DE4244917C2

DE4244917C2 - Electrostatic copier or printer with DC energised charging roller

Info

Publication number: DE4244917C2
Application number: DE4244917A
Authority: DE
Inventors: Junji Kurokawa; Kazuo Nojima; Masako Chiba; Toshio Nakahara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2012-12-03

Abstract

The copier/printer has a charging roller (100) in contact with the photosensitive drum as an alternative to the conventional corona discharge device. The roller (1200) has a 6 mm diameter metallic core (101) connected to a DC source and is covered by an elastic layer (102) 3mm thick of eg epichlorohydrin rubber having a specific resistance of 3x10 power 8 ohm.cm. Another film (103) of similar material treated with a solution of fluorine based resin of 30 micrometres thickness and having a specific resistance of 3x10 power 10 ohm.cm completes the assembly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum Laden eines photoleitfähigen Elements, die zumindeste eine elastische Schicht und eine Oberflächen schicht hat, welche eine Oberfläche der elastischen Schicht bedeckt, sowie ein Verfahren zum Herstellen der Lade vorrichtung.The invention relates to a Loading device for loading a photoconductive element, the least an elastic layer and a surface layer which has a surface of the elastic layer covered, as well as a method of making the drawer contraption.

Bei Bilderzeugungseinrichtungen der vorliegenden Art ist es bisher üblich gewesen, einen Koronaentlader als Ladeeinrich tung zu verwenden, um die Oberfläche eines photoleitfähigen Elements gleichförmig zu laden. Ein Koronaentlader lädt die Oberfläche eines photoleitfähigen Elements wirksam und gleichförmig bei einem vorherbestimmten Potential. Eine Schwierigkeit besteht jedoch darin, daß ein Koronaentlader eine Hochspannungsquelle benötigt und während des Entladens Ozon erzeugt. In großer Menge erzeugtes Ozon würde nicht nur die Umgebung verunreinigen, sondern würde auch den Quali tätsverlust an einem Ladeteil sowie an dem photoleitfähigen Element verstärken.It is with imaging devices of the present type So far it was common to use a corona discharger as a loading device device to use the surface of a photoconductive Elements load uniformly. A corona discharger charges the Surface of a photoconductive element effective and uniform at a predetermined potential. A The difficulty, however, is that a corona discharger a high voltage source is needed and during discharge Generates ozone. Ozone produced in large quantities would not only pollute the environment but would also affect the quality loss of charge on a charging unit and on the photoconductive Reinforce element.

Es ist daher eine Ladevorrichtung mit einer Laderolle statt des Koronaentladers vorgeschlagen worden. Diese Art Ladevor richtung hat eine Laderolle, welche in Anlage an einer pho toleitfähigen Trommel gehalten und von dieser angetrieben wird; die Laderolle hat einen Metallkern. Wenn eine Spannung von einer Energiequelle an den Kern der Laderolle angelegt wird, lädt die Rolle die Oberfläche der Trommel. Mit Hilfe der Laderolle ist es möglich, die erforderliche Spannung der Energiequelle zu erniedrigen und die Ozonmenge, welche auf ein Laden zurückzuführen ist, zu verringern. Außerdem ver hindert die Laderolle, daß sich Staubpartikel elektrosta tisch auf einem Koronadraht absetzen, und durch die Laderol le entfällt auch die Notwendigkeit einer Hochspannungsquel le. Jedoch besteht die Schwierigkeit bei dieser Art Lader darin, daß die Ladungsverteilung unregelmäßig werden kann, und außerdem ist das Ladepotential sehr empfindlich bezüg lich der Umgebung. Ein derartiger Lader ist bezüglich der Gleichförmigkeit der Ladungsverteilung einem Lader des Typs, bei welchem ein Koronaentlader verwendet ist, weit unter legen.It is therefore a loading device with a loading roller instead of the corona discharger has been proposed. This kind of loading direction has a loading roller, which is attached to a pho tolconductive drum held and driven by this becomes; the charge roller has a metal core. If a tension from an energy source to the core of the charge roller the roller loads the surface of the drum. With help the charge roller it is possible to the required tension of the To lower energy source and the amount of ozone that is on a store is reduced. In addition ver the charging roller prevents dust particles from becoming electrostatic place the table on a corona wire, and through the Laderol The need for a high-voltage source is also eliminated le. However, the difficulty with this type of loader is in that the charge distribution can become irregular, and besides, the charging potential is very sensitive Lich the environment. Such a loader is regarding Uniformity of charge distribution to a loader of the type where a corona discharger is used, far below lay.

Tatsächlich wurden bereits Flecke auf dem Untergrund von Bildern festgestellt, welche an frühen Wintermorgen mittels eines Laserdruckers mit Hilfe einer Laderolle hergestellt worden sind. Dies ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß sich der elektrische Widerstand der Laderolle, welche während der Nachtzeit einer niedrigen Temperatur ausgesetzt war, erhöht hat und sich daher das Ladepotential der photo leitfähigen Trommel um etwa 200 V im Vergleich zu dem norma len Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich erniedrigt hat, so daß es dadurch zu einer Art Umkehrentwicklung gekommen ist.In fact, stains on the surface of Pictures found which were taken early in the winter morning a laser printer with the help of a loading roller have been. This is probably due to that the electrical resistance of the charge roller, which exposed to a low temperature during the night was increased and therefore the charging potential of the photo conductive drum by about 200 V compared to the norma len temperature and humidity range has decreased, so that this has led to a kind of reversal.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 149 668/1988 (welche nachstehend als Dokument 1 bezeichnet wird) ist ausgeführt, daß die Gleichförmigkeit einer Ladung merklich verbessert wird, wenn eine Wechselspannung mit einem Spitzenwert, welcher zweimal so hoch ist wie eine Lade-Ausgangsspannung (V_TH), im Falle des Anlegens einer Gleichspannung dieser überlagert wird. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 132 356/1981 (die nachste hend als Dokument 2 bezeichent wird) ist eine Ausführung beschrieben, bei welcher eine Spannung von einer Konstant stromquelle aus an eine Laderolle angelegt wird, um die Empfindlichkeit der Laderolle gegenüber Umgebungsbedingungen zu verringern. In der offengelegten japanischen Patentan meldung Nr. 156 476/1990 (welche nachstehend als Dokument 3 bezeichnet wird) ist eine Anordnung vorgeschlagen, in wel cher eine Gleichspannung, der eine Wechselspannung überla gert ist, an eine Laderolle angelegt wird, um ein zuverläs siges Laden unabhängig von der Umgebung zu gewährleisten. Ferner ist in einer weiteren offengelegten japanischen Pa tentanmeldung Nr. 288 174/1990 (die nachstehend als Dokument 4 bezeichnet wird) eine Einrichtung zum Heizen einer Lade rolle beschrieben, um dadurch die Abhängigkeit der Rolle von der Umgebung bzw. den Umgebungsbedingungen zu beseitigen.Japanese Patent Application Laid-Open No. 149 668/1988 (hereinafter referred to as Document 1) states that the uniformity of a charge is remarkably improved when an AC voltage with a peak value twice as high as a charge output voltage ( V _TH ), if a DC voltage is applied, this is superimposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 132 356/1981 (hereinafter referred to as Document 2) describes an embodiment in which a voltage is applied from a constant current source to a charge roller to reduce the sensitivity of the charge roller to environmental conditions . Japanese Patent Application Laid-Open No. 156 476/1990 (hereinafter referred to as Document 3) proposes an arrangement in which a DC voltage superimposed on an AC voltage is applied to a charge roller for reliable charging regardless of the environment. Furthermore, in another Japanese Patent Application Laid-Open No. 288 174/1990 (hereinafter referred to as Document 4), a device for heating a charging roller is described, thereby eliminating the dependency of the roller on the environment.

Bei dem Vorschlag in dem Dokument 1 wird eine Wechselspan nungsquelle zusätzlich zu einer Gleichspannungsquelle benö tigt, um die Wehselspannung der Gleichspannung zu überla gern, wodurch die Kosten der Einrichtung erhöht werden. Da jedoch ein großer Teil des Wechselstroms nicht zu dem Lade potential des photoleitfähigen Elements beiträgt, ist da durch unwirtschaftlich gearbeitet. Dadurch werden nicht nur die laufenden Kosten der Einrichtung erhöht, sondern es wird auch eine große Menge Ozon erzeugt, wodurch es zu den vor stehend angeführten kritischen Problemen kommt. Bei dem Vor schlag in Dokument 2 kann erwartet werden, daß infolge der Konstantstromquelle der Strom und folglich das Ladepotential des photoleitfähigen Elements unabhängig von dem elektri schen Widerstand der Laderolle konstant bleibt. In der Pra xis sind Änderungen im Leckstrom, welche auf sich änderne Umgebungsbedingungen, insbesondere auf die Feuchtigkeit zu rückzuführen sind, jedoch nicht vernachlässigbar. Folglich ändert sich die Stromverteilung bei dem Laden des photoleit fähigen Elements, wodurch die Ladung in bestimmten Teilen der geladenen Oberfläche des photoleitfähigen Elements un regelmäßig wird. Durch den Vorschlag in dem Dokument 3 wer den die Kosten infolge der (zusätzlichen) Gleichspannungs quelle erhöht, obwohl dadurch ein unregelmäßiges Laden redu ziert wird. Ferner werden bei der Ausführung nach Dokument 4 sowohl die Abmessungen als auch die Kosten der Einrichtung größer, da die Heizeinrichtung die gesamte Laderolle heizt.With the proposal in document 1, an alternating chip voltage source in addition to a DC voltage source to change the alternating voltage of the direct voltage gladly, which increases the cost of the facility. There however, much of the alternating current does not go to the charger potential of the photoconductive element is there worked through inefficiently. This will not only the running cost of the facility increases but it will also produces a large amount of ozone, which makes it one of the pre standing critical problems. With the before impact in document 2 can be expected that as a result of the Constant current source the current and consequently the charging potential of the photoconductive element regardless of the electri resistance of the charging roller remains constant. In the Pra xis are changes in the leakage current, which change in turn Environmental conditions, especially towards moisture are traceable, but not negligible. Hence the current distribution changes when the photoconductor is charged capable element, reducing the charge in certain parts the charged surface of the photoconductive element un becomes regular. Through the proposal in document 3 who the costs due to the (additional) DC voltage source increased, although this reduces irregular charging is decorated. Furthermore, in the execution according to document 4 both the dimensions and the cost of the facility larger, since the heating device heats the entire loading roller.

Aus EP 328 113 A2 ist ein Ladeglied bekannt. Dieses Lade glied umfaßt eine Oberflächenschicht, die aus N-Alkoxyme thyl-Nylon gebildet ist.A loading link is known from EP 328 113 A2. This ark member includes a surface layer made of N-alkoxyme thyl-nylon is formed.

Aus EP 385 462 A2 ist ein Ladeglied bekannt, dessen Ober flächenschicht aus Polyurethan, Nylon-6 oder Polycarbonat ausgebildet ist.From EP 385 462 A2 a loading link is known, the upper surface layer made of polyurethane, nylon 6 or polycarbonate is trained.

Aus EP 406 834 A2 ist ein Ladeglied bekannt, dessen Ober flächenschicht Polyurethanharz umfaßt.From EP 406 834 A2 a loading link is known, the upper Surface layer comprises polyurethane resin.

Aus EP 367 203 ist ein Ladeglied bekannt, das ein photo empfindliches Glied lädt.From EP 367 203 a loading link is known that a photo sensitive link loads.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Ladevorrichtung der ein gangs definierten Art zu schaffen, welches besonders einfach und problemlos durchgeführt werden kann und zur Herstellung einer Ladevorrichtung geeignet ist, durch welche die Kosten der Einrichtung selbst, die Energieversorgungskosten und die Erzeugung von Ozon reduziert werden können, um dadurch zu verhindern, daß ein Ladeteil und ein photoleitfähiges Ele ment schlechter werden und um Umgebungsverunreinigungen zu vermeiden.The object underlying the invention is a method of manufacturing a loading device of a gangs defined way to create, which is particularly easy and can be carried out easily and for production a charger is suitable, through which the cost the facility itself, the energy supply costs and the Generation of ozone can be reduced to thereby prevent a charger and a photoconductive el ment get worse and to avoid environmental pollution avoid.

Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The above object is accomplished by the subject matter of the claims 1 and 10 solved. Advantageous further developments are based on the Sub-claims emerge.

Vorteilhaft ist eine Ladevorrichtung für eine Bilderzeu gungseinrichtung herstellbar, bei welcher trotz eines ein fachen Aufbaus jederzeit unabhängig von den sich ändernden Umgebungsbedingungen einwandfreie Ergebnisse bei den erhal tenen Kopien/Bildern sichergestellt werden.A charging device for an image is advantageous supply device can be produced, in which despite a fold structure at any time regardless of the changing Ambient conditions flawless results with the get copies / images.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Aus führungsformen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher er läutert. Es zeigtIn the following the invention based on preferred Aus leadership forms with reference to the drawings he purifies. It shows

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine übliche Laderolle; Figure 1 is a sectional view through a conventional loading roller.

Fig. 2 eine Schnittansicht durch eine spezifische Prüf vorrichtung, welche auf einem elektrophotographi schen Prozeß basiert und dazu verwendet wird, um die Kenndaten einer Laderolle zu bestimmen; Fig. 2 is a sectional view through a specific test device which is based on an electrophotographic process and is used to determine the characteristics of a charge roller;

Fig. 3 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen einer an eine Laderolle angelegten Gleichspannung und einem Ladepotential einer photoleitfähigen Trommel wiedergegeben ist;, In which a relationship shown between a voltage applied to a charging roller and a charging DC voltage potential of a photoconductive drum 3 is a graph.

Fig. 4 Unregelmäßigkeiten in dem Ladepotential, wenn in der Bewegungsrichtung der Trommel gemessen wird; Fig. 4 is irregularities in the charging potential, when measured in the direction of movement of the drum;

Fig. 5 ein spezifisches Ladungsunregelmäßigkeitsmuster; Fig. 5 shows a specific charge irregularity pattern;

Fig. 6 eine Aufstellung zum Vergleich von Ozonkonzentra tionen; Fig. 6 is a table for comparing ozone concentrations;

Fig. 7 die Kenndaten von drei Arten von für einen Test hergestellten Rollen; Figure 7 shows the characteristics of three types of rolls made for a test;

Fig. 8A bis 8E Abschnitte, die jeweils eine bevorzugte Aus führungsform der Erfindung zeigen; FIGS. 8A to 8E portions each implementing a preferred form off to the invention;

Fig. 9 eine Bilderzeugungseinrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 9, an image forming device according to the invention;

Fig. 10A bis 10C eine mit der Erfindung erreichte Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik; Figs. 10A to 10C, an improvement achieved with the invention over the prior art;

Fig. 11 einen Graphen, in welchem eine Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur einer Laderolle, dem. Widerstand eines Thermistors und der Ausgangsspannung einer Energiequelle angegeben sind; Fig. 11 is a graph in which a relationship between the surface temperature of a charging roller, the. Resistance of a thermistor and the output voltage of an energy source are specified;

Fig. 12 bis 14 Schnittansichten, die jeweils unterschiedliche Bilderzeugungseinrichtungen gemäß der Erfindung wie dergeben; . 12 to 14 are sectional views each different image forming means according to the invention as dergeben;

Fig. 15 Schnitte von drei Arten von Laderollen gemäß der Erfindung; Fig. 15-sections of three types of charging rollers according to the invention;

Fig. 16 in einer tabellarischen Aufstellung eine Beziehung zwischen der Dicke von Epichlorhydrin-Kautschuk und der gleichförmigen Ladungscharakteristik; Fig. 16 is in a tabular form a relationship between the thickness of epichlorohydrin rubber and uniform charge characteristic;

Fig. 17 Graphen, welche die Ladungscharakteristik einer Laderolle unter verschiedenen Bedingungen zeigen; FIG. 17 is graphs showing the charge characteristic of a charge roller under various conditions;

Fig. 18 eine tabellarische Aufstellung zum Vergleichen von Ozonkonzentrationen; FIG. 18 is a tabulation for comparing ozone concentrations;

Fig. 19A und 19B Schnittansichten einer weiteren Bilderzeu gungseinrichtung gemäß der Erfindung; FIG. 19A and 19B are sectional views of another Bilderzeu restriction device according to the invention;

Fig. 20A und 20B die Abhängigkeit verschiedener Kennwerte einer Laderolle gemäß der Erfindung von der Tempe ratur; FIG. 20A and 20B, the function of various characteristics of an charging roller of the invention by the tempering temperature according to;

Fig. 21A und 21B Temperaturabhängigkeit einer Epichlorhydrin-Kautschukschicht; FIG. 21A and 21B, temperature dependency of a epichlorohydrin rubber layer;

Fig. 22A und 22B die Abhängigkeit verschiedener Kenndaten einer Laderolle gemäß der Erfindung von der Feuchtigkeit; FIG. 22A and 22B, the function of various characteristics of a charging roller according to the invention from moisture;

Fig. 23 bis 25 Schnittansichten weiterer Bilderzeugungsein richtungen gemäß der Erfindung; . 23 to 25 are sectional views of further Bilderzeugungsein devices according to the invention;

Fig. 26 einen Graphen, in welchem eine Beziehung der Oberflä chentemperatur einer Laderolle, des Widerstandes eines Thermistors und einer an die Entladerolle an gelegten Spannung wiedergegeben ist; Fig. 26 is a graph showing a relationship of the surface temperature of a charge roller, the resistance of a thermistor and a voltage applied to the discharge roller;

Fig. 27 weitere Entladerollen gemäß der Erfindung; Fig. 27 further discharging rollers according to the invention;

Fig. 28 eine Schnittansicht, in welchem eine Bilderzeugungs einrichtung mit einer Entladerolle gemäß der Erfin dung wiedergegeben ist; Fig. 28 is a sectional view showing an image forming apparatus with an unloading roller according to the invention;

Fig. 29 Ladekenndaten einer Laderolle unter unterschiedlichen Bedingungen; Fig. 29 charging characteristics of a charging roller under different conditions;

Fig. 30 in einer tabellarischen Aufstellung die Mengen an Perchlorsäure-Lithiumsalz, dem Urethan-Kautschuk hinzugefügt ist, und elektrischen Widerstandswerten; FIG. 30 is a tabulation of the quantities of perchloric acid, lithium salt, which is added urethane rubber, and electrical resistance values;

Fig. 31 eine Schnittansicht einer spezifischen Prüfeinrich tung, die bei einer Laderolle gemäß der Erfindung verwendbar ist; Fig. 31 is a sectional view of a specific test device usable in a charge roller according to the invention;

Fig. 32A und 32B die mit der Einrichtung der Fig. 31 durchge führten Prüfergebnisse; FIGS. 32A and 32B show the test results performed with the device of FIG. 31;

Fig. 33 eine I-Vs- und eine Vs-Va-Kennlinie einer Laderolle gemäß der Erfindung, die bei einer Temperatur von 25°C und bei einer Feuchtigkeit von 50% gemessen worden sind; FIG. 33 is an I-Vs- and Vs-Va-characteristic curve of a charging roller according to the invention, which have been measured at a temperature of 25 ° C and at a humidity of 50%;

Fig. 34, wie eine herkömmliche Laderolle verwendet wird; Fig. 34 shows how a conventional loading roller is used;

Fig. 35 einen Abschnitt, in welchem eine herkömmliche Lade rolle in einer Bilderzeugungseinrichtung gezeigt ist, und Fig. 35 shows a portion in which a conventional loading role in an image forming device is shown, and

Fig. 36 eine Beziehung zwischen einer an eine Laderolle ange legten Spannung und einem Ladepotential einer photo leitfähigen Trommel, die unter verschiedenen Bedin gungen beobachtet worden sind. Fig. 36 is a relationship between a charging roller to a stored voltage and a charge potential of a photoconductive drum which have been observed under various conditions Bedin.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zuerst einige herkömmliche Ladevorrichtungen der Art, bei welchen eine Laderolle verwendet ist, anhand von Fig. 34 bis 36 beschrie ben. Eine in Fig. 34 dargestellte Ladevorrichtung hat eine Laderolle 3400, welche in Anlage an einer photoleitfähigen Trommel 3401 gehalten und durch diese gedreht wird. Die Lade rolle 3400 hat einen Metallkern 3402. Wenn eine Spannung von einer Energiequelle 3403 an den Kern 3402 der Laderolle 3400 angelegt wird, lädt die Rolle 3400 die Oberfläche der Trom mel 3401. Bei Verwenden der Laderolle 3400 ist es möglich, die geforderte Spannung der Energiequelle 3400 zu erniedri gen und die Ozonmenge zu reduzieren, die auf ein Laden zu rückzuführen ist. Außerdem verhindert die Laderolle 3400, daß sich Staubpartikel elektrostatisch auf einem Koronadraht absetzen, und es wird dadurch die Notwendigkeit einer Hoch spannungs-Energiequelle beseitigt. Jedoch besteht die Schwie rigkeit bei dieser Art Lader darin, daß die Ladungsverteilung unregelmäßig werden kann, und außerdem ist das Ladungspotential sehr empfindlich bezüglich Umgebungsbedingungen. Tatsächlich ist ein derartiger Lader hinsichtlich der Gleichförmigkeit einer Ladungsverteilung weitaus niedriger einzustufen, als ein Lader des Typs, bei welchem ein Koronaentlader verwendet wird.For a better understanding of the invention, some conventional loading devices of the type in which a loading roller is used will first be described with reference to FIGS . 34 to 36. A loading device shown in FIG. 34 has a loading roller 3400 which is held in contact with a photoconductive drum 3401 and is rotated by it. The loading roller 3400 has a metal core 3402 . When a voltage from an energy source 3403 is applied to the core 3402 of the charge roller 3400 , the roller 3400 charges the surface of the drum 3401 . When using the charge roller 3400 , it is possible to lower the required voltage of the energy source 3400 and to reduce the amount of ozone that is due to a charge. In addition, the charge roller 3400 prevents dust particles from depositing electrostatically on a corona wire, thereby eliminating the need for a high voltage power source. However, the difficulty with this type of charger is that the charge distribution can become irregular, and also the charge potential is very sensitive to environmental conditions. In fact, such a charger is far lower in uniformity of charge distribution than a charger of the type in which a corona discharger is used.

In Fig. 35 ist eine weitere herkömmliche Ladevorrichtung mit einer Laderolle dargestellt. Eine photoleitfähige Trommel 3501 besteht aus einer Metalltrommel 3501a und einer photo leitfähigen Schicht 3501b auf der Oberfläche der Trommel 3501. In Fig. 35, another conventional charging device is shown with a charging roller. A photoconductive drum 3501 consists of a metal drum 3501 a and a photo conductive layer 3501 b on the surface of the drum 3501 .

Eine Laderolle 3502 weist einen Metallkern 3502c, eine leit fähige Gummischicht 3502b und eine Widerstandsschicht 3502a auf, welche die Oberfläche der Rolle 3502 bildet. Wenn die Trommel 3501 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wie in Fig. 35 dargestellt ist, wird die Laderolle 3502 durch die Trommel 3501 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Eine Gleichspannungs energiequelle 3503 ist zwischen die Trommel 3501 und die Laderolle 3502 geladen. Ein Elektrometer 3504 ist in unmitel barer Nähe der Trommel 3501 angeordnet, um deren Ladungspo tential zu messen. Es sollen nunmehr drei verschiedene Um gebungsarten geben, z. B. eine Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, bei welcher die Temperatur 30°C ist und die Feuchtigkeit 90% beträgt, eine Umgebung mit normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit, bei welcher die Tempe ratur 25°C ist und die Feuchtigkeit 52% beträgt, und eine Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit, bei welcher die Temperatur 10°C und die Feuchtigkeit 15% ist. Dann werden in jeder dieser Umgebungen eine angelegte Spannung Va(-kV) und ein Ladepotential Vs (-kV) zueinander in Beziehung gesetzt, wie in Fig. 36 dargestellt ist. Wenn die Hochspannungs-Energiequelle 4503 durch eine Konstant stromquelle ausgeführt ist und so eingestellt ist, um eine Ladespannung Vs von -800 V anzulegen, beträgt de Spannung Va genau -1,5 kV, wie in Fig. 36 dargestellt ist. Wenn sich die Umgebung in eine Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit ändert, ändert sich das Ladungspotential Vs auf etwa -900 V; wenn sich die Umgebung auf eine mit nie driger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit ändert, ändert sich letztere auf etwa -600 v. Auf diese Weise ändert sich das Ladungspotential insgesamt über einen Bereich von 300 V, wo durch sich bei der praktischen Nutzung zahlreiche Schwierig keiten ergeben.A charging roller 3502 has a metal core 3502 c, a conductive rubber layer 3502 b and a resistance layer 3502 a, which forms the surface of the roller 3502 . When the drum 3501 is rotated clockwise as shown in Fig. 35, the loading roller 3502 is rotated counterclockwise by the drum 3501 . A DC power source 3503 is charged between the drum 3501 and the charge roller 3502 . An electrometer 3504 is arranged in the immediate vicinity of the drum 3501 to measure its charge potential. There should now be three different types of environment, z. B. an environment with high temperature and high humidity, in which the temperature is 30 ° C and the humidity is 90%, an environment with normal temperature and normal humidity, in which the temperature is 25 ° C and the humidity is 52% , and a low temperature, low humidity environment where the temperature is 10 ° C and the humidity is 15%. Then, in each of these environments, an applied voltage Va (-kV) and a charging potential Vs (-kV) are related to each other, as shown in Fig. 36. When the high voltage power source 4503 is implemented by a constant current source and is set to apply a charging voltage Vs of -800 V, the voltage Va is exactly -1.5 kV as shown in FIG. 36. When the environment changes to a high temperature and high humidity environment, the charge potential Vs changes to about -900 V; if the environment changes to one with low temperature and low humidity, the latter changes to about -600 BC. In this way, the total charge potential changes over a range of 300 V, where numerous difficulties arise in practical use.

Obwohl diese Ausführungen vorgeschlagen worden sind, um die vorstehenden Schwierigkeiten zu beseitigen, ist keine dieser Lösungen voll zufriedenstellend, wie eingangs bereits ausge führt ist.Although these statements have been proposed to the eliminating the above difficulties is not one of these Solutions fully satisfactory, as already stated at the beginning leads is.

Nachstehend wird nunmehr die Erfindung im einzelnen beschrie ben. Fig. 1 zeigt den Aufbau einer üblichen Laderolle 100, welche einen Metallkern 101 mit einem Durchmesser von 8 mm, eine etwa 4 mm dicke, leitfähige, elastische Schicht 102, welche den Kern 101 bedeckt und durch Silikonkautschuk mit feinst verteiltem Kohlenstoff (10³ Ωcm) gebildet ist, und eine 50 µm dicke Oberflächenschicht 103, welche die elasti sche Schicht 102 bedeckt und aus Nylon (10¹² Ωcm) besteht.The invention will now be described in detail below. Fig. 1 shows the structure of a conventional loading roller 100 , which has a metal core 101 with a diameter of 8 mm, an approximately 4 mm thick, conductive, elastic layer 102 , which covers the core 101 and silicon rubber with finely divided carbon (10 ³ Ωcm ) is formed, and a 50 μm thick surface layer 103 , which covers the elastic layer 102 and consists of nylon (10 ¹² Ωcm).

In Fig. 2 ist eine Bilderzeugungseinrichtung dargestellt, die zum Testen und Überprüfen der Laderolle der Fig. 2 hinsicht lich der Ladecharakteristik und der Gleichförmigkeit einer Ladungsverteilung verwendet wird. Die Einrichtung hat eine photoleitfähige Trommel 201 und die Laderolle 100, welche an der Trommel 201 in Anlage gehalten ist. In einem Entwick lungsabschnitt 202 wird mittels Toner ein elektrostatisches, latentes Bild entwickelt, das auf der Trommel 201 erzeugt worden ist, dessen Oberfläche durch die Laderolle 10 geladen worden ist. Ein Übertragungslader 203 überträgt das sich ergebende Tonerbild von der Trommel 201 an ein Papier oder ein entsprechendes Aufzeichnungsmedium, das über eine nicht dargestellte Transportbahn zugeführt worden ist. Ein Trenn lader 204 entlädt nach der Bildübertragung das Papier, um es so von der Trommel 201 zu trennen. Mittels einer Reini gungsschneide 205 wird der Toner entfernt, welcher auf der Trommel 201 nach der Bildübertragung verblieben ist. Eine Entladelampe 206 verteilt die Ladung, welche ebenfalls nach der Bildübertragung auf der Trommel 201 zurückgeblieben ist. Mittels einer Energiequelle 207 wird eine Spannung an die Entladerolle 100 angelegt. Der Entwicklungsabschnitt 202 hat eine Entwicklungshüle 202a, um den Toner auf die Trommel 201 zu transportieren. Eine Vorspannung wird an die Entwick lungshülse 202a angelegt, um die Tonermenge einzustellen, die auf die Trommel 201 aufzubringen ist. Ebenso ist in Fig. 2 eine Ozon-Überwachungseinheit 208 vorgesehen, um das Ozon zu überwachen, das dem Betrieb der Laderolle 100 zuzuschreiben ist; an einer Stelle unmittelbar vor dem Entwicklungsab schnitt 202 ist ein Elektrometer 209 vorgesehen, welche zu der Mitte der Trommel 201 hin weist. FIG. 2 shows an image forming device which is used for testing and checking the charging roller of FIG. 2 with regard to the charging characteristic and the uniformity of a charge distribution. The device has a photoconductive drum 201 and the charging roller 100 , which is held against the drum 201 . In a developing section 202 , an electrostatic latent image is formed on the drum 201 , the surface of which has been charged by the charging roller 10 , by toner. A transfer charger 203 transfers the resulting toner image from the drum 201 to a paper or a corresponding recording medium which has been fed via a transport path, not shown. A separation loader 204 unloads the paper after image transfer so as to separate it from the drum 201 . By means of a cleaning cutting edge 205 , the toner which is left on the drum 201 after the image transfer is removed. An unloading lamp 206 distributes the charge, which is also left on the drum 201 after the image transmission. A voltage is applied to the discharge roller 100 by means of an energy source 207 . The development section 202 has a development sleeve 202 a to transport the toner onto the drum 201 . A bias voltage is applied to the development sleeve 202 a to adjust the amount of toner to be applied to the drum 201 . Likewise, an ozone monitoring unit 208 is provided in FIG. 2 in order to monitor the ozone that is ascribed to the operation of the charging roller 100 ; at a location immediately before the development section 202 , an electrometer 209 is provided which points toward the center of the drum 201 .

Während des Betriebs wird die Trommel 201 mit einer Linear gerschwindigkeit mm/s durch einen nicht dargestellten An trieb gedreht. Die Laderolle 100 lädt die Oberfläche der Trommel 201 mit negativer Polarität entsprechend einer Span nung von der Energiequelle 207. Wenn die geladene Oberfläche der Trommel 201 bildmäßig belichtet wird, wird die Ladung auf der Trommel 201 auf der Basis der Lichtintensität selek tiv gelöscht (ausgebreitet). Folglich wird ein latentes Bild elektrostatisch auf der Trommel 201 erzeugt. In dem Entwick lungsabschnitt 202 wird das latente Bild durch eine Umkehr entwicklung entwickelt, wodurch es in ein Tonerbild umgesetzt wird. Der Übertragungslader 203 überträgt das Tonerbild von der Trommel 201 auf ein über die Transportbahn zugeführtes Papier. Mittels des Trennladers 204 wird das Papier mit dem Tonerbild von der Trommel 201 getrennt; Toner und Ladung, welche auf der Trommel 201 nach der Bildübertragung verblie ben sind, werden mittels einer Reinigungsschneide 205 bzw. der Entladelampe entfernt. Hierdurch ist ein Bilderzeugungs zyklus beendet.During operation, the drum 201 is rotated at a linear speed mm / s by an unillustrated drive. The charging roller 100 charges the surface of the drum 201 with negative polarity corresponding to a voltage from the energy source 207 . When the charged surface of the drum 201 is exposed imagewise, the charge on the drum 201 is selectively erased (spread) based on the light intensity. As a result, a latent image is electrostatically formed on the drum 201 . In the developing section 202 , the latent image is developed by reverse development, thereby converting it into a toner image. The transfer charger 203 transfers the toner image from the drum 201 to a paper fed through the transport path. The paper with the toner image is separated from the drum 201 by means of the separating loader 204 ; Toner and charge which have remained on the drum 201 after the image transfer are removed by means of a cleaning cutter 205 or the discharge lamp. This completes an imaging cycle.

Fig. 3 und 4 zeigen die Ladecharakteristik bzw. die Gleichför migkeit einer Ladungsverteilung, welche mittels des Elektro meters 209 bestimmt worden ist. Insbesondere zeigt Fig. 3 eine Beziehung zwischen der an die Laderolle 100 angelegten Gleich spannung Va (-kV) und dem auf die Trommel 201 aufgebrachten Ladungspotential Vs (-V). In Fig. 4 sind Unregelmäßigkeiten in dem Ladungspotential Vs auf der Trommel 201 dargestellt, welche mittels des Elektrometers 209 in der Bewegungsrichtung der Trommel 201 gemessen worden sind. Wie dargestellt, werden I: eine Gleichspannung (-1200 V) und II: eine Gleich- und Wechselspannung (Gleichspg. -600 V und Wechselspg. Vp-p = 2,0 kV/f = 1,0 kHz) an die Laderolle 100 angelegt. Während der Unregelmäßigkeitsbereich im Ladungspotential Vs|VS_(MAX) - VS_(MIN)| < 80 V unter der Bedingung I ist, beträgt er bei der Bedingung II etwa 10 V. FIGS. 3 and 4 show the charging characteristic or the Gleichför migkeit a charge distribution which has been determined by means of the electrometer 209th In particular, FIG. 3 shows a relationship between the DC voltage Va (-kV) applied to the charge roller 100 and the charge potential Vs (-V) applied to the drum 201 . In FIG. 4, irregularities are illustrated in the charge potential Vs on the drum 201, which have been measured by the electrometer 209 in the direction of movement of the drum 201. As shown, I: a DC voltage (-1200 V) and II: a DC and AC voltage (DC voltage -600 V and AC voltage Vp-p = 2.0 kV / f = 1.0 kHz) to the charge roller 100 created. During the irregularity range in the charge potential Vs | VS _(MAX) - VS _(MIN) | <80 V under condition I, it is about 10 V in condition II

Ferner soll eine Umkehrentwicklung in Verbindung mit einem Ladungspotential Vs (von etwa -600 V) mit einer Entwicklungs vorspannung VB (-550 V, -600 V, -650 V) bewirkt werden. Dann wird, wie in Big. 5 dargestellt, der Toner in Teilen aufge bracht, in welchen das Ladungspotential Vs niedriger als die Vorspannung V_B ist, d. h. die Ladungsverteilung ist über der gesamten geladenen Fläche unregelmäßig. Folglich wird unter der vorstehend wiedergegebenen Bedingung I der Hintergrund im Berich der Laderolle 100 verunreinigt. Dies wird durch die Unregelmäßigkeit in der Ladungsverteilung festgestellt, welche auf die nicht-gleichförmige elektrische Charakteristik der Rollenschicht zurückzuführen ist. Im Vergleich hierzu ist unter der Bedingung II der Toner schwach über der gesamten Fläche aufgebracht, d. h. die Unregelmäßigkeit in der Ladungs verteilung ist unmerklich.Furthermore, a reverse development in connection with a charge potential Vs (of approximately -600 V) with a development bias voltage VB (-550 V, -600 V, -650 V) is to be brought about. Then, like in Big. 5, the toner is applied in parts in which the charge potential Vs is lower than the bias voltage V _B , ie the charge distribution is irregular over the entire charged area. Consequently, under the condition I shown above, the background in the area of the charge roller 100 is contaminated. This is determined by the irregularity in the charge distribution, which is due to the non-uniform electrical characteristic of the roll layer. In comparison, under condition II the toner is weakly applied over the entire surface, ie the irregularity in the charge distribution is imperceptible.

In Fig. 6 sind Ozon-(O₃) Konzentrationen (ppm) aufgetragen, welche unter den Bedingungen I und II am Einlaß der Ozon überwachungseinheit 208 festgestellt worden ist, welche an der Auslaßseite des Teils angeordnet ist, wo sich die Lade rolle 100 und die Trommel 201 berühren. Wie Fig. 6a zeigt, verstärkt der Wechselstrom die Ozonerzeugung. Hieraus folgt, daß, wenn nur die Gleichspannung an die Laderolle 100 ange legt wird, d. h. wenn die Wechselspannung der Gleichspannung nicht überlagert wird, Ozon reduziert werden kann. Weitere Studien bezüglich der Ladungsunregelmäßigkeit, die auftritt, wenn die Gleichspannung an die Laderolle 100 angelegt wird, haben gezeigt, daß dies der Tatsache zuzuschreiben ist, daß die leitfähige, elastische Schicht 102 durch eine Kohlenstoff- Silikon-Kautschuk-Dispersion ausgeführt ist. Dies wurde heraus gefunden, indem eine Laderolle (aus Nylon/Epichlorhydrin- Kautschuk) verwendet wurde, deren leitfähige, elastische Schicht 102 aus Epichlorhydrin-Kautschuk bestand. Insbeson dere ergibt sich die Unregelmäßigkeit aus der nicht-gleich förmigen, elektrischen Charakteristik der Schicht 102, welche ihrerseits aus der unvollständigen Dispersion Kohlen stoff(Silikonkautschuk resultiert. Die Unregelmäßigkeit wird beseitigt, wenn eine derartige Dispersion durch Epichlor hydrin-Kautschuk ersetzt wird, welcher nicht dispersibel ist.In Fig. 6, ozone (O ₃ ) concentrations (ppm) are plotted which have been found under conditions I and II at the inlet of the ozone monitoring unit 208 which is arranged on the outlet side of the part where the loading roll 100 and touch drum 201 . As Fig. 6a shows, the alternating current increases the ozone generation. It follows that if only the DC voltage is applied to the charge roller 100 , ie if the AC voltage is not superimposed on the DC voltage, ozone can be reduced. Further studies on the charge irregularity that occurs when the DC voltage is applied to the charge roller 100 have shown that this is due to the fact that the conductive, elastic layer 102 is made by a carbon-silicone rubber dispersion. This was found by using a loading roller (made of nylon / epichlorohydrin rubber) whose conductive, elastic layer 102 was made of epichlorohydrin rubber. In particular, the irregularity results from the non-uniform electrical characteristic of the layer 102 , which in turn results from the incomplete dispersion of carbon (silicone rubber). The irregularity is eliminated if such a dispersion is replaced by epichlorohydrin rubber, which is not is dispersible.

Die Nylon-Oberflächenschicht 103 der Laderolle 100 ist äußerst empfindlich bezüglich Umgebungsbedingungen. Um dies zu überprüfen, wurden, wie in Fig. 7 dargestellt, Laderollen 100(a), (b) und (c) jeweils aus einem speziellen Material hergestellt und bezüglich der Ladecharakteristik und der Ladungsgleichförmigkeit bewertet. Wie Fig. 7 zeigt, sollte, um eine gleichförmige Ladungsverteilung nur mit der Gleich spannung zu erreichen, die (2 bis 20 mm dicke) elastische Schicht der Laderolle 100 elektrisch gleichförmig sein. Diesbezüglich ist, obwohl eine einzige Schicht (Rolle (a) in Fig. 7) aus einem indispersiblen Kautschuk mit niedri gem Widerstand (aus Epichlorhydrin-Kautschuk) optimal ist, die damit erreichbare Oberflächenkonfiguration nicht er wünscht und verschlechtert die Gleichförmigkeit einer Ladungs verteilung. Um die Oberflächenkonfiguration zu verbessern, ist die Rolle (b) in Fig. 7 mit einer 30 µm dicken Kunstharz- Oberflächenschicht versehen. Hierdurch werden jedoch die Ladecharakteristik und die Ladungsgleichförmigkeit verschlech tert, da die Oberflächenschicht aus Fluorkunstharz einen hohen Widerstandswert hat. Um die Oberflächenkonfiguration zu verbessern, ohne die Ladecharakteristik zu beeinflussen, kann eine 10 bis 100 µm dicke Oberflächenschicht aus einem Kautschuk mit niedrigem Widerstand und mit einer Kunstharz dispersion gebildet werden, welche auch die elastische Schicht darstellt. Die Rolle (c) in Fig. 7 hat eine derartige Ober flächenschicht. Vorzugsweise sollte die Kunstharzkonzentra tion der Oberflächenschicht in Richtung der Oberfläche kon sequent größer werden, während die Kautschukkonzentration in Richtung der elastischen Schicht konsequent zunehmen sollte. Diese Art Oberflächenschicht kann gebildet werden, wenn Lösungen, die jeweils ein ganz bestimmtes Mischungs verhältnis von Kunstharz und Kautschuk haben, übereinander aufgebracht werden. Für die elastische Schicht kann Epichlor hydrin-, Nitril-, Urethan-, Acryl- oder Chloropretan-Kaut schuk verwendet werden. Bezüglich der Oberflächenschicht ist Fluor-, Silikon-, oder ein ähnliches Kunstharz am vor teilhaftesten.The nylon surface layer 103 of the charge roller 100 is extremely sensitive to environmental conditions. To check this, as shown in Fig. 7, loading rollers 100 (a), (b) and (c) were each made of a special material and evaluated for the loading characteristic and the charge uniformity. As shown in FIG. 7, should, in order to achieve a uniform charge distribution with only the DC voltage (2 to 20 mm thick) elastic layer of the charging roller 100 may be electrically uniform. In this regard, although a single layer (roll (a) in FIG. 7) made of an indispersible rubber with low resistance (made of epichlorohydrin rubber) is optimal, the surface configuration achievable with it is not desired and deteriorates the uniformity of charge distribution. In order to improve the surface configuration, the roller (b) in FIG. 7 is provided with a 30 μm thick synthetic resin surface layer. As a result, however, the charging characteristic and the charge uniformity are deteriorated because the fluororesin surface layer has a high resistance value. In order to improve the surface configuration without influencing the charging characteristic, a 10 to 100 μm thick surface layer can be formed from a rubber with low resistance and with a synthetic resin dispersion, which is also the elastic layer. The roller (c) in Fig. 7 has such an upper surface layer. Preferably, the synthetic resin concentration of the surface layer should increase consistently in the direction of the surface, while the rubber concentration should increase consistently in the direction of the elastic layer. This type of surface layer can be formed if solutions, each with a specific mixing ratio of synthetic resin and rubber, are applied one above the other. Epichlor hydrine, nitrile, urethane, acrylic or chloropretane rubber can be used for the elastic layer. With regard to the surface layer, fluorine, silicone, or a similar synthetic resin is the most geous.

Wie vorstehend ausgeführt, sind die Laderolle gemäß der Erfindung, die geschaffen ist, um eine gleichförmige Ladungs teilung nur durch eine Gleichspannung zu erreichen, und die herkömmliche Laderolle, die auf eine Wechselspannung ange wiesen ist, um dasselbe zu erreichen, beachtlich verschieden hinsichtlich der Ladecharakteristik (R, C) und der Struktur der Schichten. Insbesondere die herkömmliche Laderolle hat eine leitfähige, elastische Schicht (Kautschuk mit disper giertem Kunststoff) und eine Oberflächen-(Widerstands-)Schicht. Da bei dieser Art Rolle die Oberflächenschicht die Rolle eines Kondensators spielt, ist die elektrostatische Kapazi tät C groß und trägt einen großen Teil zu einer gleichförmi gen Ladungsverteilung bei. Im Vergleich hierzu wird, da die Laderolle der Erfindung die Rolle eines Widerstands spielt, (wobei die elektrostatische Kapazität C klein ist), die Gleichförmigkeit der Ladung nicht merklich verbessert, selbst wenn eine Wechselspannung der Gleichspannung überlagert wird.As stated above, the loading roller according to the Invention that is created to have a uniform charge to achieve division only by a DC voltage, and the conventional charging roller, which is based on an AC voltage to achieve the same is considerably different in terms of charging characteristics (R, C) and structure of layers. In particular, the conventional loading roller has a conductive, elastic layer (rubber with disper plastic) and a surface (resistance) layer. Because in this type of roll the surface layer is the roll a capacitor plays is the electrostatic capaci act C large and contribute a large part to a uniform charge distribution. In comparison, since the Charge roller of the invention plays the role of a resistor (where the electrostatic capacity C is small), the Charge uniformity not noticeably improved, even when an AC voltage is superimposed on the DC voltage.

Nunmehr werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beschrieben.Preferred embodiments of the invention will now be described in described.

First embodiment

Wie in Fig. 8A dargestellt, wird in einer ersten Ausführungs form die elastische Schicht 102 der Laderolle 100 dadurch gebildet, daß Epichlorhydrin-Kautschuk auf den Kern mit einem Durchmesser von 6 mm aufgebracht wird, so daß der Rollenaußen durchmesser 12 ist. Die Oberflächenschicht 102 hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 3 × 10⁸ Ωcm. 100 Lösungsteile Epichlorhydrin-Kautschuk (2,5 Gewichts-% Festan teil) und 40 Lösungsteile Fluorkunstharz, der in einem Lösungsmittel lösbar ist (10,8 Gewichts-% Festanteil) werden auf die elastische Schicht 102 aufgebracht, so daß ein 30 µm dicker Film oder eine entsprechend dicke Oberflächen schicht 103 nach dem Trocken ausgebildet ist. Die Oberflä chenschicht 103 hat einen spezifischen elektrischen Wider stand von 3 × 10¹⁰ Ωcm. Die Laderolle 100 hat eine Ladungs charakteristik Vs = -580 V gegenüber Va (Gleichspg.) von -1200 V, begrenzt die Unregelmäßigkeit im Ladungspotential Vs auf einem Bereich von 12 V und führt zu einer gleichförmi gen Ladungsverteilung.As shown in Fig. 8A, the elastic layer 102 of the loading roller 100 is formed in a first embodiment in that epichlorohydrin rubber is applied to the core with a diameter of 6 mm, so that the roller outer diameter is 12 . The surface layer 102 has a specific electrical resistance of 3 × 10 ⁸ Ωcm. 100 solution parts of epichlorohydrin rubber (2.5% by weight of solids) and 40 solution parts of fluororesin, which is soluble in a solvent (10.8% by weight of solids), are applied to the elastic layer 102 , so that a 30 µm thick film or a correspondingly thick surface layer 103 is formed after drying. The surface 103 has a specific electrical resistance of 3 × 10 ¹⁰ Ωcm. The charge roller 100 has a charge characteristic Vs = -580 V compared to Va (direct voltage) of -1200 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 12 V and leads to a uniform charge distribution.

Second embodiment

Wie in Fig. 8B dargestellt, wird Nitril-Kautschuk (NBR) auf dem Kern 101 (mit ϕ 8 mm) ausgebildet, so daß der Rollenaußen durchmesser 16 mm ist, wodurch die elastische Schicht 102 ge bildet ist. Die elastische Schicht 102 hat einen spezfischen elektrischen Widerstand von 8 × 10^-8 Ωcm. 100 Lösungsteile Nitril-Kautschuk (2,5 Gewichts-% Feststoff) und 40 Gewichts teile Fluor-Kunstharz, das in einem Lösungsmittel lösbar ist (10,8 Gewichts-% Festanteil) werden auf die elastische Schicht 102 aufgebracht, so daß ein 50 µm dicker Film oder eine ent sprechend dicke Oberflächenschicht 103 nach dem Trocknen aus gebildet ist. Die Oberflächenschicht 103 hat einen spezifi schen elektrischen Widerstand von 8 × 10¹⁰ Ωcm und die Lade rolle 100 hat eine Ladungscharakteristik Vs = -570 V gegenüber Va (Gleichspg.) von -1200 V, begrenzt die Unregelmäßigkeit im Ladungspotential Vs auf einen Bereich von 15 V und ergibt eine Ladungsverteilung, welche so gleichförmig ist, wie diejenige bei der ersten Ausführungsform. As shown in Fig. 8B, nitrile rubber (NBR) is formed on the core 101 (with ϕ 8 mm) so that the roll outer diameter is 16 mm, whereby the elastic layer 102 is formed. The elastic layer 102 has a specific electrical resistance of 8 × 10 ^-8 Ωcm. 100 parts by weight of nitrile rubber (2.5% by weight of solid) and 40 parts by weight of fluorine resin, which is soluble in a solvent (10.8% by weight of solid), are applied to the elastic layer 102 , so that a 50 .mu.m thick film or a correspondingly thick surface layer 103 is formed after drying. The surface layer 103 has a specific electrical resistance of 8 × 10 ¹⁰ Ωcm and the charging roller 100 has a charge characteristic Vs = -570 V compared to Va (DC) of -1200 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 15 V and gives a charge distribution which is as uniform as that in the first embodiment.

Third embodiment

Wie in Fig. 8C dargestellt, wird Epichlorhydrin-Kautschuk auf den Kern 101 (ϕ 8 mm) ausgebildet, so daß der Rollenaußen durchmesser 16 mm ist, wodurch die elastische Schicht 102 ge bildet ist. Eine Lösung aus Epichlorhydrin-Kautschuk (2,5 Gewichts-% Festanteil) und eine Lösung aus Fluor-Kunstharz, das in einem Lösungsmittel lösbar ist (10,8 Gewichts-% Fest anteil) werden vermischt und zweimal auf die elastische Schicht 102 aufgebracht, wobei deren Mischungsverhältnis ge ändert wird, so daß zwei jeweils 30 µm dicke Schichten nach dem Trocknen ausgebildet sind. Insbesondere wird ein Gemisch aus 100 Teilen Epichlorhydrin-Kautschuklösung und 20 Teilen Fluor-Kunstharzlösung (spezifischer elektrischer Widerstand 2 × 10⁸ Ωcm) zuerst aufgebracht und dann wird ein Gemisch aus 100 Teilen einer Epichlorhydrin-Kautschuklösung und 60 Teilen einer Fluor-Kunstharzlösung (elektrischer Widerstand 2 × 10¹¹ Ωcm) aufgebracht. Die Laderolle 100 hat infolge der großen Konzentration an Fluorharz eine glatte Oberfläche, eine Ladungscharakteristik Vs von -580 V gegenüber Va (Gleich spg.) von -1200 V, begrenzt die Unregelmäßigkeit im Ladungs potential Vs auf einem Bereich von 100 V und es wird eine gleichförmige Ladungsverteilung erreicht.As shown in Fig. 8C, epichlorohydrin rubber is formed on the core 101 (ϕ 8 mm) so that the roll outer diameter is 16 mm, whereby the elastic layer 102 is formed. A solution of epichlorohydrin rubber (2.5% by weight solids) and a solution of fluorine synthetic resin which is soluble in a solvent (10.8% by weight solids) are mixed and applied twice to the elastic layer 102 , wherein the mixing ratio is changed ge, so that two 30 µm thick layers are formed after drying. In particular, a mixture of 100 parts of epichlorohydrin rubber solution and 20 parts of fluorine resin solution (specific electrical resistance 2 × 10 ⁸ Ωcm) is applied first and then a mixture of 100 parts of an epichlorohydrin rubber solution and 60 parts of a fluorine resin solution (electrical resistance 2 × 10 ¹¹ Ωcm) applied. The charge roller 100 has a smooth surface due to the large concentration of fluororesin, a charge characteristic Vs of -580 V compared to Va (DC voltage) of -1200 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 100 V and it becomes one uniform charge distribution achieved.

Fourth embodiment

Wie in Fig. 8D dargestellt, wird Urethan-Kautschuk auf den Metallkern 101 (ϕ 6 mm) aufgebracht, so daß der Rollenaußen durchmesser 12 mm ist, wodurch die elastische Schicht 102 gebildet ist. Die elastische Schicht 102 hat einen spezifi schen elektrischen Widerstand von 8 × 10⁹ Ωcm. 100 Lösungs teile Urethan-Kautschuk (2,5 Gewichts-% Feststoff) 50 Lö sungsteile Silikon-Harz, das in einem Lösungsmittel lösbar ist (7,5 Gewichts-% Feststoff) und 2 Teile Kohlenstoff werden auf die elastische Schicht 102 aufgebracht, so daß nach dem Trocknen ein 40 µm dicker Film oder eine entsprechende Oberflächenschicht 103 ausgebildet ist. Die Oberflächen schicht 103 hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 2 × 10⁹ Ωcm. Die Laderolle hat eine Ladungscharakteristik Vs von -560 V gegenüber Va (Gleichspg.) von 1200 V, begrenzt die Unregelmäßgkeit im Ladungspotential Vs auf einem Bereich von 18 V und es wird eine gleichförmige Ladungsverteilung erreicht.As shown in Fig. 8D, urethane rubber is applied to the metal core 101 (ϕ 6 mm) so that the roll outer diameter is 12 mm, whereby the elastic layer 102 is formed. The elastic layer 102 has a specific electrical resistance of 8 × 10 ⁹ Ωcm. 100 parts by weight of urethane rubber (2.5% by weight of solids), 50 parts by weight of silicone resin which is soluble in a solvent (7.5% by weight of solids) and 2 parts of carbon are applied to the elastic layer 102 , so that after drying a 40 µm thick film or a corresponding surface layer 103 is formed. The surface layer 103 has a specific electrical resistance of 2 × 10 ⁹ Ωcm. The charge roller has a charge characteristic Vs of -560 V compared to Va (direct current) of 1200 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 18 V and a uniform charge distribution is achieved.

Fifth embodiment

Wie in Fig. 8E dargestellt, ist diese Ausführungsform iden tisch mit der vierten Ausführungsform, außer daß Urethan- Kautschuk der vierten Ausführungsform durch Chloropren- Kautschuk ersetzt wird, und daß die Oberflächenschicht 103 60 µm dick ist. Die Laderolle 100 hat eine Ladungscharak teristik Vs = -590 V gegenüber Va (Gleichspg.) von -1200 V, begrenzt die Unregelmäßigkeit im Ladepotential Vs auf einem Bereich von 15 V, und es wird eine gleichförmige Ladungsver teilung erreicht.As shown in Fig. 8E, this embodiment is identical to the fourth embodiment except that urethane rubber of the fourth embodiment is replaced with chloroprene rubber and that the surface layer 103 is 60 µm thick. The charge roller 100 has a charge characteristic Vs = -590 V against Va (DC) of -1200 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 15 V, and a uniform charge distribution is achieved.

Wie vorstehend ausgeführt, ist durch die Erfindung eine La dungsrolle mit einer glatten Oberfläche geschaffen, ohne daß die Ladungscharakteristik verschlechtert wird, da die Ober flächeschicht durch ein Gemisch aus polarem Kunstharz und nicht-haftendem Harz ausgeführt ist. Da die Harzkonzentra tion in Richtung der Oberflächenschicht konsequent zunimmt, ent spricht die Oberflächenkonfiguration den Vorstellungen, und die Dauerhaftigkeit der Rolle ist erhöht. Da ferner der Kunstharz (indispersibel) einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁶ Ωcm bis 10¹⁰ Ωcm hat und nicht disper sibel ist, kommt es zu keinem elektrischen Durchschlag, selbst wenn die Oberflächenschicht die Pin-Holes eines Photoleiters berührt.As stated above, the invention provides a charge roller with a smooth surface without the charge characteristic being impaired, since the upper surface layer is made from a mixture of polar synthetic resin and non-adhesive resin. As the resin concentration increases consistently in the direction of the surface layer, the surface configuration corresponds to the ideas, and the durability of the roll is increased. Furthermore, since the synthetic resin (indispersible) has a specific electrical resistance of 10 ⁶ Ωcm to 10 ¹⁰ Ωcm and is not dispersible, there is no electrical breakdown, even if the surface layer touches the pin holes of a photoconductor.

Sixth embodiment

In Fig. 9 ist ein Laserdrucker oder eine ähnliche Bilderzeu gungseinrichtung dargestellt, bei welcher eine sechste Aus führungsform der Erfindung verwendet ist. Die Einrichtung hat eine photoleitfähige Trommel 901 mit einem Durchmesser von beispielsweise 60 mm und eine Laderolle 902, welche einen Durchmesser von 15 mm hat und drehbar an der Rolle 901 in An lage gehalten ist. Eine Hochspannungsquelle 903' ist mit der Laderolle 902 verbunden. Die Laderolle 902 besteht aus einem Metallkern 902c mit einem Durchmesser von beispiels weise 10 mm, einer 5 mm dicken, leitfähigen Kautschukschicht 902b und einer 50 µm dicken Oberflächen-Widerstandsschicht 902a. Durch eine Entwicklungseinheit 905 wird, um eine Um kehrentwicklung zu bewirken, trockener Toner auf ein latentes Bild aufgebracht, das mittels eines Laserstrahls L elektrosta tisch auf der Trommel 901 erzeugt worden ist. Eine Vorspannung Vb wird von einer Vorspannungsenergiequelle 906 an die Ent wicklungseinheit 905 angelegt. Zumindest eine der Spannungs quellen 906 oder 903' wird entsprechend der Temperatur um die Laderolle 902 herum durch eine Zentraleinheit (CPU) 908 mittels eines Thermistors 907 gesteuert.In Fig. 9, a laser printer or a similar imaging device is shown, in which a sixth embodiment of the invention is used. The device has a photoconductive drum 901 with a diameter of, for example, 60 mm and a loading roller 902 , which has a diameter of 15 mm and is rotatably held in position on the roller 901 . A high voltage source 903 'is connected to the charge roller 902 . The charging roller 902 consists of a metal core 902 c with a diameter of, for example, 10 mm, a 5 mm thick, conductive rubber layer 902 b and a 50 μm thick surface resistance layer 902 a. By developing unit 905 , in order to cause reverse development, dry toner is applied to a latent image which has been generated electrostatically on drum 901 by means of a laser beam L. A bias voltage Vb is applied to the development unit 905 from a bias power source 906 . At least one of the voltage sources 906 or 903 'is controlled according to the temperature around the charging roller 902 by a central processing unit (CPU) 908 by means of a thermistor 907 .

Versuche haben gezeigt, daß ein vorteilhaftes Bild erreich bar ist, wenn die Oberfläche der Trommel 901 mit einer linearen Geschwindigkeit v von 120 mm/s bewegt wird, die Temperatur T um die Laderolle 302 herum, welche mittels des Thermistors 907 gemessen worden ist, 25°C ist, die an die Laderolle 902 angelegte Spannung Va -1,54 kV beträgt, die Ladespannung Vs auf der Trommel 901 -800 V ist und die Ent wicklungs-Vorspannung Vb -600 V ist.Experiments have shown that an advantageous image can be achieved if the surface of the drum 901 is moved at a linear speed v of 120 mm / s, the temperature T around the charging roller 302 , which has been measured by means of the thermistor 907 , 25 ° C, the voltage Va applied to the charge roller 902 is -1.54 kV, the charge voltage Vs on the drum 901 is -800 V, and the development bias Vb is -600 V.

In einer Umgebung mit einer Temperatur von beispielsweise T = 10°C, welche frühen Wintermorgen entspricht und unter der herkömmlichen Bedingung, bei welcher keine der Energie quellen 903' und 906 durch die Zentraleinheit 908 gesteuert wird, wurde eine Spannung Vs von 970 V gemessen und der Un tergrund war verschmutzt, wie in Fig. 10A dargestellt ist. Die Temperatur T = 10°C soll mittels des Thermistors gefühlt und an der Zentraleinheit 908 vorliegen. Wenn dann die Vor spannung V'b auf -500 V gesteuert wurde, wie in Fig. 108 dar gestellt, oder wenn die Spannung V'a an der Laderolle 902 auf -1,6 kV (V's = -650 V) gesteuert wurde, wie in Fig. 10C dargestellt, wurde ein vorteilhaftes Bild erzeugt, das frei von Flecken bzw. Unsauberkeiten in seinem Untergrund ist.In an environment with a temperature of, for example, T = 10 ° C, which corresponds to early winter morning and under the conventional condition in which none of the energy sources 903 'and 906 is controlled by the central unit 908 , a voltage Vs of 970 V was measured and the underground was dirty as shown in Fig. 10A. The temperature T = 10 ° C. should be sensed by means of the thermistor and be present on the central unit 908 . If the pre-voltage V'b was then controlled to -500 V, as shown in FIG. 108, or if the voltage V'a on the charging roller 902 was controlled to -1.6 kV (V's = -650 V), As shown in Fig. 10C, an advantageous image was produced which is free of stains or uncleanness in its background.

In Fig. 11 sind eine T-R-Vb- und eine T-R-Va-Kennlinie aufgetragen, welche eine Beziehung zwischen der Oberflächen temperatur T der Laderolle 902, dem Widerstand R des Ther mistors 906 und der Ausgänge Vb und Va der Gleichspannungs quelle darstellen, wobei dies gilt, wenn der Thermistor 907 und die Laderolle in einer Gleichspannungs-Versorgungs schaltung für die Vorspannung Vb bzw. für die Rollenspannung Va untergebracht sind.In Fig. 11, a TR-Vb and a TR-Va characteristic curve are plotted, which represent a relationship between the surface temperature T of the charging roller 902 , the resistance R of the thermistor 906 and the outputs Vb and Va of the DC voltage source, wherein this applies if the thermistor 907 and the charging roller are accommodated in a DC voltage supply circuit for the bias voltage Vb or for the roller voltage Va.

Seventh embodiment

In der siebten Ausführungsform in Fig. 12 wird die Vorspannung Vb an der Entwicklungseinheit 905 (Fig. 9) in Übereinstimmung mit der T-R-Vb-Kennlinie der Fig. 11 gesteuert. Wie darge stellt, ist ein Thermistor 907, welcher bei der Laderolle 908 angeordnet ist, in einer Gleichspannungs-Energiequelle 906' für die Vorspannung untergebracht, um eine optimale Vorspan nung Vb unabhängig von der Umgebung anzulegen. Hierdurch wird mit Erfolg ein vorteilhaftes Bild erreicht, das frei von einer Untergrund-Verunreinigung ist. Es wurde herausgefunden, daß ein attraktives Bild bei T = 16°C, bei R = 14 kΩ und mit Vb = -560 V erzeugt wird; unter einer solchen Bedingung ist Vs = -740 V.In the seventh embodiment in FIG. 12, the bias voltage Vb on the developing unit 905 ( FIG. 9) is controlled in accordance with the TR-Vb characteristic of FIG. 11. As illustrated, a thermistor 907 located at the charge roller 908 is housed in a DC power source 906 'for the bias to apply an optimal bias Vb regardless of the environment. This successfully achieves an advantageous image that is free of any surface contamination. It has been found that an attractive image is produced at T = 16 ° C, at R = 14 kΩ and with Vb = -560 V; under such a condition Vs = -740 V.

Eighth embodiment

Bei einer achten Ausführungsform in Fig. 13 wird die Spannung Va an der Laderolle 902 (Fig. 9) auf der Basis der T-R-Va- Kennlinie der Fig. 11 gesteuert. Der Thermistor 907 bei der Laderolle 902 ist in einer Gleichspannungs-Versorgungsschal tung 903' untergebracht, so daß unabhängig von der Umgebung eine optimale Spannung Va abgegeben wird. Die Ladespannung Vs an der Trommel 901 wird im wesentlichen konstant gehal ten. In dieser Ausführungsform ist ein Reinigungsteil 909 in Anlage an der Laderolle 902 gehalten, um deren Oberfläche zu reinigen. Gleichzeitig dient das Reinigungsteil 909 dazu, die Oberflächentemperatur der Laderolle 902 schnell durch Reibung zu erhöhen, selbst wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, um dadurch die Ladecharakteristik zu erhöhen. Insbesondere wurde, wenn die Temperatur T 12°C, Spannung Vs -760 V bei einem Widerstand R von 16,5 kΩ und die Spannung Va -1,65 kV betrug, ein vorteilhaftes Bild nur dann erhalten, wenn die Spannung Vb auf -600 V gehalten wurde.In an eighth embodiment in FIG. 13, the voltage Va on the charging roller 902 ( FIG. 9) is controlled on the basis of the TR-Va characteristic of FIG. 11. The thermistor 907 at the charge roller 902 is housed in a DC voltage supply circuit 903 ', so that an optimal voltage Va is output regardless of the environment. The charging voltage Vs on the drum 901 is kept substantially constant. In this embodiment, a cleaning member 909 is held against the charging roller 902 to clean the surface thereof. At the same time, the cleaning member 909 serves to quickly increase the surface temperature of the charging roller 902 by friction even when the ambient temperature is low, thereby increasing the charging characteristic. In particular, when the temperature T was 12 ° C, the voltage Vs -760 V with a resistance R of 16.5 kΩ and the voltage Va was -1.65 kV, an advantageous image was obtained only when the voltage Vb was -600 V was held.

Ninth embodiment

Obwohl mit dem bisher beschriebenen Ausführungsformen attrak tive Bilder in einer äußerst kurzen Zeitspanne erzeugt wer den können, selbst wenn die Umgebungstemperatur niedrig ist, wird bei der neunten Ausführungsform, wie anhand von Fig. 14 beschrieben wird, die Wartezeit noch weiter mit Erfolg verringert. Wie in Fig. 14 dargestellt, hat die Bilderzeugungs einrichtung eine Bildübertragungseinrichtung 910, eine Fixier einheit 911 mit einer Heizrolle, ein Sauggebläse 912 und eine Trommel-Reinigungseinrichtung 913 zusätzlich zu der photoleitfähigen Trommel 901, einer Laderolle 902 und einer Entwicklungseinheit 905. In dieser Ausführungsform ist Koh lenstoff in der leitfähigen Kautschukschicht 902b der Lade rolle 902 feinst verteilt, oder eine geringe Menge Kohlen stoff ist der Oberflächen-Widerstandsschicht 902a der Rolle 902 hinzugefügt. Dies ist vorgesehen, um die Oberfläche der Laderolle 902 zu schwärzen, um dadurch die Absorption von Strahlungswärme zu erhöhen.Although the above-described embodiments can produce attractive images in an extremely short period of time even when the ambient temperature is low, the waiting time is further successfully reduced in the ninth embodiment, as described with reference to FIG. 14. As shown in FIG. 14, the image forming device has an image transfer device 910 , a fixing unit 911 with a heating roller, a suction fan 912 and a drum cleaning device 913 in addition to the photoconductive drum 901 , a charging roller 902 and a development unit 905 . In this embodiment, Koh lenstoff in the conductive rubber layer 902 b of the charging roller 902 finely distributed, or a small amount of carbon material is the surface resistance layer 902 added a of the roller 902. FIG. This is intended to blacken the surface of the charge roller 902 , thereby increasing the absorption of radiant heat.

Bevor die Einrichtung benutzt wird, laufen Trommel 905 und die Laderolle 902 leer mit und das Sauggebläse 912 wird in umgekehrter Richtung gedreht, während gleichzeitig der Heizer der Fixiereinheit 911 angeschaltet wird. Dann wird die von der Fixiereinheit 911 erzeugte Wärme zu der Laderolle 902 geleitet, um deren Oberflächentemperatur zu erhöhen. Wenn die Temperatur der Laderolle 902 eine vorher bestimmte Temperatur erreicht, was mittels des Thermistors 902 gefühlt wird, wird das Sauggebläse 912 in der Absaugrich tung gedreht. In diesem Zustand wird dann in der Einrichtung der Bilderzeugungsvorgang gestartet. Bei einer solchen Pro zedur kann sich die Oberflächentemperatur der Laderolle 902 in äußerst kurzer Zeit erhöhen, selbst wenn die Einrichtung über eine lange Zeitspanne auf einer niedrigen Temperatur belassen worden ist, um dadurch ein Bild zu erzeugen, dessen Untergrund frei von einer Verunreinigung ist. Erforderlichen falls können die Vorspannungs-Steuereinrichtung und/oder die Laderollenspannungs-Steuereinrichtung, welche in Ver bindung mit der siebten und achten Ausführungsform beschrie ben worden sind, zu der neunten Ausführungsform hinzugefügt werden, um die Wartezeit noch weiter zu verkürzen.Before the device is used, the drum 905 and the charging roller 902 run idle and the suction fan 912 is rotated in the reverse direction, while the heater of the fixing unit 911 is switched on at the same time. Then, the heat generated by the fixing unit 911 is conducted to the charge roller 902 to raise its surface temperature. When the temperature of the charging roller 902 reaches a predetermined temperature, which is felt by the thermistor 902 , the suction fan 912 is rotated in the suction direction. In this state, the image generation process is then started in the device. With such a procedure, the surface temperature of the charge roller 902 can increase in an extremely short time even if the device has been left at a low temperature for a long period of time, to thereby form an image whose surface is free from contamination. If necessary, the bias controller and / or the charge roller tension controller described in connection with the seventh and eighth embodiments can be added to the ninth embodiment to further shorten the waiting time.

Nachstehend wird eine unregelmäßige Ladungsverteilung ins besondere auf einer herkömmlichen Laderolle (welche eine harzartige Schicht hat, welche eine leitfähige elastische Schicht bedeckt) beschrieben, wenn eine Gleichspannung an gelegt wird. Diese unregelmäßige Ladungsverteilung rührt von der Tatsache her, daß die leitfähige elastische Schicht durch eine Kohlenstoff-Silikonkautschuk-Dispersion ausge führt ist. Dies ergab sich bei der Verwendung einer Lade rolle, deren leitfähige, elastische Schicht aus Epichlorhy drin-Kautschuk bestand (ein harzartiger Mantel auf einer elastischen Epichlorhydrin-Kautschukschicht). Insbesondere resultiert die Unregelmäßigkeit aus der nicht-gleichförmi gen elektrischen Charakteristik der leitfähigen elastischen Schicht, welche wiederum von der unvollständigen Dispersion von Kohlenstoff und Silikonkautschuk herrührt. Die Unregel mäßigkeit wird beseitigt, wenn eine derartige Dispersion durch Epichlorhydrin-Kautschuk ersetzt wird, welcher nicht dispersibel ist.An irregular charge distribution into the special on a conventional loading roller (which a resinous layer, which has a conductive elastic Layer covered) described when a DC voltage is applied is placed. This irregular charge distribution is stirring from the fact that the conductive elastic layer characterized by a carbon-silicone rubber dispersion leads is. This was the result of using a drawer roll, its conductive, elastic layer of epichlorhy there was rubber in it (a resinous coat on one elastic epichlorohydrin rubber layer). In particular the irregularity results from the non-uniform electrical characteristics of the conductive elastic Layer, which in turn depends on the incomplete dispersion comes from carbon and silicone rubber. The irregularity Temperance is eliminated when such a dispersion is replaced by epichlorohydrin rubber, which is not is dispersible.

In Fig. 15 sind drei Laderollen dargestellt, welche eine gleichförmige Ladungsverteilung aufbauen können, wenn nur eine Gleichspannung angelegt wird, d. h. selbst wenn eine Wechselspannung der Gleichspannung nicht überlagert wird. Insbesondere ist eine Rolle A mit einer einzigen (1 bis 5 mm dicken) Schicht aus Epichlorhydrin-Kautschuk versehen, während eine Rolle B mit einer (1 bis 5 mm dicken) elasti schen Epichlorhydrin-Kautschukschicht und einer (1 bis 10 µm dicken) Fluorharz-Oberflächenschicht versehen ist. Ebenso ist eine Rolle C mit einer (1 bis 5 mm dicken) Epichlorhy drin-Kautschukschicht und einer Fluorharz- und Epichlor hydrin-Dispersionsschicht (die 10 bis 100 µm dick ist) verse hen. Erforderlichenfalls kann in der einzigen (1 bis 5 mm dicken) Epichlorhydrin-Kautschukschicht der Fluorharz in dem Oberflächenteil konzentriert sein. Die Dicke der Epichlor hydrin-Kautschukschicht ist 1 bis 5 mm dick gewählt, da eine Dicke von weniger als 1 mm nicht ausreicht, um eine Schicht mit einer hinreichenden Elastizität zu schaffen, während eine Dicke von mehr als 5 mm den spezifischen elektrischen Widerstand erhöhen würde oder wenn sie durch einen Heizer erwärmt wird, eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit haben würde, d. h. der spezifische Widerstand würde nicht abnehmen. In Fig. 16 sind die Versuchsergebnisse hinsichtlich der Dicke der (1 bis 5 mm dicken) Epichlorhydrin-Kautschukschicht auf gelistet.In Fig. 15, three loading rollers are shown which can establish a uniform charge distribution, when only a DC voltage is applied, that is, even when an AC voltage of the DC voltage is not superposed. In particular, a roll A is provided with a single (1 to 5 mm thick) layer of epichlorohydrin rubber, while a roll B is provided with a (1 to 5 mm thick) elastic epichlorohydrin rubber layer and a (1 to 10 µm thick) fluororesin -Surface layer is provided. Likewise, a roll C is provided with a (1 to 5 mm thick) epichlorohydrin rubber layer and a fluororesin and epichlorohydrin dispersion layer (which is 10 to 100 µm thick). If necessary, in the single (1 to 5 mm thick) epichlorohydrin rubber layer, the fluororesin can be concentrated in the surface part. The thickness of the epichlorohydrin rubber layer is chosen to be 1 to 5 mm thick, since a thickness of less than 1 mm is not sufficient to create a layer with sufficient elasticity, while a thickness of more than 5 mm would increase the specific electrical resistance or if heated by a heater would have a lower thermal conductivity, ie the resistivity would not decrease. In Fig. 16, the test results are listed in terms of the thickness of (1 to 5 mm thick), epichlorohydrin rubber layer.

Tenth embodiment

Eine elastische Schicht (von 3 mm) aus Epichlorhydrin-Kaut schuk wird auf einem Metallkern 1501 (ϕ 8 mm) ausgebildet, so daß der Rollenaußendurchmesser l4 mm ist. 100 Lösungsteile Epichlorhydrin-Kautschuk (2,5 Gewichts-% Feststoff) und 40 Lösungsteile eines Fluorharz, das in einem Lösungsmittel lösbar ist (10,8 Gewichts-% Festanteil) werden auf die ela stische Schicht aufgebracht, so daß eine 30 µm dicke Schicht nach dem Trocknen ausgebildet wird. Die sich ergebende Lade rolle (Rolle C in Fig. 15) hat eine Ladungscharakteristik Vs = -720 V gegenüber Va = -1400 V, begrenzt die Unregelmäßig keit im Ladungspotential Vs auf einem Bereich von 10 V und hat eine gleichförmige Ladungsverteilung. An elastic layer (of 3 mm) made of epichlorohydrin rubber is formed on a metal core 1501 (ϕ 8 mm) so that the outside diameter of the roll is 14 mm. 100 solution parts of epichlorohydrin rubber (2.5% by weight solids) and 40 solution parts of a fluororesin which is soluble in a solvent (10.8% by weight solids content) are applied to the elastic layer so that a 30 µm thick layer is formed after drying. The resulting charging role (role C in Fig. 15) has a charge characteristic Vs = -720 V versus Va = -1400 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of 10 V and has a uniform charge distribution.

Wenn eine mit Wechselspannung überlagerte Gleichspannung an die Entladerolle angelegt wird wie in der herkömmlichen Einrichtung, ist eine gleichförmige Ladungsverteilung infolge der Wechselspannung erreichbar, selbst wenn das latente Bild potential auf der photoleitfähigen Trommel verbleibt oder wenn Resttoner auf der Trommel vorhanden ist. Um jedoch eine gleichförmige Ladungsverteilung nur durch Gleichspannung zu erreichen, muß nicht nur die Laderolle (eine nicht-disper sive, elastische Epichlorhydrin-Rolle) gemäß der Erfindung verwendet werden, sondern es muß auch der Teil der Trommel oberfläche vorher durch eine Löschlampe (QL) belichtet wer den, um zuerst den Ladeschritt einzustellen, und auch von dem Teil derselben der Resttoner vollständig mit der Reinigungs schneide entfernt werden, um zuerst den Ladeschritt vorzu nehmen. Wenn diesen Anforderungen genügt wurde, wurde eine gleichförmige Ladungsverteilung eingestellt, wie in Fig. 17 mit II angegeben ist. Ohne die Löschlampe (QL) würde die Ladungsverteilung unregelmäßig, da das Restpotential hinzu addiert würde, wie in Fig. 17 durch I angegeben ist. Ferner würde, wenn die Reinigung unzureichend wäre, der auf der Trommel verbliebene Toner an die Laderolle übertragen wer den, was danach zu einer unregelmäßigen Ladung im Bereich der Entladerolle führen würde, wie in Fig. 17 III bezeichnet ist.If an AC voltage superimposed DC voltage is applied to the discharge roller as in the conventional device, a uniform charge distribution due to the AC voltage can be achieved even if the latent image potential remains on the photoconductive drum or if there is residual toner on the drum. However, in order to achieve a uniform charge distribution only by means of DC voltage, not only must the charging roller (a non-dispersive, elastic epichlorohydrin roller) according to the invention be used, but also the part of the drum surface must first be extinguished by a quenching lamp (QL) who exposed to set the loading step first, and also remove the residual toner from the part of the same with the cleaning blade to carry out the loading step first. If these requirements were met, a uniform charge distribution was set as indicated by II in Fig. 17. Without the quenching lamp (QL), the charge distribution would become irregular since the residual potential would be added, as indicated by I in FIG. 17. Furthermore, if the cleaning were insufficient, the toner remaining on the drum would be transferred to the charge roller, which would then lead to an irregular charge in the area of the discharge roller, as indicated in Fig. 17 III.

Eleventh embodiment

Ozon nimmt deutlich ab, wenn die Bildübertragungsvorrichtung anstelle der herkömmlichen Koronaübertragung durch eine Kontaktübertragung durchgeführt wird. In Fig. 18 sind Ozon konzentrationen, insbesondere zum Vergleichen einer Rollen- und einer Koronaladung tabellarisch wiedergegeben. Fig. 19A und 19B zeigen eine spezielle Ausführung einer Bilderzeugungs einrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Im Falle einer photoleitfähigen Trommel (oder eines entsprechenden Bandes) 1901a mit einem kleinen Durchmesser, durch dessen Krümmung eine Papiertrennung erreicht wird, wird eine Bildübertragung mittels einer Übertragungsrolle 1902 bewirkt (Fig. 19A). An dererseits wird im Falle einer photoleitfähigen Trommel 1901b, deren Durchmesser größer als 50 mm ist, eine Bildübertragung mit Hilfe eines Übertragungsbandes 1903 bewirkt (Fig. 19B). In der Bilderzeugungseinrichtung, in welcher eine Ladungs- und Bildübertragung mittels Rollen und nur mittels einer Gleich spannung durchgeführt werden, wird die zu erzeugende Ozon menge im Vergleich zu dem Koronaladungs- und Koronabildüber tragungsschema auf 1/800 bis 1/1000 oder im Vergleich zu dem Rollenladungs- und Bildübertragungsschema, bei welchem die Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird, auf 1/30 bis 1/40 reduziert.Ozone decreases significantly when the image transfer device is performed by contact transfer instead of the conventional corona transfer. In Fig. 18 are ozone concentrations, in particular for comparing a roll and tabularly reproduced corona charging. FIG. 19A and 19B show a specific embodiment of an imaging device according to this embodiment. In the case of a photoconductive drum (or a corresponding tape) 1901 a with a small diameter, the curvature of which achieves paper separation, image transfer is effected by means of a transfer roller 1902 ( FIG. 19A). On the other hand, a photoconductive drum 1901, in the case b, the diameter of which is greater than 50 mm, effects image transmission by means of a transfer belt 1903 (FIG. 19B). In the image forming device in which charge and image transfer are carried out by means of rollers and only by means of a direct voltage, the amount of ozone to be generated is 1/800 to 1/1000 or in comparison to the corona charge and corona image transfer scheme Roller loading and image transfer scheme, in which the AC voltage is superimposed on a DC voltage, reduced to 1/30 to 1/40.

Eine (4 mm dicke) elastische Schicht aus Epichlorhydrin wird auf einem Metallkern 1501 (ϕ von 8 mm) ausgebildet, so daß der Rollenaußendurchmesser 16 mm ist, wodurch eine Laderolle (die Rolle A in Fig. 15) erzeugt ist. Die Laderolle wurde im Hinblick auf die Abhängigkeit einer I-Va- und einer Vs-Va- Kennlinie entsprechend der Temperatur und Feuchtigkeit mit Hilfe der in Fig. 20A und 20B (Fig. 21A und 21B/Fig. 22A und 22B) dargestellten Testeinrichtungen bewertet. Wie dargestellt, hängt der Widerstandswert (= Va/2) der Epichlorhydrin-Kaut schukschicht stark von der Temperatur ab (Fig. 21A), hängt aber nur wenig von der Feuchtigkeit ab (Fig. 22A). Hieraus folgt, daß die Ladekennlinie einer derartigen Schicht (Ladepoten tial Vs und gleichförmige Ladungsverteilung) merklich durch die Temperatur (Fig. 21B) beeinflußt wird, d. h. die Spannung Vs und die Gleichförmigkeit werden beide bei Temperaturen un ter 10°C niedriger. Jedoch wird die Ladungscharakteristik durch Feuchtigkeit nicht merklich beeinflußt (Fig. 22A und 22B). Um das photoleitfähige Element mit einer konstanten La dung und mit einer gleichförmigen Verteilung trotz der Ver wendung der Laderolle mit einer Epichlorhydrin-Kautschuk schicht zu laden, besteht daher eine erste Vorbedingung darin, daß die Laderolle bei Temperaturen über 10°C zu verwenden ist. Eine zweite Vorbedingung ist, daß die Spannung an der Laderolle in Anpassung an Änderungen bei Rollentemperatur korrigiert wird, welche mittels des Thermistors gefühlt wird.A (4 mm thick) elastic layer of epichlorohydrin is formed on a metal core 1501 (ϕ of 8 mm) so that the roll outer diameter is 16 mm, whereby a loading roll (the roll A in Fig. 15) is produced. The charge roller was evaluated for the dependency of an I-Va and a Vs-Va characteristic according to the temperature and humidity using the test equipment shown in Figs. 20A and 20B ( Figs. 21A and 21B / Figs. 22A and 22B) . As shown, the resistance value (= Va / 2) of the epichlorohydrin rubber layer depends strongly on the temperature ( FIG. 21A), but depends only slightly on the moisture ( FIG. 22A). It follows that the charging characteristic of such a layer (charging potential Vs and uniform charge distribution) is noticeably influenced by the temperature ( FIG. 21B), ie the voltage Vs and the uniformity are both lower at temperatures below 10 ° C. However, the charge characteristic is not significantly affected by moisture ( Figs. 22A and 22B). In order to load the photoconductive element with a constant charge and with a uniform distribution despite the use of the charge roller with an epichlorohydrin rubber layer, there is therefore a first prerequisite that the charge roller is to be used at temperatures above 10 ° C. A second prerequisite is that the voltage on the charge roller is corrected to accommodate changes in roller temperature sensed by the thermistor.

Twelfth embodiment

Wie in Fig. 23 dargestellt, wird eine Laderolle 2301 als eine 4 mm dicke, elastische Rolle aus Epichlorhydrin-Kautschuk aus geführt. Ein Heizer 2302 (ein Strahler von 30 × 200 mm², 220 V und 18 W) wird über der Laderolle 2301 angeordnet, um kondensierten Tau zu beseitigen. Im Winter und zur Nachtzeit wird der Heizer 2301 angeschaltet, um zu verhindern, daß die Temperatur in der Einrichtung unter 5° fällt. Da die Rollen temperatur höher als 10°C ist, wenn ein Bild im Winter oder am frühen Morgen hergestellt werden soll, wird somit eine er forderliche Ladecharakteristik und daher ein ansehnliches Bild mit Hilfe von Gleichspannung erzeugt. Da der Heizer 2302 selbst die optische Anordnung und die Trommel 2303 von kon densiertem Tau befreit, sind fehlerhafte Bilder ebenfalls ausgeschlossen.As shown in Fig. 23, a loading roller 2301 is performed as a 4 mm thick elastic roller made of epichlorohydrin rubber. A heater 2302 (a 30 x 200 mm ² , 220 V, and 18 W heater) is placed over the charge roller 2301 to remove condensed dew. In winter and at night, heater 2301 is turned on to prevent the temperature in the device from falling below 5 °. Since the roll temperature is higher than 10 ° C, when a picture is to be taken in winter or early morning, it requires a necessary charging characteristic and therefore a good picture with the help of DC voltage. Since the heater 2302 itself frees the optical arrangement and the drum 2303 from condensed dew, faulty images are also excluded.

13th embodiment

Wie in Fig. 24 dargestellt, hat eine Laderolle 2401 eine 3 mm dicke Epichlorhydrin-Kautschukschicht oder eine elasti sche Schicht und eine 1 bis 3 µm dicke Überzugsschicht aus Fluorharz auf der elastischen Schicht. Ein Reinigungsteil 2402 wird gegen die Laderolle 2401 gedrückt, um deren Ober fläche zu reinigen. Wenn die Laderolle 2401 gedrückt wird, reinigt die Reinigungsschneide 2402 nicht nur die Rolle 2401, sondern erhöht auch die Oberflächentemperatur der Rolle 2401 infolge der Reibung. Im Winter oder am frühen Morgen läuft eine Trommel 2403 vor einer tatsächlichen Bilderzeugung leer, um die Oberflächentemperatur der Laderolle 2401 auf über 10°C zu erhöhen. Hierdurch wird mit Erfolg die Ladekennlinie auf einen normalen Wert gebracht. Das Reinigungsteil 2402 kann ständig in Anlage an der Entladerolle 2401 gehalten oder in Anlage mit der Rolle 2401 gebracht werden, wenn nur die Trommel 2403 vor einer Bilderzeugung leer mitläuft. As shown in Fig. 24, a charging roller 2401 has a 3 mm thick epichlorohydrin rubber layer or an elastic layer and a 1 to 3 µm thick fluororesin coating layer on the elastic layer. A cleaning member 2402 is pressed against the charge roller 2401 to clean the upper surface thereof. When the loading roller 2401 is pressed, the cleaning blade 2402 not only cleans the roller 2401 but also increases the surface temperature of the roller 2401 due to the friction. In winter or early morning, a drum 2403 idles before actual imaging to raise the surface temperature of the charge roller 2401 to above 10 ° C. This successfully brings the charging characteristic to a normal value. The cleaning part 2402 can be constantly held in contact with the discharging roller 2401 or brought into contact with the roller 2401 when only the drum 2403 mitläuft empty before an image formation.

14th embodiment

In Fig. 25 ist eine Ladungsvorrichtung mit einer Laderolle 2501 dargestellt, welche der Laderolle der zehnten Ausführungs form entspricht. In Fig. 26 ist eine Beziehung zwischen der Rollen-Oberflächentemperatur T(°C) dem Thermistorwiderstand R (kΩ) und der Rollenspannung Va (kV) dargestellt, welche von der Temperaturkennlinie der Laderolle 2501 abgeleitet ist. In einer Energiequelle 2502 der Fig. 25 ist eine Steuer schaltung untergebracht, um auf der Basis der T-R-V-Kennlinie die augenblickliche Rollentemperatur anzupassen. Bei der dar gestellten Ausführungsform kann ein konstantes Ladungspoten tial jederzeit eingestellt werden, selbst wenn die Laderolle von der Temperatur abhängt, da eine zu der Rollentemperatur passende Spannung abgegeben wird.In Fig. 25 a charge device is shown with a charging roller 2501, which corresponds to the form of the charging roller of the tenth execution. FIG. 26 shows a relationship between the roller surface temperature T (° C.), the thermistor resistance R (kΩ) and the roller voltage Va (kV), which is derived from the temperature characteristic of the charging roller 2501 . A control circuit is accommodated in an energy source 2502 of FIG. 25 in order to adapt the current roll temperature on the basis of the TRV characteristic curve. In the embodiment presented, a constant charge potential can be set at any time, even if the charging roller depends on the temperature, since a voltage which is suitable for the roller temperature is emitted.

Nachfolgend wird eine unregelmäßige Ladungsverteilung speziell an einer herkömmlichen Laderolle (mit einer harzartigen Schicht, welche eine leitfähige, elastische Schicht bedeckt) beschrieben, wenn eine Gleichspannung angelegt wird. Die un regelmäßige Ladungsverteilung beruht auf der Tatsache, daß die leitfähige elastische Schicht durch eine Kohlenstoff- und Silikonkautschuk-Dispersion ausgeführt ist. Dies ergab sich bei der Verwendung einer Laderolle, deren leitfähige, elastische Schicht aus Urethan-Kautschuk bestand, welcher keinen Kohlenstoff enthielt oder der eine geringe Menge an Alkali-Metallsalz enthielt. Insbesondere resultiert die Unregelmäßigkeit aus der nicht-gleichförmigen elektrischen Kennlinie der leitfähigen elastischen Schicht, was wiederum auf der unvollständigen Dispersion von Kohlenstoff und Kunst harz zurückzuführen ist. Die Unregelmäßigkeit wird beseitigt, wenn eine solche Dispersion durch indispersiblen Urethan- Kautschuk ersetzt wird.In the following, an irregular charge distribution becomes special on a conventional loading roller (with a resinous Layer covering a conductive, elastic layer) described when a DC voltage is applied. The un regular charge distribution is based on the fact that the conductive elastic layer through a carbon and silicone rubber dispersion. This resulted in when using a charging roller whose conductive, elastic layer made of urethane rubber, which did not contain carbon or a small amount of Contained alkali metal salt. In particular, this results Irregularity from the non-uniform electrical Characteristic curve of the conductive elastic layer, which in turn on the incomplete dispersion of carbon and art resin is due. The irregularity is eliminated if such a dispersion is caused by indispersible urethane Rubber is replaced.

In Fig. 27 sind Rollen D und E dargestellt, bei welchen eine gleichförmige Ladungsverteilung eingestellt werden kann, wenn nur Gleichspannung angelegt wird, d. h. selbst wenn keine Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird. Die Rolle D hat einen Metallkern 2701 und eine 1 bis 5 mm dicke, elastische Schicht 2702 aus Urethan-Kautschuk mit und ohne einem darin enthaltenen Alkali-Metallsalz. Die Rolle E hat eine 1 bis 30 µm dicke Oberflächenschicht 2703 aus einem nicht-haftendem Harz, das auf der elastischen Schicht 2702 vorgesehen ist. Insbesondere ist die elastische Schicht 2702 nur durch Urethan-Kautschuk gebildet, dessen spezifischer elektrischer Widerstand 10⁶ bis 10¹⁰ Ωcm ist, oder durch Urethan-Kautschuk gebildet, welcher ein Alkali-Metall salz enthält und nicht durch die Dispersion aus Kohlenstoff und ähnlichen leitenden Partikeln gebildet ist. Dies sichert einen gewünschten Widerstand bezüglich der Spannung und macht die gesamte elastische Schicht elektrisch gleich. Da Urethan-Kautschuk eine angemessene Härte hat und eine ange messene Oberflächenkonfiguration schafft, reicht sogar die Rolle D. Wenn jedoch eine Laderolle mit einer höheren Leistung gewünscht wird, kann die Rolle E mit der Oberflächenschicht 2703 aus nicht-haftendem Harz (z. B. Fluor- oder Silikonharz) verwendet werden.In Fig. 27 rolls D and E are shown in which a uniform charge distribution can be adjusted when only DC voltage is applied that is, even when no AC voltage of a DC voltage is superimposed. The roll D has a metal core 2701 and a 1 to 5 mm thick, elastic layer 2702 made of urethane rubber with and without an alkali metal salt contained therein. The roll E has a 1 to 30 µm thick surface layer 2703 made of a non-stick resin which is provided on the elastic layer 2702 . In particular, the elastic layer 2702 is formed only by urethane rubber, the specific electrical resistance of which is 10 ⁶ to 10 ¹⁰ Ωcm, or by urethane rubber, which contains an alkali metal salt, and not by the dispersion of carbon and similar conductive particles is formed. This ensures a desired resistance to tension and makes the entire elastic layer electrically the same. Because urethane rubber is of adequate hardness and creates an appropriate surface configuration, even roller D is sufficient. However, if a higher performance loading roller is desired, roller E can be coated with non-adhesive resin surface layer 2703 (e.g. Fluorine or silicone resin) can be used.

15th embodiment

Eine 3 mm dicke, elastische Schicht 2701 aus Urethan-Kautschuk wird auf einem Metallkern 2701 mit einem Durchmesser von 8 mm ausgebildet, so daß der Rollenaußendurchmesser 14 mm ist (Rolle D in Fig. 27). Die elastische Schicht 2701 hat einen spezifischen elektrischen Widerstand von 3 × 10⁹ Ωcm (bei einer Temperatur von 20°C und einer Feuchtigkeit von 50%). In Fig. 28 ist ein Teil einer Bilderzeugungseinrichtung mit einer Laderolle 2800 dieser Ausführungsform dargestellt. Die Ein richtung hat eine photoleitfähige Trommel 2801, welche mit einer 30 µm dicken photoleitfähigen Schicht versehen ist. Von einer Energiequelle 2803 wird eine Gleichspannung (Va) ange legt. Eine Löschlampe (Qe) 2804 ist durch lichtemittierende Dioden (LEDs) ausgeführt. Mit einer schneidenförmigen Reini gungseinheit 2805 wird der auf der Trommel 2801 verbliebene Toner entfernt. Die Laderolle 2800 hat eine Ladecharakteristik Vs = -800 V gegenüber Va = -1500 V, begrenzt die Unregelmäßigkeit im Ladepotential Vs auf einem Bereich von etwa 15 V und stellt eine gleichförmige Ladungsverteilung her.A 3 mm thick, elastic layer 2701 made of urethane rubber is formed on a metal core 2701 with a diameter of 8 mm, so that the roll outer diameter is 14 mm (roll D in Fig. 27). The elastic layer 2701 has a specific electrical resistance of 3 × 10 ⁹ Ωcm (at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50%). FIG. 28 shows part of an image forming device with a loading roller 2800 of this embodiment. The device has a photoconductive drum 2801 , which is provided with a 30 micron thick photoconductive layer. A DC voltage (Va) is applied from an energy source 2803 . An extinguishing lamp (Qe) 2804 is implemented by light emitting diodes (LEDs). With a cutting-shaped cleaning unit 2805 , the toner remaining on the drum 2801 is removed. The charge roller 2800 has a charge characteristic Vs = -800 V compared to Va = -1500 V, limits the irregularity in the charge potential Vs to a range of approximately 15 V and produces a uniform charge distribution.

Wenn eine mit Wechselspannung überlagerte Gleichspannung wie in der herkömmlichen Einrichtungen die Laderolle angelegt wird, wird eine gleichförmige Ladungsverteilung infolge der überlagerten Wechselspannung erreicht, selbst wenn Potential auf dem photoleitfähigen Element verbleibt oder wenn etwas Toner auf dem Element zurückbleibt. Um dagegen eine gleich förmige Ladungsverteilung nur mittels einer Gleichspannung einzustellen, muß ein Teil des photoleitfähigen Elements vor her mittels der Löschlampe (QL) belichtet werden, um in den Ladungsschritt einzutreten, und von einem Teil der Oberflä che des Elements muß der Resttoner mittels einer Reinigungs schneide vollständig entfernt werden, um zuerst in den La dungsschritt einzutreten, und zusätzlich muß eine Laderolle mit einer elastischen Schicht verwendet werden, welche aus Urethan-Kautschuk besteht, der ein Alkali-Metallsalz enthält oder nicht enthält und einen spezifischen elektrischen Wi derstand von 10⁶ bis 10¹⁰ Ωcm hat. Unter dieser Vorausset zung ist dann eine gleichförmige Ladungsverteilung erreich bar, wie in Fig. 29 bei II angegeben ist. Wenn die Löschlampe (QL) nicht verwendet wird, ist die Ladungsverteilung nicht gleichförmig, da das Restpotential hinzukommt, wie in Fig. 29 durch I gezeigt ist. Ferner wird, wenn die Reinigung nicht ausreicht, der auf dem photoleitfähigen Element verbliebene Toner an die Laderolle übertragen, wodurch es danach zu einer unregelmäßigen Ladung im Bereich der Rolle kommt, wie in Fig. 29 bei III angegeben ist.When an AC voltage superimposed on the charge roller is applied as in the conventional devices, a uniform charge distribution due to the superimposed AC voltage is achieved even if potential remains on the photoconductive element or if some toner remains on the element. In contrast, in order to set a uniform charge distribution only by means of a DC voltage, part of the photoconductive element must be exposed beforehand by means of the quenching lamp (QL) in order to enter the charge step, and part of the surface of the element must be cleaned by means of a cleaning agent cutting edge must be completely removed to enter the charging step first, and in addition, a charging roller with an elastic layer made of urethane rubber containing or not containing an alkali metal salt and having a specific electrical resistance of 10 ^{6 must be used} up to 10 ¹⁰ Ωcm. Under this condition, a uniform charge distribution is then achievable, as indicated in Fig. 29 at II. When the quenching lamp (QL) is not used, the charge distribution is not uniform since the residual potential is added, as shown by I in Fig. 29. Furthermore, if the cleaning is insufficient, the toner remaining on the photoconductive member is transferred to the charge roller, which then results in irregular charging in the area of the roller, as indicated in Fig. 29 at III.

16th embodiment

Eine 4 mm dicke, elastische Schicht 2702 aus Urethan-Kaut schuk wird auf einem Metallkern 2701 mit einem Durchmesser von 8 mm ausgebildet, so daß der Rollenaußendurchmesser 16 mm beträgt. Da die elastische Schicht 2702 0,5 Gewichts-% Perchlorsäure-Lithiumsalz enthält, hat sie einen spezifi schen elektrischen Widerstand von 3 × 10⁸ Ωcm (bei einer Temperatur von 20°C und einer Feuchtigkeit von 50%). Eine Lösung aus einem in einem Lösungsmittel lösbaren Fluorharz (10,8 Gewichts-% Festanteil) wird auf die elastische Schicht 2792 aufgebracht, so daß ein 5 µm dicker Film oder eine nt sprechend dicke Oberflächenschicht 2703 nach einem Trocknen ausgebildet wird (Rolle E in Fig. 27). Wenn die Laderolle dieser Ausführungsform durch die Laderolle (Rolle D) der 15-ten Ausführungsform ersetzt wurde, war die erstere hin sichtlich der Vorteile mit der letzteren vergleichbar.A 4 mm thick, elastic layer 2702 made of urethane rubber is formed on a metal core 2701 with a diameter of 8 mm, so that the roll outer diameter is 16 mm. Since the elastic layer 2702 contains 0.5% by weight of perchloric acid lithium salt, it has a specific electrical resistance of 3 × 10 ⁸ Ωcm (at a temperature of 20 ° C. and a humidity of 50%). A solution of a fluororesin which is soluble in a solvent (10.8% by weight of solids) is applied to the elastic layer 2792 , so that a 5 μm thick film or a nt speaking thick surface layer 2703 is formed after drying (roll E in FIG . 27). When the loading roller of this embodiment was replaced by the loading roller (roller D) of the 15th embodiment, the former was comparable in advantages to the latter in terms of advantages.

Unter verschiedenen Arten von Kunstharzen wird mit Urethan- Kautschuk ein elastischer Körper erhalten, welcher hin sichtlich einer niedrigen Härte, einer Druckfestigkeit und Druckverformung überlegen und dauerhaft ist. Urethan-Kautschuk ist folglich optimal für die elastische Schicht der Laderolle hinsichtlich Festigkeit und Härte. Jedoch besteht die Schwierigkeit darin, daß Urethan-Kaut schuk einen hohen elektrischen Widerstand hat und äußerst empfindlich hinsichtlich Umgebungsbedingungen ist.Among different types of synthetic resin, urethane Rubber get an elastic body, which hin obviously a low hardness, a compressive strength and compression set is superior and durable. Urethane rubber is therefore optimal for the elastic Layer of the loading roller in terms of strength and hardness. However, the difficulty is that urethane chews schuk has a high electrical resistance and extremely is sensitive to environmental conditions.

Der Widerstand von Urethan-Kautschuk kann verringert werden, wenn ein Alkali-Metallsalz in den Urethan-Kautschuk einge bracht wird. Ferner unterscheidet sich das Alkali-Metallsalz von der Dispersion aus Kohlenstoff oder ähnlichen leitenden Artikeln, so daß dadurch der Widerstand nicht unregelmäßig wird (siehe offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 189 876/1988). Unter den Alkali-Metallsalzen ist Perhalogen- Oxysäure optimal. In Fig. 30 ist eine spezifische Beziehung zwischen der Konzentration an Perchlorsäure-Lithiumsalz von Urethan-Kautschuk und dem spezifischen elektrischen Wider stand dargestellt.The resistance of urethane rubber can be reduced if an alkali metal salt is introduced into the urethane rubber. Furthermore, the alkali metal salt differs from the dispersion of carbon or the like conductive articles, so that the resistance does not become irregular (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 189 876/1988). Perhalo-oxyacid is optimal among the alkali metal salts. In Fig. 30 is a specific relationship between the concentration of perchloric acid, lithium salt of urethane rubber and the specific electrical resistance is shown standing.

Mit der Suszeptibilität des elektrischen Widerstands von Urethan-Kautschuk bezüglich der Umgebung fertigzuwerden, kann die folgende Maßnahme ergriffen werden. Bei einem Ver such wurden die Rolle D(Fig. 27) und eine Rolle D' mit 0,05 Gewichts-% von hinzugefügtem Perchlorsäure-Lithiumsalz ver wendet. Die Vs-Va-Kennlinie jeder der Rollen D und D' wurde mittels einer in Fig. 31 dargestellten Prüfvorrichtung in zwei unterschiedlichen Umgebungen gemessen, d. h. in einer Umgebung, in welcher die Temperatur und die Feuchtigkeit 25°C bzw. 80% und in weiterer Umgebung, in welcher die Tem peratur und die Feuchtigkeit 15°C bzw. 30% betrugen. Fig. 32A bzw. 32B zeigen die gemessenen Vs-Va-Kennlinien der Rollen D und D'. Der Grund, warum die Rollen D und D' sich beide in der Ladecharakteristik in den vorstehend angeführten Um gebungen ändern, liegt darin, daß der spezifische elektrische Widerstand jeder Rolle von der Umgebung abhängt. In Fig. 31 ist ein zu messender Strom I ein Strom, welchem die Spannung Va zugeordnet ist, und gleichzeitig ein Ladestrom zum Laden der photoleitfähigen Trommel auf eine Spannung Vs. Daher ist es trotz der Änderung im spezifischen elektrischen Widerstand der Laderolle möglich, das Ladepotential Vs der Trommel kon stant zu halten, wenn nur der Strom I konstant gehalten wird. Fig. 33 zeigt die I-Vs- und die Vs-Va-Kennlinie jeder Rollen D (ausgezogene Linie) und D' (gestrichelte Linie), welche bei einer Temperatur von 25°C und einer Feuchtigkeit von 50% bestimmt worden sind. Wenn die Spannungsquelle als eine konstante Glechspannungsquelle ausgebildet ist, ändert sich die angelegte Spannung ΔVa sodaß der Strom I an jeder der Rollen D und D' 30 µA wird, wodurch ein Ladepotential Vs 800 V erhalten wird. Dies Verfahren ist hinsichtlich der Änderung in dem elektrischen Widerstand jeder Rolle anwendbar, welcher auf die Umgebung zurückzuführen ist.To cope with the susceptibility of the electrical resistance of urethane rubber to the environment, the following measure can be taken. In one experiment, roll D ( Fig. 27) and roll D 'with 0.05% by weight of added perchloric acid lithium salt were used. The Vs-Va characteristic of each of the rollers D and D 'was measured by a tester shown in Fig. 31 in two different environments, that is, an environment in which the temperature and humidity were 25 ° C and 80%, respectively, and others Environment in which the temperature and humidity were 15 ° C and 30%, respectively. FIG. 32A and 32B show the measured Vs-Va characteristics of the rollers D and D '. The reason why the rollers D and D 'both change in the charging characteristics in the above environments is that the resistivity of each roller depends on the environment. In Fig. 31, a current I to be measured is a current to which the voltage Va is assigned, and at the same time a charging current for charging the photoconductive drum to a voltage Vs. Therefore, despite the change in the electrical resistance of the charge roller, it is possible to keep the charge potential Vs of the drum constant if only the current I is kept constant. Fig. 33 shows the I-Vs and Vs-Va characteristics of each roller D (solid line) and D '(dashed line), which were determined at a temperature of 25 ° C and a humidity of 50%. If the voltage source is designed as a constant voltage source, the applied voltage ΔVa changes so that the current I at each of the rollers D and D 'becomes 30 µA, whereby a charging potential Vs 800 V is obtained. This method is applicable to the change in the electrical resistance of each roll due to the environment.

17th embodiment

Die vorstehend beschriebenen Rollen D und D' wurden in zwei verschiedenen Umgebungen verwendet, nämlich in einer, bei welcher die Temperatur 15°C und die Feuchtigkeit 30% betrug, und in einer weiteren, in welcher die Temperatur 25°C und die Feuchtigkeit 80% betrug. Wenn die Energiequelle der in Fig. 28 dargestellten Einrichtung als eine eine Gleichspan nung liefernde Konstantstromquelle ausgeführt war, wurde das Ladungspotential Vs der photoleitfähigen Trommel mit 800 ± 25 V bei einem konstanten Strom I von 30 ± 1 µA ge messen. Bei Verwenden einer Konstantstromquelle, um einen konstanten Strom an die photoleitfähige Trommel anzulegen, ist Voraussetzung, daß das Potential und Toner, welche auf der Oberfläche der Trommel zurückbleiben, vor einem Laden vollständig entfernt werden.Rollers D and D 'described above were used in two different environments, one in which the temperature was 15 ° C and the humidity 30%, and another in which the temperature 25 ° C and the humidity 80% scam. When the power source of the device shown in Fig. 28 was implemented as a constant current source providing a DC voltage, the charge potential Vs of the photoconductive drum was measured at 800 ± 25 V at a constant current I of 30 ± 1 µA ge. When using a constant current source to apply a constant current to the photoconductive drum, it is a prerequisite that the potential and toner remaining on the surface of the drum are completely removed before charging.

Gemäß der Erfindung ist somit der Ladewirkungsgrad gesteigert, und es wird eine gleichförmige Ladungsverteilung nur durch Anlegen einer Gleichspannung geschaffen. Hierdurch ist eine Zunahme bei den Kosten einer Einrichtung und den Kosten einer Energiequelle und gleichzeitig die Erzeugung einer großen Menge von Ozon unterbunden. Folglich ist verhindert, daß ein Ladeteil und ein photoleitfähiges Teil schlechter werden, während gleichzeitig eine Umweltverschmutzung ausgeschlossen wird.According to the invention, the charging efficiency is thus increased, and it just becomes a uniform charge distribution DC voltage created. This is one Increase in the cost of a facility and the cost of one Energy source while generating a large one Amount of ozone prevented. Consequently, a Charging part and a photoconductive part get worse, while at the same time excluding pollution becomes.

Bei der Erfindung wird zumindest auf der Basis der Tempera tur um eine Laderolle herum eine an eine Laderolle anzule gende Spannung oder eine Entwicklungsvorspannung gesteuert. Hierdurch ist ein dauerhaftes Bild ohne eine Untergrund-Ver unreinigung unabhängig von dem Umgebungsbedingungen gewähr leistet. Da ein Thermistor, welcher auf die Temperatur um die Laderolle herum anspricht, in einer Energieversorgungs schaltung bezüglich einer Entwicklungsvorspannung vorgesehen ist, ist die Bilderzeugungseinrichtung in der Ausführung sehr vereinfacht.In the invention is based at least on the tempera around a loading roller to attach one to a loading roller controlled voltage or a development bias. This is a permanent picture without an underground ver guarantee cleaning regardless of the environmental conditions accomplishes. Because a thermistor, which is based on temperature the charge roller responds around in a power supply circuit provided with a development bias is, the image forming device is very much in execution simplified.

Da ferner von einer Fixiereinheit erzeugte Wärme zu der Lade rolle geleitet wird, ist es möglich, die Oberflächentempera tur der Rolle zu erhöhen und folglich eine geforderte Bild qualität selbst bei niedrigen Temperaturen sicherzustellen, ohne von speziellen Heizeinrichtungen Gebrauch zu machen. Da außerdem die Oberfläche der Laderolle geschwärzt ist, ist die Wärmeabsorptionsrate höher, wodurch Bilder in einer kürzeren Zeitspannung zu stabilisieren sind.Furthermore, since heat generated by a fusing unit to the drawer roll is conducted, it is possible to control the surface temperature to increase the role and consequently a required image ensure quality even at low temperatures without using special heating devices. Also, because the surface of the charge roller is blackened, the heat absorption rate is higher, resulting in images in one shorter time voltage are to be stabilized.

Da darüber hinaus gemäß der Erfindung der Thermistor, welcher auf die Temperatur um die Laderolle anspricht, in einer eine Gleichspannung liefernden Energiequelle vorgesehen ist, ist eine konstante Spannung liefernde Energiequelle geschaffen, wodurch eine unregelmäßige Ladungsverteilung reduziert und ein elektrisches Durchschlagen beseitigt, was auf Änderungen in der Spannung zurückzuführen ist. Da eine Wechselspannung liefernde Energiequelle nicht verwendet wird, wird nicht nur die Erzeugung von Ozon unterdrückt, sondern es werden auch die Kosten gesenkt. Da außerdem ein Reinigungsteil an der Laderolle in Anlage gehalten ist, kann die Temperatur der Rolle aufgrund von Reibung in kurzer Zeit erhöht werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Einrichtung im Winter oder am frühen Morgen in Betrieb genommen wird.Moreover, since according to the invention the thermistor, which responsive to the temperature around the charge roller, in one DC voltage supplying energy source is provided created a constant voltage source of energy, which reduces irregular charge distribution and electrical breakdown eliminates changes in the tension is due. Because an AC voltage supplying energy source is not only used suppresses the generation of ozone but it will too cut costs. Since also a cleaning part on the Charge roller is held in the system, the temperature of the Role can be increased in a short time due to friction. This is particularly advantageous if the device in Winter or early morning.

Claims

1. Loading device for charging a photoconductive element of an imaging device, having at least one elastic layer and a surface layer which covers a surface of the elastic layer, characterized in that the surface layer contains a substance which forms the elastic layer, wherein it is the substance is rubber.

2. Loading device according to claim 1, characterized in that the sub punch, which forms the elastic layer, in the surface in a concentration from 5 to 60% by weight is contained.

3. Charging device according to claim 1 or 2, characterized in that a difference in the specific electrical resistance between the elastic layer and the surface layer is less than 10 ³ Ωcm.

4. Loading device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the surface layer by a high molecular compound is formed, which is at least made of polar synthetic rubber and non-stick Resin is made.

5. Loading device according to claim 4, characterized in that the high molecular connection is applied to the elastic layer so that a 10th up to 100 µm thick layer is formed.

6. Loading device according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that the surface layer synthetic resin in a concentration that in Direction whose surface area increases consistently, and rubber in a concentra tion, which increases consistently in the direction of the elastic layer.

7. Loading device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that it is designed in the form of a loading roller.

8. Loading device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the elastic layer of polar rubber with a medium resistance is formed and that the surface layer is non-adherent Contains resin that contains a substance that forms the elastic layer.

9. Loading device according to claim 8, characterized in that the non- adhesive resin has fluororesin.

10. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the surface layer of the loading device is produced according to one of claims 1 to 9 in that a number of Lö rubber and synthetic resin solutions each with a very specific one Mixing ratio can be prepared and the solutions on the elastic layer the loading device according to one of claims 1 to 9 one by one up be brought.

11. The method according to claim 10, characterized in that the rubber Has epichlorohydrin, nitrile, urethane, acrylic or chloropretane rubber.

12. The method according to claim 10, characterized in that the synthetic resin Has fluorine or silicone resin.

13. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic layer of the loading device after one of claims 1 to 9 is formed from epichlorohydrin rubber and that 100 solution parts of epichlorohydrin rubber (with 2.5 wt .-% solid) and 40 Lö solution parts of a chlorine resin soluble in a solvent (with 10.8% by weight Solid) are applied to the elastic layer.

14. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic layer of the loading device after one of claims 1 to 9 is formed from nitrile rubber and 100 solution parts of nitrile rubber (with 2.5 wt .-% solid) and 40 parts of solution in one Solvent-soluble fluororesin (with 10.8 wt .-% solid) on the elastic Layer can be applied.

15. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic layer of the loading device after one of claims 1 to 9 is formed from epichlorohydrin rubber and one Solution of epichlorohydrin rubber (2.5 wt .-% solid) and a solution in a solvent-soluble fluororesin (with 10.8 wt .-% solid) twice are applied to the elastic layer, the mixing ratio of which will be changed.

16. The method according to claim 15, characterized in that 100 parts of solution Epichlorohydrin rubber and 20 solution parts of fluororesin are applied first that and that then 100 solution parts of epichlorohydrin rubber and 60 solution parts Fluororesin can be applied.

17. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic layer of the loading device after one of claims 1 to 9 is formed from urethane rubber and that 100 Lö solution parts urethane rubber (with 2.5 wt .-% solid), 50 solution parts silicone resin (with 2.5 wt .-% solids) and two parts of carbon on the elastic Layer can be applied.

18. A method for manufacturing the loading device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the elastic layer of the loading device after one of claims 1 to 9 is formed from chloroprene rubber and that 100 Solution parts chloroprene rubber (with 2.5 wt .-% solid), 50 solution parts of solvent-soluble silicone resin (with 7.5 wt .-% solids) and 2 parts of carbon are applied to the elastic layer.