren der hülsenförmigen Ent-Wicklungsrolle angeordnet sind, können die Magnete statt
der Rolle gedreht werden, oder sowohl die Magnete als auch die Rolle kann in Drehbewegung versetzt werden, wobei die
Drehrichtung der Magnete und der Rolle beliebig eingestellt werden kann.
Das auf der Trommel 1 entwickelte Bild wird dann an ein Transferpapier 12, welches mit der Oberfläche der Trommel
1 in Anlage gebracht wird, mittels eines Bildtransfer-Koronaladers
13 übertragen. Das Transferpapier 13 wird dann beispielsweise mittels eines Trennkoronaladers 14
von der Oberfläche der Trommel 1 getrennt. Natürlich kann statt des Trennkoronaladers 14 oder zusätzlich zu diesem
auch eine (nicht dargestellt) Trennklaue vorgesehen sein, mit welcher das Transferpapier von der Oberfläche der
Trommel 1 getrennt werden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Bereich D ein Trenn- und Übertragungsbereich,
wie oben ausgeführt ist.
Der Resttoner, der auf der Umfangsflache der Trommel 1
nach einer Bildübertragung verbleibt, wird mittels einer Reinigungsschneide 15 entfernt, deren spitzes Ende gegen
die Umfangsflächeder Trommel 1 gedrückt wird, wie in Fig.1
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dargestellt ist. Danach wird die ümfangsflache der Trommel
1 mittels einer Entladungseinheit 20 entladen. Selbstverständlich kann statt der Reinigungsschneide, wie sie vorstehend
beschrieben ist, auch eine magnetische Reinigungsbürste oder eine Fellbürste verwendet werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, verformt sich die photoempfindliche
Trommel 1 örtlich, wenn sie durch die Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 gedrückt wird; die
Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 sind so angeordnet, daß eine derartige Verformung innerhalb
einerelastischen Verformungsgrenze verbleibt. Um den Tonerfilm auf der Entwicklungsrolle 10 gleichförmig und
fest mit der photoempfindlichen Trommel 1 in Anlage zu bringen, kann die Verformung ( Δ Z) der Ümfangsflache
der Trommel 1 in radialer Richtung durch die Entwicklungsrolle 10 von 0,1mm bis 0,5mm reichen, und die Verformung
(Δζ1) durch die Reinigungsschneide 15 kann auch auf 0,5mm
oder weniger eingestellt werden. Wenn statt der Reinigungsschneide 15 eine magnetische oder Fellbürste verwendet
wird, ist die Verformung der Oberfläche der Trommel 1 kleiner.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung kann die Umfangsfläche
der Trommel 1 in Form einer Beule oder Vertiefung elastisch verformt werden, und somit kann die Entwicklungsrolle
10 gegen die Trommel 1 gedrückt werden, um die Oberfläche der Trommel 1 in radialer Richtung örtlich
und elastisch zu verformen. Selbst wenn die Ümfangsflachen
der photoempfindlichen Trommel 1 und der Entwicklungsrolle
10 bezüglich ihrer Dreh- oder Mittelachsen etwas exzentrischsind, gibt es infolge von Herstellungstoleranzen
Schwankungen in den Außendurchmessern,oder die Oberfläche der Entwicklungsrolle 10 ist steif, so daß keine Beschädigungen
an der Oberfläche der Trommel 1 und der Entwicklungsrolle 10 hervorgerufen werden, und der Toner auf der Entwicklungsrolle
10 kann sicherer sowie zuverlässiger als
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bei dem herkömmlichen Aufbau mit der Trommel 1 in Anlage gebracht werden. Somit kann dadurch verhindert werden, daß
die Qualtität eines entwickelten Bildes infolge eines großen Spaltes zwischen dem Toner auf der Entwicklungsrolle 10
undder Oberfläche der Trommel 1 schlechter wird. Wenn jedoch ein solcher Aufbau gewählt ist, daß die Entwicklungsrolle 10 nicht gegen die Oberfläche der Trommel 1 gedrückt
wird, da dazwischen der Toner angeordnet ist, sondern gegenüber der Oberfläche derTrommel 1 mit einem kleinen Spalt
dazwischen angeordnet ist, kann dadurch verhindert werden, daß der Abstand zwischen der Entwicklungsrolle 10 und der
Oberfläche derTrommel 1 zu groß wird. Wenn die Trommel 1 und die Entwicklungsrolle 10 nahe beieinander angeordnet
sind, verformt sich, selbst wenn sie teilweise miteinander in Berührung kommen, wobei der Toner dazwischen angeordnet
ist, die Trommel 1 örtlich elastisch, und es besteht keine Gefahr, daß es entweder zu einer Beschädigung an der Trommel
1 oder an der Entwicklungsrolle 10 kommt.
Wenn die Oberfläche der photoempfindlichen Trommel 1
elastisch verformbar ausgeführt ist, wie oben beschrieben ist, können hervorragende Ergebnisse beim Sichtbarmachen
des elektrostatischen, latenten Bildes erhalten werden. Wenn sich jedoch die Trommel 1 nicht nur an den Oberflächenteilen
einschließlich des Oberflächenbereichs, wo die äußere Kraft ausgeübt wird, und in dered(ümgebung verformt, sondern
auch andere Oberflächenteile unterem Einfluß der ausgeübten
äußeren Kraft verformt werden, wie schematisch in Fig. 5 dargestelltist, dann ergibt sich ein Fall, welcher für die
Ausbildung eines Bildes auf der Trommel 1 oder auf dem Transferpapier nicht vorzuziehen ist. Das heißt, wie ebenfalls
vorstehend schon beschrieben, kann, wenn sich der Teil der Oberfläche der Trommel 1, welcher in dem Entwicklungsbereich
C angeordnet ist, verformt, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein Bild in diesen Bereich C nicht richtig
ausgebildet werden. Außerdem ändert sich, wenn Koronaeinheiten 13 und 14 als übertragungs- bzw. Trenneinrichtungen,
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wie in der dargestellten Ausführungsform verwendet werden, wenn sichdie Oberfläche der Trommel in dem Übertragungsund
Trennbereich D ungleichmäßig verformt, der Abstand von Koronadrähten 13a und 14a zu der Oberfläche der Trommel 1,
so daß ein entwickeltes Bild nicht richtig übertragen werden kann und dadurch Störungen in dem Bild auf dem Übertragungspapier
hervorgerufen werden können, oder daß Transferpapier 12 nicht von der Trommel getrennt wird. Um hiermit
fertig zu werden, ist die Trommel 1 so ausgeführt, daß sie nur an einer Stelle, wo die äußere Kraft ausgeübt wird, und
in deren Nähe verformbar ist, während der übrige Teil faktisch unverändert bleibt. Selbst wenn sich der andere
Teil unter dem Einfluß der ausgeübten äußeren Kraft ändert, sollte vorzugsweise die Verformung in radialer Richtung
derTrommel auf höchstens 0,1 bis 0,5mm begrenzt sein.
Wie oben ausgeführt ist gemäß der Erfindung eine Kombination aus dem zylindrischen Kern 3 und der äußeren Schicht
4 so ausgeführt, daß, wenn äußere Kräfte auf die Umfangsfläche der Trommel 1 mittels der verschiedenen f den Kopierprozeß
durchführenden Einrichtungen, die um die Trommel 1 herum angeordnet sind, ausgeübt werden, nur die Teile der
Oberfläche der Trommel 1, auf welchen die äußeren Kräfte
ausgeübt werden, verformt werden, während die restlichen Teile faktisch nicht geändert werden.
In Fig. 6 ist die zylindrische.äußere Lage 4 dargestellt,
wenn sie von dem Kern 3 abgenommen ist. Es sallen nunmehr zwei einander gegenüberliegend angeordnete Druck ausübende
Teile 16 diametral gegen die zylindrische äußere Lage 4 gedrückt werden, um auf diese eine äußere Kraft F auszuüben,
wodurch dann die Teile, auf welche die äußere Kraft Fs ausgeübt wird, elastisch um Δ Ζ verformt werden, was
einer Verformung entspricht, die hervorgerufen wird, wenn die Trommel 1 zusammengedrückt wird. Wenn die zylindrische
äußere Schicht 4 beispielsweise aus Metall gebildet ist, verformt sich in diesem Fall die zylindrische äußere
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Schicht 4, auf welche die externe Kraft FA ausgeübt wird, im ganzen, wie durch eine strichpunktierte Linie in Fig.
angezeigt ist, so daß deren Querschnittsform normalerweise elliptisch wird. Wenn die äußere Kraft FA entfernt wird,
kehrt die äußere Schicht 4 in ihre ursprüngliche zylindrische Form zurück.
In Fig. 7 ist der elastische, zylindrische Kern 3 dargestellt, der auf der Welle 2 befestigt ist, und von welchem
die äußere Schicht 4 entfernt ist. Obwohl es im einzelnen nicht dargestellt ist, ist im Falle der Fig. 7 die Welle
2 an ihren beiden Enden fest gehaltenjund ein Druck ausübendes
Teil 16 wird in radialer Richtung nach innen gegen den Kern 3 gedrückt, um eine äußere Kraft FB auszuüben, damit
der Teil, an welchem die äußere Kraft FB ausgeübt wird, verformt und um den gleichen Betrag Z wie im Falle der
Fig. 6 zusammengedrückt wird. Da in diesem Fall der Kern 4 aus einem elastischen Material, wie einem Nichtschaumstoffmaterial,
nämlich Gummi oder Kautschuk,oder einem Schaummaterial
hergestellt ist, verformt sich der Kern 4 nur an der Stelle, an welcher die äußere Kraft F ausgeübt wird,
und in deren Nähe, während der übrigeTeil im wesentlichen unverändert bleibt. In diesem Fall sollten die Kräfte F
und F_, welche erforderlich sind, um die äußere Schicht 4
bzw. den Kern 3 um ΔΖ zu verformen, vorzugsweise der Bedingung
genügen, daß F gleich oder kleiner als F und
A B
vorzugsweise F kleiner als F ist. Oder anders ausgedrückt,
A B
we^nn die Ausführung so ist, daß die äußere Schicht 4 leichter
elastisch verformbar ist als der Kern 3, verformt sich, wenn eine äußere Kraft auf einen kombinierten Aufbau
zwischen einer solchen äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 ausgeübt wird (Fig. 1),die äußere Schicht 4 entsprechend
dem Kern 3, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und die Trommel 1 verformt sich nicht im ganzen, wie in Fig. 5 dargestellt
ist. Wenn dagegen die Kräfte FA und Fß, die auf die Trommel
1 ausgeübt werden^amit sie um den Betrag Δ Ζ verformt wird,
so gewählt sind, daß FA größer als Fß ist, dann verformt
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sich die Trommel 1 sehr wahrscheinlich so, wie in Fig. 5 dargestellt ist.
Wenn somit der Belichtungsbereich, der Transferbereich und
der Trennbereich an den Teilen der Oberfläche der Trommel 1 angeordnet werden, wo faktisch keine Verformung stattfindet,
sind, selbst wenn äußere Kräfte ausgeübt werden, die vorstehend beschriebenen Nachteile verhindert und ergeben
sich nicht. Selbst wenn in der bevorzugten Ausführungsform eine Verformung in der radialen Richtung der
Trommel 1 an den Teilen der Oberfläche der Trommel 1 stattfindet, die in den Belichtungs-Transfer- und Trennbereichen
festgelegt sind, kann die Größe einer solchen Verformung auf 0,5mm oder weniger begrenzt werden.
Um der vorstehend angeführten Bedingung zu genügen, daß F gleich oder kleiner als F ist, kann die äußere Schicht
oder Lage 4 oder genauer gesagt, die tragende Lage 5 aus einem Material, wie Nickel, rostfreiem Stahl oder Aluminium
hergestelltwerden. In diesem Fall haben Nickel und rostfreier Stahl eine verhältnismäßig hohe Haltbarkeit und einen
verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul; wenn somit diese Materialien bei der tragenden Schicht 5 verwendet werden,
ist deren Dicke vorzugsweise 100 Mikron oder weniger.
Wenn die Dicke größer als 100 Mikron ist, ist es schwierig, die äußere Schicht oder Lage 4 zu verformen, ohne
daß did[auf die Trommel 1 auszuübende, äußere Kraft größer
wird,undfolglich ist die Materialauswahl für den Kern 3,
um die Beziehung beizubehalten, daß F gleich oder größer als Fx. ist, begrenzt, damit die photoempfindliche Trommel
1 nicht in unerwünschterweise verformt wird, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn dagegen die tragende
Lage 5 der äußeren Schicht 4 aus Aluminium hergestellt ist, ist sie, da Aluminium eine geringere Haltbarkeit und
einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als Nickel oder rostfreier Stahl j vorzugsweise etwas dicker, und es hat sich
empirisch herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, die
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Dicke auf 200 Mikron oder weniger einzustellen. Obwohl vorzugsweise die tragende Schicht 5 so dünn wie möglich gemacht
wird, wie vorstehend ausgeführt ist, sollte vorzugsweise auch die äußere Schicht 4 wieder vollständig in ihre
ursprüngliche f zylindrische Form zurückkehren, wenn die
äußere Kraft entfernt wird, so daß durchaus gesagt werden kann, daß die Dicke der tragenden Schicht 5 nicht so dünn
eingestellt werden soll, daß eine plastische Verformung stattfindet, was für ein Material auch gewählt wird, um die
tragende Schicht 5 auszubilden.
Wenn die tragende Schicht 5 der äußeren Lage 4 aus einem Material hergestellt wird,das aus den vorstehend erwähnten
Materialien ausgewählt ist, und wenn deren Dicke vorzugsweise ebenfalls in dem vorstehend erwähnten Bereich eingestellt
ist, kann das Material für den Kern 3, welches der Bedingung genügt, daß F gleich oder kleiner als F
ist, aus einer großen Vielfalt ausgewählt werden, einschließlich einemgewöhnlichen Nichtschaum-Gummi oder
-Kautschuk undeinem entsprechenden Schaummaterial. Vorzugsweise wird natürlich ein entsprechendes Material mit einem
gewissen Härtegrad gewählt, um eine gewünschte elastische Verformung zu erhalten, so daß, wenn die äußere Kraft auf
den Kern 3 ausgeübt wird, wie in Fig. 7 dargestellt wird, eine Verformung nur an der Stelle, wo eine äußere Kraft
ausgeübt wird, und in deren unmittelbaren Nähe stattfindet, und an irgendeinem anderen Teil praktisch keine Verformung
stattfindet; ferner wird ein Material mit einem bestimmten Elastizitätsgrad ausgewählt, damit der elastische Kern 3
in seine ursprüngliche zylindrische Form zurückkehrt, wenn die äußere Kraft entfernt wird, und dadurch verhindert
wird, daß eine plastische Verformung stattfindet, selbst wenn die äußere Kraft auf den Kern über einen langen Zeitabschnitt
ausgeübt wird.
Bei Versuchen wurden hervorragende Ergebnisse erzielt, wobei der Kern 3 aus Polyurethan-Schaummaterial hergestellt
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war, das als "micro cell rubber" (eingetragenes Warenzeichen) bezeichnet wird und von der US-Firma Rodgers hat
gestellt wird. Dieses Material hat eine Härte von 20°, wenn mit dem Kautschuk-Härtemesser-JIS (Japansiche Industrie
Norm) Type C gemessen worden ist. Das Material " micro cell rubber" wurde auf 50% seiner Dicke zusammengepreßt,
und dieser Zustand wurde bei einer Temperatur von 700C (158°F) über 22h aufrechterhalten/ danach wurde der Druck
entfernt, und es verblieb eine dauernde Verformung von 10%. «Jedoch ist eine solche dauernde Verformung im Vergleich
zu einer dauernden Verformung von gewöhnlichem Schaumstoffmaterial, welche bei annähernd 30% liegt, bedeutend kleiner,
so daß das Material "micro cell rubber" als Material für den Kern 3 besonders geeignet ist.
Als weitere Ausführungsform wurde der Zylinder 4, der eine
Nickelhülse von 50 Mikron als tragende Schicht aufweist, auf den zylindrischen Kern 3 aus "micro cell rubber"-Material
aufgebracht. Indiesem Fall wurde der äußere Durchmesser des zylindrischen Kerns 3 vor dem Aufbringen 1mm
größer eingestellt als der Innendurchmesser des Zylinders 4, und der zylindrische Kern 3 wurde nach dem Aufbringen entlang
seiner ganzen Umfangsflache in radialer Richtung um
0,5mm zusammengedrückt, um die Trommel 1 auszubilden. Die auf diese Weise hergestellte Trommel wurde dann in ein
Kopiergerät eingesetzt, wie in Fig. 1 dargestellt,und untersucht, um vorzugsweise ihre Verformbarkeit herauszufinden,
wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform wurde das Material "micro cell rubber" mit einer Härte von 5° (Type C) für
den zylindrischen Kern 3 verwendet, und die Nickelhülse 5 wurde um 25 Mikron dünner gemacht, um dadurch ihre Verformbarkeit
zu erhöhen. Auch diese Ausführungsform wurde in entsprechender Weise verformt, wie in Fig. 1 dargestellt.
Die Härte des Kerns 3 kann erniedrigt werden, indem die
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Hülse 5 dünner gemacht wird; wenn jedoch diese Härte übermäßig
erniedrigt wirde, muß auch die Hülse 5 sehr viel dünner gemacht werden, so daß durchaus die Möglichkeit besteht/
daß eine plastische Verformung stattfindet. Wenn dagegen die Härte des Kerns 3 zu hoch eingestellt wird,
wird es schwierig, die Trommel 1 zu verformen. Es hat sich daher unter praktischen Gesichtspunkten als vorteilhaft
herausgestellt, die Härte (Type C) des Kerns 3 im Bereich zwischen etwa 5° und 50° einzustellen.
10
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde
eine Metallhülse für die tragende Lage 3 verwendet; es kann jedoch auch irgendein anderes Material verwendet
werden, wie beispielsweise ein elektrisch leitfähiger Kautschuk. Ferner wurde die Trommel 1 in der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform aus dem zylindrischen Kern
und der äußeren Schicht 4 hergestellt. Solange jedoch die geforderte Verformung an der Oberfläche der Trommel 1 erhalten
werden kann, können in angemessener Weise zusätzliehe Schichten vorgesehen werden. Außerdem kann,statt
die äußere Schicht 3 als eine Kombination der tragenden Schicht 5 und der photoleitfähigen Schicht 6 auszubilden,
wie oben beschrieben ist, eine Zwischenschicht 17 aus elektrisch leitfähigem Material mit einem spezifischen,
elektrischen Widerstand von beispielsweise 10 .Stem oder
weniger vorgesehen werden, die zwischen der tragenden Schicht 5 und der photoleitfähigen Schicht 6 angeordnet
ist, wie in Fig.8 dargestellt ist, wodurch dann verhindert werden kann, daß die Empfindlichkeit der photoleitfähigen
Schicht 6 schlechter wird. Die Zwischenschicht 17 kann durch Bedampfen mit Aluminium auf die tragende Schicht 5
aufgebracht werden, oder es kann irgendein anderes entsprechendes .anorganisches oder organisches Material verwendet
werden.
Bekanntlich muß, um ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoempfindlichen Trommel 1 zu erzeugen, die
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34H298
tragende Schicht 5 oder die Zwischenlage 17 mit Erde verbunden sein. Hierzu kann die tragende Schicht 5 oder die
Zwischenlage 17 über einen entsprechenden (nicht dargestellten) Leiter mit Erde verbunden sein, ohne daß dadurch
die beabsichtigte Verformung der Trommel 1 beeinträchtigt wird. In einem derartigen Fall kann die Welle 2 aus einem
elektrisch leitenden Material hergestellt sein,und die
tragende Schicht 5 oder die Zwischenlage 17 kann über die elektrisch leitende Welle 2 und einen Leiter, wie einen
feinen Draht oder eine Folie, welche die Welle 2 mit der tragenden Schicht 5 oder der Zwischenlage 17 verbindet,
mit Erde verbunden werden,wobei ein derartiger Leiter verformbar in den Kern 3 eingebettet werden kann. Wenn dagegen
der Kern 3 aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie elektrisch leitfähigem Gummi hergestellt ist, kann die
Zwischenlage 17 oder die tragende Schicht 5 mit der Erde verbunden sein, ohne daß der vorerwähnte feine Draht oder
die Folie verwendet wird. Ferner kann, wenn die Zwischenschicht 17 aus elektrisch leitfähigem Material mit Erde
verbunden ist, die tragende Schicht 5 beispielsweise aus einem Isoliermaterial, wie elektrisch isolierendem Kautschuk,
hergestellt sein.
Die äußere Schicht 4 kann auf den Kern 3 geklebt sein; jedoch kann, wie später noch im einzelnen beschrieben wird,
die äußere Schicht 4 auch abnehmbar auf dem Kern 3 angebracht sein. In dem letzteren Fall können dann die äußeren
Schichten oder Lagen in vorteilhafter Weise ersetzt werden.
Nunmehr wird anhand von Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben, bei welcher
die äußere Schicht oder Lage 4 abnehmbar auf dem zylindrischen Kern 3 angebracht ist. Da die Ausführungsform der
Fig. 9 in vieler Hinsicht der Ausführungsform der Fig. 1 entspricht, sind für die Bezeichnung der gleichen Teile
auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. In dieser Ausführungsform kann jedoch die äußere Schicht 5 in der vor-
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gesehenen Lage einfach dadurch angebracht werden, daß sie auf den zylindrischen Kern 3 aufgebracht wird, um ohne
weiteres von demKern 3 abegenommen werden kann. Obwohl die äußere Schicht 4 leicht an dem Kern 3 angebracht werden
kann, muß dafür Sorge getragen werden, daß sich die äußere Schicht 5 während des Betriebs nicht bezüglich des Kerns 3
bewegt. Wenn eine solche Relativbewegung stattfände, würde die Güte eines Bildes auf der Oberfläche der Trommel 1
sehr wahrscheinlich schlechter. Insbesondere in dem in Fig.
9 dargestellten Kopiergerät sind die Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 um den Umfang angeordnet und
werden gegen die Trommel 1 gedrückt. Infolge Reibung zwischen der Umfangsfläche der Trommel 1 und jeder dieser
beiden Einrichtungen werden dann äußere Kräfte F1 und F„
erzeugt, welche tangential auf die Trommel 1 wirken, und durch welche die äußere Schicht 4 bezüglich des Kerns 3
bewegt oder gedreht werden könnte.
Beispielsweise übt die Reinigungsschneide 15, die beispielsweise
aus Kautschuk oder Gummi hergestellt ist, eine Andrückkraft von 1 bis 3 kg auf die Oberfläche der Trommel 1
aus, und folglich wird eine dernentsprechende Reibungskraft
auf dieTrommel 1 ausgeübt. Jedoch ist die Kraft, welche durch die Entwicklungsrolle 10 auf die Trommel ausgeübt
wird, normalerweise kleiner als die durch die Schneide 10 ausgeübte Kraft, so daß sie im Vergleich zu der von der
Schneide 15 ausgeübten Kraft so klein gemacht werden kann, daß sie vernachlässigbar ist. Wenn statt des Trennladers
15 oder zusätzlich zu diesem ein Trennklaue verwendet wird, übt eine derartige Klaue eine äußere Kraft auf die Trommel
1 aus. Unter diesen Umständen sollte vorzugsweise minde stens eine der folgenden Ausführungen verwendet werden.
(1) Die Reibungskoeffizienten der inneren Umfangsfläche
der äußeren Schicht 4 und der äußeren Umfangsfläche des
Kerns 3 werden größer gemacht, um dadurch eine Relativbewegung zwischen der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3
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34H298
-23-zu erschweren.
(2) Der Außendurchmesser des Kerns 3 wird vor einem Festsitz größer eingestellt als der Innendurchmesser
der äußeren Schicht 4, so daß", wenn die äußere Schicht 4 auf den Kern 3 aufgebracht wird, der Kern 3 in radialer
Richtung nach innen um einen vorbestimmten Betrag entlang einer gesamten Umfangsflache zusammengedrückt
wird, so daß dann dessen Rückkraft ausgenützt wird, um einen Schlupf zwischen den beiden zu verhindern.
Da der Kern 3 aus einem elastischen Material, wie Kautschuk oder Schaumstoff hergestellt ist, ist dessen Reibungskoeffizient
groß, und folglich kann die unter (1) angeführte Ausführung leicht erhalten werden. Da jedoch der Kern 3
aus elastischem Material leicht in radialer Richtung elastisch zusammengedrückt werden kann, kann der Festsitz
zwischen dem Kern 3 und der äußeren Schicht 4 leicht erreicht werden, wodurch dann ein zusammengedrückter Randbereich
in dem Kern 3 geschaffen ist, wie unter (2) ausgeführt ist. Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Aufbaus
und durch ein Einhalten der Bedingung, daß eine Summe aus den Tangentialkräften £* F, welche auf die Trommel
1 durch die äußeren Kräfte wirken, welche durch die verschiedenen Behandlungseinrichtungen des Kopiergeräts ausgeübt
werden (^ F = F. + F in der in Fig. 9 dargestellten
Ausführungsform ) kleiner als eine Reingungskraft f
zwischen der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 ist, kann verhindert werden, daß es zu einer Relativbewegung zwisehen
der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 kommen kann.
Ende der Beschreibung
Claims (19)
1. Photoempfindliche Trommel für eine Verwendung in der
Elektrophotographxe, gekennzeichnet durch einen zylindrischen FCern (3) aus einem elastischen
Material, und
eine äußere Schicht (4), die um eine äußere Umfangsflache
des Kerns(3) vorgesehen ist und die eine tragende Schicht (5) und eine auf dieser ausgebildeten, photoempfindlichen
Schicht (6) aufweist, wobei die äußere Schicht{4) und der Kern so ausgeführt sind, daß sich die Trommel nur an einer
Stelle, an welcher eine äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren unmittelbaren Nähe verformt, während der übrige
Teil praktisch unverändert erhalten bleibt.
2. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kraft durch eine der Behandlungseinrichtungen
(9,15) ausgeübt wird, welche um die Trommel zur Durchführung eines elektrophotographisehen Prozesses
angeordnet sind.
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3. Tronunel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe einer Verformung (Az) , die durch Ausüben der äußeren Kraft in radialer Richtung der Trommel
hervorgerufen worden ist, innerhalb eines elastischen
B Grenzwerts des verwendeten elastischen Materials erhalten wird.
4. Trommel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe der Verformung (Δ.Ζ) 0,5mm oder kleiner
ist.
5. Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn Kräfte (F und F) erforderlich sind, um
dieselbe Verformung in der radialen Richtung bei der äußeren Schicht (5) und bei dem Kern (3) gesondert zu Erhalten,
die äußere Schicht (4) und der Kern (3) entsprechend ausgeführt sind, damit sie einer Beziehung genügen, daß die
Kraft F gleich oder kleiner als die Kraft F ist.
6· Trommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Schicht (4) eine Zwischenschicht (17) aufweist, die zwischen der tragenden Schicht (5) und
der photoempfindlichen Schicht (6) vorgesehen ist.
7. Trommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht (17) aus einem elektrisch leitenden oder leitfähigen Material hergestellt ist.
8. Photoleitfähige Trommel für eine Verwendung in der
Elektrophotographie, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen zylindrischen Kern (3) aus einem elastischen Material, und eine äußere Hülse (4), die auf der äußeren Umfangsflache
des Kerns (3) vorgesehen ist, wobei die äußere Hülse (4) eine photoempfindliche Schicht (5) aufweist und abnehmbar
auf dem Kern (3) gehaltert ist.
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9. Trommel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß wenn eine Summe von Tangentialkräften, welche infolge der ausgeübten äußeren Kräfte auf die äußere Hülse
(4) wirkt,mitt£F bezeichnet wird, und eine Reibungskraft,
die zwischen demKern (3) und der äußeren Hülse (4) wirkt, mit f bezeichnet ist, die äußere Hülse (4) auf dem
Kern (3) sitzt, wenn eine Beziehung eingehalten ist, daß f größer als.Si F ist, wodurch dann verhindert werden kann,
daß sich die äußere Hülse (4) infolge einer Ausübung der äußeren Kräfte bezüglich des Kerns (3) dreht.
10. Photoempfindliche Trommel für eine Verwendung inder
Elektrophotographie, insbesondere nach Anspruch !,gekennzeichnet
durch
-^
einen zylindrischen Kern (3) aus elastischem Material und
eine äußere Schicht (4), die um eine äußere Umfangsflache
des Kerns (3) herum vorgesehen ist und eine elastisch verformbare, tragende Schicht (5) sowie eine auf dieser
ausgebildeten, photoleitende Schicht (6) aufweist.
11. Trommel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die tragende Schicht (5) aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
12. Trommel nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η-zeichnet,
daß die tragende Schicht (5) aus Nickel hergestellt ist.
13. Trommel nach einemder Ansprüche 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die tragende Schicht
(5) 100 Mikron dick oder dünner ist.
14. Trommel nach Anspruch 10, dadurch g ek e η nzeichnet,
daß di>
minium hergestellt ist.
minium hergestellt ist.
zeichnet, daß die tragende Schicht (5) aus AIu-
- 4
;. ■·..-■■■ ■;;.■■■: 3au298
15. Trommel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die tragende Schicht (5) 200 Mikron dick oder dünner ist.
16. Trommel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das elastische Material (Sichtschaum) Kautschuk oder Gummi ist.
17. Trommel nach Anspruch 10, dadurch g e k e η n-
zeichnet, daß das elastische Material einSchaumstoff
material ist.
18. Trommel nach Anspruch 17, dadurch g e k e η n-
z e ic h η e t, daß das Schaumstoffmaterial Polyurethanschaum
ist.
19. Trommel nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß der Polyurethanschaum eine Härte von 5° bis 50° hat, wenn mit dem Kautschukhärtemesser (Type C)
nach Japanischer Industrienorm gemessen ist.
— 5 —
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SCHWABE, H., DIPL.-ING. SANDMAIR, K., DIPL.-CHEM. |
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