DE3414298A1

DE3414298A1 - Photoempfindliche trommel

Info

Publication number: DE3414298A1
Application number: DE19843414298
Authority: DE
Inventors: Fuchio Yokohama Kanagawa Kanno; Kazuo Kawasaki Kanagawa Kobayashi; Michio Takahashi; Mitsuo Machida Tokio/Tokyo Tanaka
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-04-15
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1984-10-18
Also published as: US4601963A; DE3414298C2

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

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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

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-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.

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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 F_s 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 F_A und F_ß, die auf die Trommel 1 ausgeübt werden^amit sie um den Betrag Δ Ζ verformt wird, so gewählt sind, daß F_A größer als F_ß 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 F_x. 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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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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-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

BERG ■ STAFF SCKWA3F. .SANDMAIR «ATENTAN'-VÄLTE O 4 I 4 £ α MAUERKIRCHERSTRASSE 45 8000 MÜNCHEN 80 Anwaltsakte: 33 427 Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan Photoempfindliche Trommel Patentansprüche

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

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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.

zeichnet, daß die tragende Schicht (5) aus AIu-

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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.

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