DE3889708T2

DE3889708T2 - Bilderzeugungsgerät.

Info

Publication number: DE3889708T2
Application number: DE19883889708
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Adachi; Noribumi Canon-Ryo Koitabashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1988-10-03
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2008-10-04
Also published as: EP0312230A2; FR2621405B1; DE3889708D1; EP0312230A3; FR2621405A1; EP0312230B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät wie ein elektrophotographisches Kopiergerät und einen Laserstrahldrucker, insbesondere ein Bilderzeugungsgerät, in dem ein Bild auf einer bewegbaren Bildträger-Oberfläche durch eine Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt wird, die eine Vorrichtung zum Aufladen der Oberfläche des Bildträgerteils umfaßt, und in dem die Oberfläche des Bildträgerteils durch eine Reinigungsvorrichtung gereinigt und für eine sich wiederholende Bilderzeugung verwendet wird.
Ein Beispiel für ein Bilderzeugungsgerät dieser Art ist ein elektrophotographisches Kopiergerät oder ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät mit Bildübertragung.
In einem elektrophotographischen Kopiergerät mit Bildübertragung wird ein elektrophotographisches photoempfindliches Teil in Form einer Trommel oder eines sich drehenden Endlos-Förderbandes als Bildträgerteil verwendet. Auf der Oberfläche des photoempfindlichen Teils wird mit einer Bilderzeugungsvorrichtung ein sichtbar gemachtes Bild durch einen Prozeß gebildet, der im wesentlichen ein gleichmäßiges Aufladen, ein Belichten mit dem Bild und ein Entwickeln umfaßt, und das sichtbar gemachte Bild wird durch eine Bildübertragungsvorrichtung auf die Oberfläche eines Übertragungsmaterials übertragen. Das übertragene Bild wird durch eine Bildfixiervorrichtung auf der Oberfläche des Übertragungsmaterials fixiert. Das Übertragungsmaterial wird als Abzug ausgetragen, auf dem ein Bild gebildet worden ist. Die Oberfläche des photoempfindlichen Teils wird nach der Bildübertragung von dort von einer Reinigungsvorrichtung gereinigt und zur Bilderzeugung wiederholt verwendet.
Das elektrostatische Aufzeichnungsgerät mit Bildübertragung benutzt ein dielektrisches Bauteil in Form einer Trommel oder eines umlaufenden Endlosbandes als das Bildträgerteil. Ein sichtbar gemachtes Bild wird von einer Bilderzeugungsvorrichtung auf der Oberfläche des dielektrischen Bauteils durch einen Prozeß gebildet, der im wesentlichen ein gleichmäßiges selektives Entladen und ein Entwickeln umfaßt. Das sichtbar gemachte Bild wird ähnlich wie bei dem elektrophotographischen Kopiergerät auf die Oberfläche des Übertragungsmaterials übertragen und dort fixiert. Das Übertragungsmaterial wird als Abzug eines Bildes ausgetragen. Die Oberfläche des dielektrischen Bauteils wird nach der Bildübertragung von dort von einer Reinigungsvorrichtung zur wiederholten Verwendung bei der Bilderzeugung gereinigt.
Die Reinigungsvorrichtung dient zum Entfernen von nicht übertragenem Entwickler (Toner), von vom Übertragungsmaterial erzeugten Papierstaub und von anderen abgelagerten Fremdsubstanzen, die auf der Oberfläche des photoempfindlichen Teile oder des dielektrischen Bauteils verbleiben, nachdem das Bild auf die Oberfläche des Übertragungsmaterials übertragen worden ist. Im allgemeinen umfaßt die Reinigungsvorrichtung ein elastisches Bauteil wie Urethangummi, das zur Entfernung der Fremdsubstanzen die Oberfläche des Bildträgerteils berührt.
Als Vorrichtung zum gleichmäßigen Aufladen der Oberfläche des photoempfindlichen Teils oder des dielektrischen Bauteils ist eine Corona-Entladevorrichtung wie ein Corotron und ein Scorotron mit einer Drahtelektrode und einer Abschirmelektrode sehr verbreitet, weil sie gut in bezug auf die Gleichmäßigkeit der Aufladung ist. Trotzdem sind verschiedene Probleme mit der Corona-Entladevorrichtung verbunden. Erstens sind eine kostspielige Mochspannungsquelle, viel Platz wegen ihres Aufbaus und des Platzes zur Abschirmung der Hochspannungsquelle erforderlich. Außerdem erzeugt sie eine relativ große Menge an Corona-Produkten wie Ozon und braucht daher eine zusätzliche Vorrichtung und einen Mechanismus zum Behandeln der Produkte, was zu Sperrigkeit und Kostspieligkeit des Geräts führt.
Daher wird seit kurzem die Verwendung einer Kontakt-Aufladevorrichtung anstelle der Corona-Entladevorrichtung erwogen, die die vorstehenden Probleme mit sich bringt. Die Kontakt- Aufladevorrichtung enthält ein leitendes Bauteil (in Kontakt bringbares Ladeteil), das aus einer Spannungsquelle mit einer Spannung gespeist wird, die eine Gleichspannung von beispielsweise ungefähr 1 bis 2 kV oder eine überlagerte Gleich - und Wechselspannung ist, und das die Oberfläche des zu ladenden Bildträgerteils berührt, wodurch das Bildträgerteil auf ein vorbestimmtes Potential aufgeladen wird. Außer der Kontakt-Ladevorrichtung gibt es eine Walzen-Ladevorrichtung (US- Patent Nr. 4.387.980), eine Klingen-Ladevorrichtung, eine Bürsten-Ladevorrichtung und eine Lade- und Reinigungsvorrichtung (offengelegte Japanische Patentanmeldung 165,166/1981).
Bei dem Kontakt-Ladesystem ist wichtig, daß das Ladeteil das Bildträgerteil gleichmäßig über dessen Länge berührt, und, falls die Berührung nicht gleichmäßig ist, wird die Oberfläche des Bildträgerteiis ungleichmäßig aufgeladen.
Bei der Lade- und Reinigungsvorrichtung, die zum Laden und Reinigen dient, kann wegen des Entwicklers, des Papierstaubs und anderer Fremsubstanzen, die von der Oberfläche des Bildträgerteils nach der Bildübertragung entfernt werden und sich im Ladebereich ansammeln, eine ungleichmäßige Aufladung auftreten. Insbesondere dann, wenn das Bilderzeugungsgerät ein solches Gerät ist, in dem eine auswechselbare Einschubeinheit verwendet wird, werden manchmal durch Vibrationen, die bei dem Einbau sowie dem Ausbau und dem Transport der Einschubeinheit verursacht werden, Fremdsubstanzen in den Ladebereich eingeführt. Andererseits ist aus Kosten-Gesichtspunkten die Klingen-Ladevorrichtung vorzuziehen, wie sie in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung 150.975/1983 und dem US-Patent Nr. 4.387.980 offenbart ist.
Das Klingen-Ladeteil kann jedoch das Problem mit sich bringen, daß die Oberfläche des Bildträgerteils abgenutzt oder beschädigt wird, oder daß sich auf dem Lade- oder dem Reinegungsteil ein Grat bildet, was zu ungieichmäßiger Aufladung führt.
Die vorliegende Erfindung dient zur Minderung dieses Problems in einem Bilderzeugungsgerät mit
einem bewegbaren Bildträgerteil,
einem Reinigungsteil in Form einer Klinge, die das Bildträgerteil zu dessen Reinigung berührt, und
einem Ladeteil in Form einer Klinge, das das Bildträgerteil an einer in bezug auf die Bewegungsrichtung des Bildträgerteils stromab vom Reinigungsteil gelegenen Stelle berührt und auf eine angelegte Spannung durch Laden des Bildträgerteils anspricht.
Daher ist die Erfindung in einer Ausführung dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient zwischen dem Ladeteil und dem Bildträgerteil geringer als der Reibungskoeffizient zwischen dem Reinigungsteil und dem Bildträgerteil ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel als Beispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch die allgemeine Anordnung eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A, 2B und 2C sind Schnittansichten von Beispielen von Kontakt-Ladeklingen, die einer Behandlung zur Verminderung des Reibungskoeffizienten unterzogen worden sind.
Fig. 3A und 3B veranschaulichen Kräfte, die den Grat der Klinge betreffen.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer an die Kontaktladeklinge angelegten Gleichspannung und einem Oberflächenpotential einer photoempfindlichen Trommel (OPC) zeigt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spitze-Spitze-Spannung einer an die Kontaktladeklinge angelegten Wechselspannung und einem Oberflächenpotential einer photoempfindlichen Trommel aus OPC zeigt.
Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht einer Reinigungsklinge und einer Kontaktladeklinge.
Fig. 7A und 7B veranschaulichen Kräfte, die den Grat der Klinge betreffen.
Fig. 8A und 8B veranschaulichen Modelle des Ladebereichs, bei denen das Paschen-Gesetz genutzt wird.
Fig. 9A, 9B und 9C zeigen Bespiele der Klingenhalterung.
Fig. 10 veranschaulicht den Begriff eines Berührwinkels.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt ein Bilderzeugungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem das Bilderzeugungsgerät als elektrophotographisches Kopiergerät eines Bildübertragungstyps gezeigt ist, das mit einer Einschubeinheit verwendet wird.
Wie in dieser Figur dargestellt umfaßt das Bilderzeugungsgerät ein elektrophotographisches photoempfindliches Teil in Form einer Trommel, die nachstehend als photoempfindliches Teil bezeichnet wird. Das photoempfindliche Teil 1 dient als Bildträgerteil und wird zur Drehung um eine Welle 1a mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit in der durch einen Pfeil angegebenen Richtung angetrieben. Ein Kontakt-Ladeteil 2 zum gleichmäßigen Aufladen einer Umfangsfläche des photoempfindlichen Teils 1 ist aus einer elektrisch leitenden elastischen Klinge wie einer Leitgummiklinge gebildet, die an ihrer Außenfläche mit einer Widerstandsschicht mit einem geeigeneten Widerstand (beispielsweise mit einem spezifischen Widerstand von 10&sup8; bis 10¹² Ω cm) versehen sein kann. Das Bilderzeugungsgerät enthält eine Anordnung von Linsen 3 kleiner Brennweite als Vorrichtung zur bildmäßigen Belichtung, eine Entwicklungsvorrichtung 4, eine Bildübertragungsvorrichtung 5, eine Zeitsteuerwalze 51 zur Einzeleinführung von Übertragungsmaterial P aus einer nicht dargestellten Zufuhrstation in den Zwischenraum zwischen dem photoempfindlichen Teil 1 und der Übertragungsvorrichtung 5 synchron mit der Drehung des photoempfindlichen Teils 1 und ein Übertragungsmaterial-Führungsteil 52, das zwischen der Zeitsteuerwalze 51 und der Übertragungsvorrichtung 5 angeordnet ist. Das Gerät enthält weiterhin eine Fördervorrichtung 53 zum Befördern des Übertragungsmaterials P, das beim Passieren des Zwischenraums zwischen dem photoempfindlichen Teil 1 und der Übertragungsvorrichtung 5 ein Bild erhält, zu einer nicht dargestellten Bildfixierungsvorrichtung und eine Reinigungsvorrichtung 6 zur Reinigung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 nach der Bildübertragung.
In dem Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind das photoempfindliche Teil 1, das Kontaktladeteil 2, die Entwicklungsvorrichtung 4 und die Reinigungsvorrichtung 6 als eine Einschubeinheit 7 ausgeführt, in der sie in einer vorbestimmten Lage eingebaut sind. Die Einschubeinheit 7 kann wenigstens das Kontakt-Ladeteil 2 und die Reinigungsvorrichtung 6 enthalten. Die Einschubeinheit 7 wird über Halteschienen 8 in den Hauptaufbau des Kopiergeräts in einer Richtung senkrecht zur Blattebene der Zeichnung von Fig. 1 eingesetzt oder Rann aus dem Hauptgerät herausgezogen werden.
Durch richtiges Einsetzen der Einschubeinheit 7 in den Hauptaufbau werden die Einschubeinheit 7 und der Hauptaufbau des Kopiergeräts mechanisch und elektrisch gekoppelt, so daß sie als Kopiersystem betriebsbereit werden.
Während einer Umdrehung wird die Umfangsfläche des photoempfindlichen Teils 1 durch die Klinge 2 gleichmäßig aufgeladen, die als ein mit einer Spannung (beispielsweise einer überlagerten Gleich- und Wechselspannung) von einer Spannungsquelle E gespeistes Kontaktladeteil wirkt, und wird dann dem Bildlicht (Schlitzbelichtung mit Vorlagenbild) beim Passieren der Vorrichtung 3 zur bildmäßigen Belichtung ausgesetzt, wodurch darauf aufeinanderfolgend ein elektrostatisches latentes Bild bzw. Ladungsbild entsprechend dem Muster der Belichtung gebildet wird. Bezugszeichen 7a bezeichnet eine Lichtdurchläßöffnung, die in der Wand der Einschubeinheit gegenüber der Vorrichtung 3 zur bildmäßigen Belichtung ausgebildet ist. Die bildmäßige Belichtung kann unter Verwendung eines Abtastlaserstrahls durchgeführt werden. Im Fall einer elektrostatischen Aufzeichnung wird aufeinanderfolgend auf dem Bildträgerteil ein Ladungsbild durch eine Vorrichtung wie eine Elektrodenanordnung zum selektiven Entladen des Bildträgerteils gebildet.
Das auf der Oberfläche des photoempfindlichen Teils gebildete Latentbild wird darauffolgend durch die Entwicklungsvorrichtung 4 aufeinanderfolgend entwickelt oder als ein Tonerbild sichtbar gemacht. Andererseits wird das Übertragungsmaterial P aus einer nicht dargestellten Blattzufuhrstation entnommen und durch die Zeitsteuerwalze 51 in den Zwischenraum zwischen der Übertragungsvorrichtung 5 und dem photoempfindlichen Teil 1 in einer zeitlichen Beziehung mit der Drehung des photoempfindlichen Teils 1 eingeführt. Das sichtbar gemachte Bild auf dem photoempfindlichen Teil 1 wird auf die Oberfläche des Übertragungsmaterials P übertragen.
Das Übertragungsmaterial P, das durch das Passieren der Übertragungsstation 5 das Bild erhalten hat, wird darauffolgend von der Oberfläche des photoempfindiichen Teils 1 gelöst und von einer Fördervorrichtung 53 zu einer nicht dargestellten Bildfixiervorrichtung transportiert, wo das Bild auf das Übertragungsmaterial P fixiert wird, und als ein Abzug ausgetragen wird.
Andererseits wird die Oberfläche des Bildträgerteils 1 nach der Bildübertragung durch ein Reinigungsteil 6A der Reinigungsvorrichtung 6 gereinigt, so daß der Resttoner darauf, der von dem Übertragungsmaterial erzeugte Papierstaub und andere Fremdsubstanzen entfernt werden, damit sie für den nächsten Bilderzeugungsvorgang vorbereitet ist.
Das Reinigungsteil 6A bei diesem Ausführungsbeispiel weist eine Abkratzklinge auf, die nachstehend Reinigungsklinge genannt wird, aus Urethangummi oder ähnlichem hergestellt ist und an ihrem Rand die Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 berührt. Die Reinigungsklinge 6A dient zum Abkratzen der Restsubstanz von der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1.
Insbesondere dann, wenn die Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 aus Harz wie OPC (organischem Photoleiter) hergestellt ist, ist die Kontaktreibungskraft in bezug auf das photoempfindliche Teil 1 groß, so daß auf die Reinigungsklinge 6A eine starke Gratkraft wirkt (eine Kraft, die den Rand der Reinigungsklinge nach oben drückt), und am Rand der Klinge leicht ein Grat entsteht. Tatsächlich ist jedoch die Restsubstanz wie der von der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 entfernte Entwickler an der Berührungsfläche zwischen der Reinigungsklinge 6A und dem photoempfindlichen Teil 1 vorhanden und wirkt als Schmiermittel zum Verringern des Bewegungsreibungskoeffizienten und zur Verhindern der Gratbildung auf der Klinge.
Die Kontaktladeklinge 2 berührt jedoch die Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1, die von der Reinigungsklinge 6A gereinigt worden ist, und daher ist die Schmierfunktion der Restsubstanz wie in dem Fall der Reinigungsklinge 6A nicht gewährleistet, so daß die Klinge sich in einem Zustand befindet, bei dem leicht ein Grat entsteht.
Fig. 3B zeigt die Beziehung zwischen den Gratkräften, wobei F1 eine Kraft, die für das Andrücken der Kontaktladeklinge an die Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 zur gleichmäßigen Aufladung erforderlich ist, F2 eine Reibungskraft, die sich aus der Andrückkraft der Kontaktladeklinge 2 an das photoempfindliche Teil 1 ergibt, wenn die Oberfläche des photoempfindlichen Teils bewegt wird, und F3 eine daraus resultierende Kraft ist. Die Reibungskraft F2 ist uF1, wobei u der Reibungskoeffizient ist. In der herkömmlichen Vorrichtung bildet die resultierende Kraft F3 einen Grat am Rand der Klinge 2, und die Kraft F2 nimmt mit Zunahme des Reibungskoeffizienten zu, so daß die Gratkraft zunimmt.
Der Reibungskoeffizient des Abschnitts der Kontaktladeklinge 2, der das photoempfindliche Teil 1 berührt, wird auf den Berührungsreibungskoeffizienten an dem Berührabschnitt zwischen der Reinigungsklinge 6A und dem photoempfindlichen Teil 1 beim Vorhandensein der Restsubstanz wie Entwickler verringert, so daß die resultierende Kraft F3 gemäß Fig. 3A in die Klinge gerichtet ist, wodurch sich die Gratkomponente zur Erleichterung des Klingendrucks und zum Verhindern der Gratbildung an der Klinge verringert.
Fig. 2A, 2B und 2C zeigen Beispiele von Anordnungen zur Verringerung des Reibungskoeffizienten zwischen der Klinge 2 und dem photoempfindlichen Teil 1.

Beispiel 1 (Fig. 2A)

Die Kontaktladeklinge 2 ist mit einem Leitgummi-Klingenabschnitt 21 versehen, in dem der Widerstand gesteuert wird. Die Spannung wird über eine leitende Halterung 25 an den Klingenabschnitt 21 angelegt. Bei diesem Beispiel ist die Seite des Klingenabschnitts 21, die dem photoempfindlichen Teil 1 gegenüberliegt, mit einer daran befestigten Blattschicht 22 versehen, die aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten hergestellt ist und bessere Ablöseeigenschaften als Gummi hat. Die Blattschicht 22 ist bei diesem Beispiel aus einem Harz wie Nylon oder PFA-Harz hergestellt, das gute Schmiereigenschaften hat und ein elektrisch leitendes Material zur Steuerung des elektrischen Widerstands beinhaltet. Durch die Blattschicht 22 wird der Reibungskoeffizient der Kontaktladeklinge 2 verringert.
Wenn der Widerstand der Blattschicht 22 zum Verhindern von Stromverlusten während des Ladevorgangs gesteuert wird, kann der Klingenabschnitt 21 einen geringen Widerstand haben. Ist die Dicke der Blattschicht 22 jedoch groß, ist die Ladeleistung nicht gut, und daher sollte die Dicke der Blattschicht 22 so klein wie möglich sein.

Beispiel 2 (Fig. 2B)

Bei diesem Beispiel ist der Leitgummi-Klingenabschnitt 21, der den Hauptkörper darstellt, gegossen. Die Oberfläche der Gußform ist fein aufgerauht, so daß die Oberfläche des Klingenabschnitts 21 gegenüber dem photoempfindlichen Teil eine fein aufgerauhte Oberfläche 23 hat, durch die die wirksame Berührungsfläche zwischen dem photoempfindlichen Teil und dem Klingenabschnitt 21 zur Verringerung des Reibungskoeffizienten verkleinert wird.

Beispiel 3 (Fig. 2C)

Bei diesem Beispiel ist der leitende Gummiklingenabschnitt 21, der den Hauptkörper darstellt, gegossen. Gewöhnlich verbleibt ein Abtrennmittel auf der Oberfläche der gegossenen Klinge. Das Abtrennmittel ist auf die Oberfläche der Gußform während des Gußvorgangs aufgetragen worden und ist Silikon oder ein Fluoröl-Abtrennmittel. Das Abtrennmittel auf der Oberfläche zumindest des Klingenabschnitts, der dem photoempfindlichen Teil gegenüberliegt, wird nicht entfernt und verbleibt, wie durch das Bezugszeichen 24 dargestellt. Die Schmierfähigkeit des Abtrennmittels wird zur Verringerung des Reibungskoeffizienten der Klinge bezogen auf das photoempfindliche Teil verwendet.
Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sollte die Spitze- Spitze-Spannnung einer an die Ladeklinge angelegten Wechselspannung möglichst nicht weniger als das Doppelte des Absolutwertes der Ladeanfangsspannung in dem Fall sein, daß, wie in der Europäischen Patentanmeldung Nr. 87 310 983.3 und der Europäischen Patentanmeldung Nr. 88 301 603.2 offenbart (die entsprechenden Veröffentlichungs-Nummern sind jeweils EP-A- 272 072 und EP-A-280 542), nur eine Gleichspannung angelegt 20 wird. Hierbei ist die Wechselspannung eine Spannung, die sich zeitlich periodisch ändert, und die Wellenform kann eine Sinus-, Dreiecks-, Rechtecks- oder eine ähnliche Form haben.
Die Ladeanfangsspannung wird auf die folgende Art und Weise bestimmt: das Ladeteil wird mit einem zu ladenden Bauteil mit einem Oberflächenpotential Null in Berührung gebracht und an das Ladeteil wird nur eine Gleichspannung angelegt. Die Gleichspannung wird erhöht und das Oberflächenpotential des zu ladenden Bauteils wird in einem Diagramm über der angelegten Spannung aufgetragen. Die Spannungen werden in Schritten von 100 V eingetragen. Der erste Punkt der Spannung ist der, bei dem das Oberflächenpotential des zu ladenden Bauteils in Erscheinung tritt, und zehn Oberflächenpotentiale werden bei jedem 100 V-Schritt aufgetragen. Unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate wird durch die Punkte eine Gerade gezogen. Die Gleichspannung, bei der sich die Gerade und die Linie schneiden, die das Oberflächenpotential Null darstellt, wird als Ladeanfangsspannung betrachtet. Fig. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für dieses Verfahren veranschaulicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel betrug die Ladeanfangsspannung -560 V. Durch Einstellen der Spitze-Spitze-Spannung der an das Kontaktladeteil anzulegenden Wechselspannung auf einen Wert von mindestens dem Doppelten des Absolutwertes der Ladeanfangsspannung an dem zu ladenden Bauteil wie vorstehend definiert tritt keine Ungleichmäßigkeit des Ladens auf und daher kann gleichmäßiges Laden gewährleistet werden.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Spitze-Spitze-Spannung der an das Ladeteil angelegten Wechselspannung und einem Oberflächenpotential einer photoempfindlichen Trommel mit OPC zeigt, wobei die angelegte Gleichspannung VDC = -750, -500, -100 V beträgt. Wird die Spitze- Spitze-Spannung der Wechselspannung schrittweise so weit erhöht, daß sie das Doppelte des Absolutwertes (560 V) der Ladeanfangsspannung beträgt, nimmt das Oberflächenpotential des photoempfindlichen Teils einen vorbestimmten Pegel mit Gleichmäßigkeit über die Oberfläche des photoempfindlichen Teils an.
Es wurden Beständigkeitsuntersuchungen durchgeführt. Das photoempfindliche Teil 1 war ein photoempfindliches Teil aus OPC. Die Reinigungsklinge 6A war aus einem Urethangummi (65 Grad JIS A) hergestellt. Die Reinigungsklinge 6A berührte durch Andrücken das photoempfindliche Teil 1 mit einem Druck von 11 bis 35 g/cm. Die Kontaktladeklinge 2 enthielt eine EDPM-Leitgummiklinge 21 mit einem spezifischen Widerstand von 10² bis 10&sup6; Ω cm und eine Schmierbeschichtung 22 aus einem Nylonharz mit einem spezifischen Widerstand von 10&sup8; Ω cm. Die Ladeklinge berührte durch Andrücken das photoempfindliche Teil mit einem Druck von 5 bis 20 g/cm. An die Klinge 2 wurde als Vorspannung eine Wechselspannung angelegt, die durch Überlagerung einer Gleichspannung von 700 V und einer Wechselspannung mit einer Spitze-Spitze-Spannung Vpp von 1500 V und einer Frequenz von 800 Hz gebildet war. Das Oberflächenpotential auf dem photoempfindlichen Teil betrug etwa 700 V.
Ohne die Schmierbeschichtung 22 auf der Kontaktladeklinge 2 bildete sich ein Grat an der Klinge, oder das photoempfindliche Teil war nach der Entwicklung von 1000 Blättern beschädigt. Dagegen bildete sich mit der Schmierbeschichtung 22 kein Grat an der Klinge, und das photoempfindliche Teil war sogar nach der Entwicklung von 3000 Blättern nicht beschädigt.
Verschiedene Experimente haben gezeigt, daß zur weiteren Verbesserung der Reinigungs- und der Ladeeigenschaften für das Bildträgerteil der Berührwinkel der Ladeklinge relativ zum Bildträgerteil kleiner als der Berührwinkel der Reinigungsklinge relativ zum Bildträgerteil sein sollte. Hier ist der Berührwinkel der Klinge relativ zum Bildträgerteil als ein Winkel definiert, der von einer Tangente des Bildträgerteils am Berührpunkt zwischen der Klinge und dem Bildträgerteil und einer Linie gebildet wird, die sich von einem Punkt zwischen einem Randberührpunkt der Klinge mit dem Bildträgerteil zu einem von dem Randberührpunkt um 2 mm entfernt liegenden Punkt entlang der Oberfläche der Klinge in Richtung zur Klingenhalterung erstreckt.
Fig. 10 veranschaulicht den vorstehend definierten Berührwinkel. Die Beschreibung betrifft die Beziehung zwischen dem Berührwinkel der Ladeklinge relativ zum Bildträgerteil und dem Berührwinkel der Reinigungsklinge relativ zum Bildträgerteil. Auf die Reinigungsklinge 6A wirkt ein Druck, der zum Entfernen der Restsubstanzen t (Fig. 6) von der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 erforderlich ist. Der Berühr-Winkel Θ1 der Reinigungsklinge 6A relativ zum photoempfindlichen Teil 1 wird an der stromabwärts gelegenen Seite der Berührung zwischen der Reinigungsklinge und dem photoempfindlichen Teil in bezug auf die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils gebildet und ist derart, daß die Oberfläche der Reinigungsklinge an deren Unterseite nicht mit dem photoempfindlichen Teil in Berührung kommt. Der berührende Rand der Reinigungsklinge 6A neigt dazu, sich zu einem Grat aufzurichten, d.h. sich durch die Reibung mit dem photoempfindlichen Teil 1 in Richtung der Bewegung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 aufzustellen, und die Tendenz nimmt mit zunehmendem Winkel Θ1 zu. Tatsächlich ist jedoch selbst dann, wenn der Winkel Θ1 relativ groß ist, die von der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 entfernte Restsubstanz t in der Kontaktfläche zwischen der Reinigungsklinge 6A und dem photoempfindlichen Teil 1 vorhanden, und die Restsubstanz dient als Schmiermittel zum Verringern des Bewegungsreibungskoeffizienten und zum Verhindern der Gratbildung an der Reinigungsklinge 6A. Anders ausgedrückt ist der zulässige Bereich des Berührwinkels Θ1 vergrößert.
Der Berührwinkel Θ2 der Kontaktladeklinge 2 relativ zum photoempfindlichen Teil, der kleiner als 90 Grad ist, wird an der Seite gebildet, die stromabwärts von dem Berührpunkt zwischen diesen in bezug auf die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils liegt. Anders ausgedrückt sind die Reinigungsklinge 6 und die Ladeklinge 2 der Bewegung des photoempfindlichen Teils entgegengerichtet angeordnet.
Hinsichtlich der Ladeklinge 2 gibt es im Gegensatz zur Reinigungsklinge 6A am Berührpunkt zwischen der Ladeklinge 2 und der Oberfläche des photoempfindlichen Teils 1 keine als Schmiermittel wirkende Restsubstanz. Daher bildet sich an der Klinge, abhängig vom Berührwinkel Θ2 der Klinge 2 relativ zum photoempfindlichen Teil 1, leichter ein Grat.
Wie aus Fig. 7 ersichtlich wirkt auf die Klinge 2, die das sich drehende photoempfindliche Teil 1 berührt, eine Kraft F3, die eine resultierende Kraft einer Andrückkraft F1 und einer Reibungskraft F2 ist. Wenn die Richtung der resultierenden Kraft F3 innerhalb des Berührwinkels Θ2 wie in Fig. 7A ist, übt sie wie durch einen Pfeil F1 in dieser Figur angedeutet eine äußere Drehkraft aus und fördert die Gratbildung an der Klinge. Wenn andererseits die resultierende Kraft F3 aus dem Winkel Θ2 herausgerichtet ist, d.h. in das Innere der Klinge wie in Fig. 7B dargestellt, besteht die Wirkung der resultierenden Kraft F3 darin, die Klinge zusammenzudrücken, aber sie ist keine Drehkraft, und daher bildet sich an dem Klingenrand nur schwer ein Grat.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, ist es erwünscht, daß der Berührwinkel Θ2 der Ladeklinge 2 relativ zum photoempfindlichen Teil so klein wie möglich ist, Der kleine Berührwinkel Θ2 dient auch zum Gleichmäßigmachen der Ladung.
Dies wird nachstehend ausführlich erläutert (siehe Fig. 8). Wird an die Klinge 2 eine Gleichspannung DC aus einer Spannungsquelle E angelegt, wird die elektrische Ladung auf das photoempfindliche Teil (Bildträgerteil) neben dem keilfömigen kleinen Zwischenraum d&sub1; zwischen der Klinge 2 und dem photoempfindlichen Teil 1 entsprechend dem Paschen-Gesetz aufgebracht. In diesem Fall wird nur eine Gleichspannung angelegt, und die Ladung wird leicht ungleichmäßig, unabhängig davon, ob der Berührwinkel Θ2 (Fig. 8A) oder Θ2' (Fig. 8B) ist. Wenn jedoch eine Wechselvorspannung, die durch Überlagerung einer Gleich- und einer Wechselspannung gebildet wird, an die Klinge 2 angelegt wird, und wenn der Wechselspannungsanteil einen Spitze-Spitze-Wert hat, der nicht weniger als das Doppelte der Ladeanf angsspannung ist, wird die Ladung gleichmäßig.
Wenn dies vorgenommen wird, trägt das Anlegen der Wechselspannung dazu bei, den Paschen-Abschnitt, d.h. den Ladeabschnitt zu vergrößern. Die Abschnitte sind durch d&sub1; - d&sub2; (schraffierter Abschnitt) in den Figuren 8A und 8B dargestellt. Wie aus den Figuren 8A und 8B ersichtlich besteht ein Unterschied zwischen dem Fall des Winkels Θ2 und dem des Winkels Θ2'. Nach Fig. 8A (Winkel Θ2) muß zum Vergrößern des Abschnitts l auf den Abschnitt l' (Fig. 8B) in einem Versuch zum Erhalt der Eigenschaft der gleichmäßigen Ladung die Spitze-Spitze-Spannung erhöht werden, was dazu führt, daß die Leistungsfähigkeit der Spannungsquelle E erhöht werden muß, wodurch der Ausfall der Quelle und der Stromverlust an das photoempfindliche Teil auftreten können. Daher ist eine Verringerung des Winkels Θ2 auf Θ2' auch hinsichtlich der Ladeeigenschaft vorteilhaft.
Wie vorstehend beschrieben ist der Berührwinkel Θ2 der Kontaktladeklinge 2 relativ zum photoempfindlichen Teil kleiner als der Berührwinkel Θ1 der Reinigungsklinge relativ zum photoempfindlichen Teil (Θ2 < Θ1), wodurch zur Gewährleistung guter Reinigungseigenschaften die Reinigungsklinge 6A an ihrer Unterseite nicht das photoempfindliche Teil 1 berührt, und gleichzeitig bildet sich an der Kontaktladeklinge kein Grat, wobei gleichmäßige und stabilisierte Ladeeigenschaften gewährleistet sind. Wenn iin Gegensatz dazu der Berührwinkel Θ2 nicht geringer als der Berührwinkel Θ1 ist (Θ2 ≥ Θ1), bildet sich an der Kontaktladeklinge 2 mit zunehmendem Berührwinkel Θ2 über den Berührwinkel Θ1 hinaus leichter ein Grat, und es ergibt sich nicht die gleichmäßige Ladung in dem möglichen Ausmaß.
Die Lade- und die Reinigungseigenschaften wurden durch Experimente untersucht. Die Lade- und die Reinigungsklinge wurden aus Polyesterurethangummi mit einer Härte von 65 Graden (JIS A) hergestellt und hatten jeweils eine Dicke von 2 mm und eine freie Abschnittslänge von 10 mm. Der Berührwinkel zum photoempfindlichen Teil wurde verändert. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen zusammengefaßt. Tabelle 1: LADEEIGENSCHAFT ALS FUNKTION DES LADEKLINGEN-BERÜHRWINKELS Θ2 LADEEIGENSCHAFT Tabelle 2: REINIGUNGSEIGENSCHAFT ALS FUNKTION DES REINIGUNGSKLINGEN-BERÜHRWINKELS Θ1 (PHOTOEMPFTNDLICHES TEIL AUS OPC) REINIGUNGSEIGENSCHAFT Tabelle 3: REINIGUNGSEIGENSCHAFT ALS FUNKTION DES REINIGUNGSKLINGEN-BERÜHRWINKELS Θ1 (PHOTOEMPFINDLICHES TEIL AUS A-Si) REINIGUNGSEIGENSCHAFT
Bei diesen Experimenten wurden die Klingen bezüglich der Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils in entgegengesetzter Richtung in Berührung gebracht.
Die Lade- und die Reinigungseigenschaften werden nach dem Endbild in einem elektrophotographischen Kopiergerät bewertet. In den Tabellen bedeutet "G", daß die Lade- und die Reinigungseigenschaften gut sind und daß das Endbild hinreichend gut ist, "F" bedeutet, daß das Endbild ein kleines Problem beinhaltet, das durch die Lade- und Reinigungseigenschaften entsteht, aber es praktisch gut ist, und "N" bedeutet, daß das Endbild Probleme beinhaltet, die durch die Lade- und Reinigungseigenschaften entstehen, und es praktisch nicht brauchbar ist. Die Ladeeigenschaften sind "N", wenn das Endbild Flecke enthält, während die Reinigungseigenschaftem "N" sind, wenn ein oder meherere Streifen auf dem Bild in Richtung der Bewegung des photoempfindlichen Teils erzeugt werden. Diese werden leicht beobachtet, wenn ein ganz schwarzes Bild im Fall einer normalen Entwicklung erzeugt wird. Die Lade- und Reinigungseigenschaften werden mit "G" bezeichnet, wenn sogar nach Erzeugung von 3000 Kopien gute Bilder enstehen. Die Ladeeigenschaften wurden durch die Materialien des photoempfindlichen Teils nicht beeinflußt.
Die Experimente wurden in den folgenden Schritten durchgeführt: zunächst war der Berührwinkel Θ2 der Ladeklinge auf 0 Grad festgesetzt, während der Berührwinkel Θ1 der Reinigungsklinge in einem Bereich von 10 bis 50 Grad verändert wurde und die Lade- und Reinigungseigenschaften untersucht wurden. Daraufhin wurde der Berührwinkel Θ2 in Schritten von 5 Grad erhöht und der Berührwinkel Θ1 wurde im Bereich von 10 bis 50 Grad für jeden erhöhten Winkel erhöht, und die Ladeund Reinigungseigenschaften wurden untersucht. Es wurde bestätigt, daß die Ladeklinge praktisch verwendbar ist, wenn deren Berührwinkel Θ2 nicht weniger als 20 Grad beträgt, aber sie ist wegen der unzureichenden Ladeeigenschaften praktisch nicht verwendbar, wenn er nicht weniger als 25 Grad beträgt.
Der Reinigungsvorgang durch die Reinigungsklinge 6A, die stromaufwärts von der Kontaktladeklinge 2 in bezug auf die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils angeordnet ist, kann aus irgendwelchen Gründen unzureichend werden, woraufhin die Restsubstanz die Kontaktladeklinge 2 erreicht. Sogar wenn dies auftritt, kann die Kontaktladeklinge 2 als eine zusätzliche Reinigungsklinge dienen, da sie entgegengesetzt von der Oberfläche des photoempfindlichen Teils berührt wird, so daß durch die Kontaktladeklinge 2 verhindert wird, daß die Restsubstanz in den Ladebereich zu dem photoempfindlichen Teil gelangt, so daß die guten Ladeeigenschaften mit dem Vorteil des sicheren Reinigens der Oberfläche des photoempfindlichen Teils erhalten bleiben. Wenn jedoch die Reinigungsklinge zur nahezu vollständigen Entfernung der Restsubstanz von dem photoempfindlichen Teil 1 wirksam ist und sich keine Restsubstanz am Berührabschnitt zwischen der Reinigungsklinge und dem photoempfindlichen Teig befindet, kann die Ladeklinge 2 das photoempfindliche Teil in derselben Richtung wie die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils berühren. In diesem Fall wird der Berührwinkel der Ladeklinge relativ zum photoempfindlichen Teil, der kleiner als 90 Grad ist, an der stromaufwärts gelegenen Seite des Berührabschnitts zwischen dem photoempfindlichen Teil 1 und der Ladeklinge 2 in bezug auf die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photoempfindlichen Teils gebildet. Die Reinigungsklinge ist nicht auf die beschränkt, die in Gegenrichtung zum photoempfindlichen Teil berührt wird, sondern sie kann auch in gleicher Richtung berührt werden.
Der Vorgang, daß der Reibungskoeffizient der Ladeklinge relativ zum photoempfindlichen Teil kleiner als der der Reinigungsklinge gemacht wird, ist wirksam in bezug auf die Probleme der Abnutzung der Klinge oder des photoempfindlichen Teils und deren Abkratzen, unabhängig von der Berührungsrichtung der Ladeklinge und der Reinigungsklinge.
Da die Ladeklinge und die Reinigungsklinge als eine Einheit gehalten und von der Einschubeinheit abgedeckt werden, wird verhindert, daß der Ladevorgang durch den Staub oder die Fremdsubstanzen beeinflußt wird, die sich sonst auf dem photoempfindlichen Teil ablagern, nachdem das photoempfindliche Teil durch die Reinigungsklinge gereinigt worden ist.
Ist der Reibungskoeffizient der Reinigungsklinge gleich dem oder kleiner als der Reibungskoeffizient der Ladeklinge, ist die Haltbarkeit der Ladeklinge geringer als die der Reinigungsklinge. Dadurch, daß der Reibungskoeffizient der Ladeklinge kleiner als der der Reinigungsklinge ist, kann die Haltbarkeit der Ladeklinge jedoch annähernd gleich der der Reinigungsklinge gemacht werden. Dies ist vorteilhaft, denn es kann, da sich beide Klingen in einer abnehmbar in einen Hauptaufbau einsehbaren Einschubeinheit befinden, die Einschubeinheit durch eine neue ausgetauscht werden, wenn beide Klingen an das jeweilige Ende ihrer Lebensdauer kommen, die annähernd gleich sind. Wenn außerdem ein Bildträgerteil in der Einschubeinheit angeordnet wird, sind die Lebensdauern der Klingen vorzugsweise gleich der des Bildträgerteils.
Fig. 9A, 9B und 9C zeigen verschiedene Beispiele für Halterungen der Kontaktladeklinge 2 (oder der Reinigungsklinge 6A) durch Halteteile 100. Fig. 9A zeigt ein Beispiel, bei dem die Klinge von Halteteilen 100 eingeklemmt wird, Fig. 9B zeigt ein Beispiel, bei dem die Klinge an die Halterung geklebt ist und Fig. 9C zeigt ein Beispiel, bei dem die Klinge von einem einteiligen Form- oder Metallteil gehalten wird.
Wie vorstehend beschrieben ist erfindungsgemäß der Reibungskoeffizient des Kontaktladeteils zum Bildträgerteil kleiner als der des Reinigungsteils, wodurch die Beschädigung oder Abnutzung des Bildträgerteils oder des Ladeteils nicht bedeutend ist und der Berührungszustand stabilisiert werden kann, so daß auch der Ladevorgang zur Erzeugung eines guten Bildes stabilisiert wird.
Darüber hinaus können die Lebensdauern des Kontaktladeteils und des Reinigungsteils nahezu gleich gemacht werden, und dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine Einschubeinheit beide Klingen enthält.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier offenbarten Anordnungen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die angeführten Einzelheiten beschränkt und diese Anmeldung soll Änderungen oder Veränderungen abdecken, die zum Zweck von Verbesserungen oder im Rahmen der nachstehenden Ansprüche gemacht werden.

Claims

1. Bilderzeugungsvorrichtung mit

einem bewegbaren Bildträgerteil (1),

einem Reinigungsteil (6A) in Form einer Klinge, das das Bildträgerteil zu dessen Reinigung berührt, und

einem Ladeteil (2) in Form einer Klinge, das das Bildträgerteil an einer Stelle stromab des Reinigungsteils in bezug auf die Bewegungsrichtung des Bildträgerteils berührt und auf eine daran angelegte Spannung durch Laden des Bildträgerteils anspricht,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Reibungskoeffizient zwischen dem Ladeteil und dem Bildträgerteil geringer als der Reibungskoeffizient zwischen dem Reinigungsteil und dem Bildträgerteil ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der das Ladeteil das Bildträgerteil unter einem ersten Berührwinkel berührt und das Reinigungsteil das Bildträgerteil unter einem zweiten Berührwinkel berührt, der größer als der erste Berührwinkel ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der der Berührwinkel des Ladeteils relativ zum Bildträgerteil nicht mehr als 20 Grad beträgt.

4. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in der der Berührwinkel zwischen dem Ladeteil und dem Bildträgerteil in der Bewegungsrichtung des Bildträgerteils in bezug auf das Ladeteil stromab des Berührungsabschnitts zwischen den beiden Teilen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in der der Berührwinkel zwischen dem Reinigungsteil und dem Bildträgerteil in der Bewegungsrichtung des Bildträgerteils in bezug auf das Reinigungsteil stromab des Berührungsabschnitts zwischen den beiden Teilen ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in der das Ladeteil aus Gummi besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, in der das Ladeteil eine Schmierbeschichtung (22) aufweist, die das Bildträgerteil berührt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, in der die Schmierbeschichtung aus Nylonharz besteht.

9. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, die ferner eine Haltevorrichtung (7) zum einteiligen Halten des Ladeteils und des Reinigungsteils aufweist, wobei die Haltevorrichtung abnehmbar an einem Bilderzeugungsgerät befestigt werden kann.

10. Vorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung die Form einer Einschubeinheit (7) hat, die abnehmbar an einem Hauptaufbau eines Bilderzeugungsgeräts befestigt werden kann.

11. Bilderzeugungsgerät mit einer Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch.

12. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 11, das eine Spannungsanlege-Vorrichtung (E, 25) zum Anlegen einer Wechselspannung an das Ladeteil enthält.

13. Gerät nach Anspruch 12, in dem die Wechselspannung durch Überlagerung einer Gleichspannung und einer Wechselspannung erzeugt ist.

14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, in dem die Wechselspannung eine Spitze-Spitze-Spannung hat, die nicht geringer als das Doppelte des Absolutwertes einer Ladeanfangsspannung für das Bildträgerteil ist.