DE4409165A1

DE4409165A1 - Ladungs-/Entladungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4409165A1
Application number: DE4409165A
Authority: DE
Inventors: Hidetsugu Shimura; Hajime Kurihara; Akihiko Ikegami; Takehiko Okamura; Takashi Hama; Kenjiro Yoshioka
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2014-03-18
Also published as: GB2276277B; US5453819A; FR2702854B1; DE4409165C2; GB2276277A; FR2702854A1; IT1267423B1; ITTO940191A1; ITTO940191A0; GB9405270D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladungs- /Entladungsvorrichtung zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung wie Drucker Videodrucker Faxgeräte, Kopiergeräte und Anzeigen. Die vorliegende Erfindung betrifft im besonderen eine Ladungs- /Entladungsvorrichtung um einen Lade- oder Entladeprozeß zu bewirken, indem ein Ladeelement, an das eine äußere Spannung angelegt ist, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird.

Im folgenden wird eine Beschreibung einer Ladungs- /Entladungsvorrichtung zur Verwendung in einer Bilderzeugungsvorrichtung gegeben, die Bilder mittels Elektrographie erzeugt und als zu ladendes Element ein photosensitives Element benutzt.

Es sind Ladungs-/Entladungsvorrichtungen bekannt, die einen Ladeprozeß bewirken, indem ein Ladeelement, an das eine äußere Spannung angelegt ist, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird. In dieser Ladungs- /Entladungsvorrichtung wird das Ladeelement mit der Oberfläche eines photosensitiven Elements in Kontakt gebracht und das zu ladende Element erzeugt in der Umgebung eines Kontaktbereiches zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element einen Spalt (d. h. eine Entladungs- bzw. Funkenstrecke), d. h. das zu ladende Element und das photosensitive Element werden über ein Entladephänomen, das an diesem Spalt auftritt, geladen. Da diese Ladungs- /Entladungsvorrichtung im Vergleich mit einer Corona Ladungs- /Entladungsvorrichtung den Vorteil hat, daß eine Niederspannungsversorgung verwendet werden kann und die produzierte Ozonmenge sehr klein ist, hat sie die Aufmerksamkeit auf sich gezogen und wurde kommerziell eingesetzt.

Herkömmliche Ladeelemente beinhalten eine elektrisch leitende Faserbürste, wie sie in der japanischen Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 19837/1980 offenbart ist, eine elektrisch leitende, federnde Walze wie sie in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 132356/1981 offenbart ist, und ein elektrisch leitendes Blatt wie es in der japanischen Patentveröffentlichung Nummer 14701/1990 offenbart ist.

Weiterhin wurden in den letzten Jahren Ladungs- /Entladungsvorrichtungen vorgeschlagen, die flexible Filme als Ladeelement benutzen.

Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 86681/1992 offenbart eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung die derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films (der in der Beschreibung als Blatt bezeichnet ist) gestützt sind und das Zentrum eines überstehenden Bereichs mit dem photosensitiven Element in Kontakt gebracht ist. Zusätzlich offenbart US-A-5 192 974 eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung, die derart angeordnet ist, daß ein Ende des flexiblen Films unterstützt und ein freies Ende in Kontakt mit dem photosensitiven Element gebracht ist. Weiterhin offenbart US- A-5 243 387 eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung, die derart angeordnet ist, daß eine Röhre, deren innerer Durchmesser größer ist als der Durchmesser einer rotierenden Walze, über die Walze gepaßt ist und eine Seite der Röhre, die dem photosensitiven Element abgewandt ist, gegen die Walze gepreßt ist, wobei ein überstehender Bereich mit dem photosensitiven Element in Kontakt gebracht wird.

Zusätzlich wurden Patentanmeldungen eingereicht, in denen die Oberflächenrauhigkeit des Ladeelements spezifiziert wird, um eine einheitliche Auflade-Eigenschaft sicher zu stellen. Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 132356/1981 offenbart z. B. die Beziehung zwischen der Oberflächenrauhigkeit von einer elektrisch leitenden Walze und nichteinheitlicher Aufladung. US-A-5 008 796 spezifiziert die Beziehung der Oberflächenrauhigkeit zwischen Ladeelement und photosensitivem Element. Die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 198468/1990 spezifiziert den Bereich von der maximalen Rauhigkeit eines Ladeelements.

Im Falle der Ladungs-/Entladungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 86681/1992 offenbart ist, kann jedoch der Kontaktzustand zwischen dem Ladeelement und der photosensitiven Schicht nicht präzise bestimmt werden, da er davon anhängt, in welcher Weise der Film überhängt. Da der Kontaktzustand unbestimmt ist, ist auch die Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die in der Umgebung des Kontaktbereichs gebildet ist, unbestimmt und instabil. Dementsprechend ist es ein Problem, daß eine einheitliche Aufladung nicht erreicht werden kann. Da weiterhin der Kontaktzustand des Films unbestimmt ist, liegt ein weiteres Problem darin, daß der Film das photosensitive Element derart abgreift, daß Aufladungsrauschen erzeugt wird.

Im Falle der in US-A-5 243 387 offenbarten Ladungs- /Entladungsvorrichtung ist der Kontaktzustand zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element ebenfalls unbestimmt, da er von der Art und Weise abhängt in welcher die Röhre überhängt. Dementsprechend ist es ein Problem, daß eine einheitliche Aufladung nicht erreicht werden kann. Zusätzlich gibt es das Problem, daß die Anordnung komplex ist.

Im Falle der in US-A-5 192 974 offenbarten Ladungs- /Entladungsvorrichtung wird der Kontakt zwischen dem Film und dem photosensitiven Element uneinheitlich, wenn die Gratlinie des freien Endes des Films leicht deformiert oder ungenau geformt ist. Als Folge davon wird die Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die in der Umgebung des Kontaktbereiches geformt ist, uneinheitlich und instabil. Es gibt also das Problem, daß eine einheitliche Aufladung nicht erreicht werden kann.

Es ist in der japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 86681/1992 erwähnt, daß ein elektrisches Feld zwischen dem Ladeelement und einer hinteren oberflächenseitigen, elektrisch leitenden Schicht des zu ladenden Elements erzeugt und eine elektrische Kraft generiert wird. In dieser Veröffentlichung ist die elektrische Kraft jedoch nur als Grund für die Erzeugung von Vibration oder Rauschen zur Zeit der Überlagerung einer Wechselspannung ermittelt und es gibt keine Überlegungen, diese elektrische Kraft aktiv als Kontaktdruckkraft zu nutzen.

Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung erdacht, um diese Probleme zu lösen, und es ist die Aufgabe, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, eine Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die in der Umgebung eines Kontaktbereiches zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element gebildet ist, eindeutig und einheitlich aufrecht zu halten.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß von der Ladungs- /Entladungsvorrichtung nach den unabhängigen Patentansprüchen 1, 3, 6 und 10, dem Lade-/Entladesystem nach Anspruch 29, der Ladevorrichtung nach Anspruch 30 sowie dem Verfahren zur Bewirkung eines Lade-/Entladeprozesses nach Anspruch 31 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Es ist ein weiterer Aspekt, eine Ladungs- /Entladungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die friktionale Verschlechterung des photosensitiven Elements oder des Ladeelements verhindert und in der Lage ist, einen stabilen und zuverlässigen Ladeprozeß zu bewirken.

Es ist ein weiterer Aspekt, eine Ladungs- /Entladungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die verhindert, daß andere Objekte, wie beispielsweise Toner, Tonerzusätze, Papierstaub und ähnliches, in der Umgebung des Kontaktbereiches zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element verbleiben.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Ladungs- /Entladungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Ladeprozeß bewirkt indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit dem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten sind, und daß der Film eine Form annimmt, in welcher ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung in einer Kontaktfläche zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als der Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung der Kontaktfläche angeordnet ist.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Ladeprozeß bewirkt, indem ein Ladeelement, an das eine äußere Spannung angelegt ist, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten sind, und daß L1 < L4 gilt, wobei L1 einen Abstand zwischen fixierten Enden des Films und L4 eine Länge des maximalen Abstands des Films in einer Krümmung des Films bezeichnet.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Ladeprozeß bewirkt, indem ein Ladeelement, an das eine äußere Spannung angelegt ist, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktkraft des Ladeelements bezüglich des zu ladenden Elements hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt ist und daß die auf der elektrostatischen Anziehung basierende Kontaktkraft größer ist als die mechanische Kontaktkraft.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die einen Ladeprozeß bewirkt, indem ein Ladeelement, an das eine äußere Spannung angelegt ist, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Höhe eines zufälligen Vorsprungs auf einer Oberfläche des Ladeelements nicht größer ist als

(Rz/2 + 4,4) (µm)

wobei Rz eine mittlere 10-Punkt Rauhigkeit des Ladeelements bezeichnet.

Es zeigen:

Fig. 1(a) und 1(b) eine schematische Querschnitts ansicht, die eine Ausführungsform der Ladungs-/Entladungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, Fig. 1(a) ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lade elements und Fig. 1(b) ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ladungs-/Entladungsvorrichtung mit dem Ladeelement von Fig. 1(a) in einer Betriebsposition;

Fig. 2 ein Diagramm, daß die Beziehung zwischen der am Ladeelement angelegten Spannung Va und einem resultierenden Oberflächenpotential Vs eines zu ladenden Elements in einer erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellt;

Fig. 3 ein Diagramm, daß die Beziehung zwischen einer Paschen Kurve und einer Spannung im Spalt Vg bezüglich einer Spaltbreite g darstellt;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellt.

Fig. 5(a) und 5(b) schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung, wobei Fig. 5(a) einen nicht in Betrieb befindlichen Zustand und Fig. 5(b) einen in Betrieb befindlichen Zustand darstellt;

Fig. 6(a) und 6(b) schematische Querschnittsansichten, die weitere Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellen;

Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung, an der eine erfindungsgemäße Ladungs-/ Entladungsvorrichtung angeordnet ist;

Fig. 8 ein Diagramm zur Erklärung der Parameter für die Montage des Ladeelements der erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung;

Fig. 9(a) bis 9(c) schematische Querschnittsansichten, die die Betriebszustände der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellen;

Fig. 10(a) und 10(b) schematische Querschnittsansichten, die eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellen; Fig. 10(a) zeigt den nicht in Betrieb befindlichen Zustand und Fig. 10(b) zeigt den in Betrieb befindlichen Zustand;

Fig. 11 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Ladecharakteristik und dem Widerstandswert des Ladeelements der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellt;

Fig. 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Bildqualität und dem Oberflächenpotential des zu ladenden Elements in der Bilderzeugungs vorrichtung mit der darin angeordneten erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung dar stellt;

Fig. 13 ein Diagramm, das ein Querschnittsprofil der Filmoberfläche darstellt in der fehlerhafte Ladung auftrat; und

Fig. 14 ein Diagramm zur Erklärung der effektiven Höhe eines definierten Vorsprungs.

Ausführungsform 1

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun detaillierte Beschreibungen verschiedener Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gegeben.

Fig. 1(a) und 1(b) zeigen Querschnittsansichten, die eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellen.

Fig. 1(a) ist eine schematische Querschnittsansicht eines Ladeelements. Ein Ladeelement 101 ist in einem Zustand gezeigt, in welchem beide Enden eines flexiblen Films 102 durch Halteelemente 103-105 gehalten und fixiert sind und ein nicht gehaltener Abschnitt des Films 102 in vertikal abwärtiger Richtung orientiert ist. Der Film 102 bildet einen flexiblen Abschnitt, der von den fixierten Enden S1, S2 abwärts gerichtet ist. Wenn, wie dargestellt, der Abstand zwischen den fixierten Enden (der lineare Abstand zwischen den fixierten Enden S1 und S2) kurz ist, hat der flexible Bereich eine Form ähnlich eines Tropfens infolge gewisser Kräfte, die der Biegung des Films entgegenwirken.

Fig. 1(b) zeigt einen Zustand, in dem das Ladeelement 101 aus Fig. 1(a) mit einem zu ladenden Element 110 derart in Kontakt gebracht ist, daß der nicht gehaltene Bereich des Films 102 in der Rotationsrichtung (in Richtung des Pfeils in der Zeichnung) des zu ladenden Elements 110 abwärts gerichtet ist. Wie in der Zeichnung dargestellt behält der Film 102 eine tropfenähnliche Form. Der Film 102 ist mit dem zu ladenden Element 110 in einer Kontaktzone N in Kontakt gebracht und der Krümmungsradius des Films 102 in einer Zone P2, die von der Zone N in Drehrichtung des zu ladenden Elements 110 abwärts gerichtet angeordnet ist, wird kleiner als der Krümmungsradius des Films 102 in einer aufwärts gerichtet angeordneten Zone P1. Die Anordnung, in der der Film 102 mit dem zu ladenden Element 110 in dieser Art und Weise in Kontakt gebracht ist, stellt ein typisches Beispiel der erfindungsgemäßen Ausführungsform dar.

Als nächstes wird eine Beschreibung eines Beispiels gegeben, in dem der Ladeprozeß durch in Kontaktbringen solch eines Ladeelements mit einem photosensitiven Element, d. h. einem zu ladenden Element, ausgeführt wird.

In Fig. 1(b) ist das zu ladende Element 110 derart angeordnet, daß eine Zwischenschicht 112 und eine photosensitive Schicht 113 in dieser Reihenfolge auf einem elektrisch leitenden Substrat 111 angeordnet sind. Das zu ladende Element 110 ist derart angeordnet, daß es in Pfeilrichtung durch eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung drehbar ist. In einer Ladungs-/ Entladungsvorrichtung 100 ist das Halteelement 104 mit einer Spannungsversorgung 106 verbunden. Wenn sich dann das zu ladende Element 110 in Pfeilrichtung dreht und gleichzeitig von der Spannungsversorgung 106 an das Ladeelement 101 eine Spannung angelegt ist, dann ist das zu ladende Element 110 einem Ladeprozeß ausgesetzt.

In einem speziellen Beispiel, während das zu ladende Element 110 mit einer linearen Geschwindigkeit von 30 (mm/s) drehend angetrieben wurde, wurde durch die Spannungsversorgung 106 eine Gleichspannung Va an dem Ladeelement 101 angelegt und ein Oberflächenpotential Vs des zu ladenden Elements 110 unmittelbar nach dem Ladeprozeß gemessen. Zwischen der Messung des Oberflächenpotentials und des Ladeprozesses wurde jedoch das Oberflächenpotential Vs durch eine nicht dargestellte Entladevorrichtung initialisiert. Es sollte beachtet werden, daß die photosensitive Schicht 113 des zu ladenden Elements 110 eine organische photosensitive Schicht eines getrennten Typs mit Negativ-Ladungs-Funktion war und eine Dielektrizitätskonstante von 3,3 und eine Dicke von 20 (µm) hatte.

Die Form des Films 102, wie in Fig. 1(b) dargestellt, wurde aufrechterhalten, unabhängig davon, ob der Ladeprozeß durchgeführt wurde oder nicht. Selbst wenn das zu ladende Element 110 gedreht und eine Spannung angelegt wurde, änderte sich die Form des Films 102 nicht.

Die Beziehung zwischen der angelegten Spannung Va und dem resultierenden Oberflächenpotential Vs ist in Fig. 2 dargestellt. In der Zeichnung ist auf der Abszisse die Spannung Va, die an das Ladeelement 101 angelegt wird, und auf der Ordinate das Oberflächenpotential Vs aufgetragen. Die Markierung O in der Zeichnung bezeichnet einen Meßpunkt, und die durchgezogene Linie verbindet die Meßpunkte. Als Resultat läßt sich erkennen, daß das zu ladende Element 110 im Bereich von 0 (V) < Va < -565 (V) nicht geladen wird. Mit anderen Worten, eine Ladestart-Spannung Vth = -565 (V) ist. In einem Bereich, in dem der Absolutwert von Va = 565 (V) oder mehr ist, wird die Funktion eine gerade Linie mit einer Steigung 1. Mit anderen Worten drückt sich das Oberflächenpotential Vs (V) des zu ladenden Elements 110 folgendermaßen aus:

Vs = 0 0 < Va < -565
Vs = Va + 565 - 565 Va.

Bezugnehmend auf Fig. 3 läßt sich dies folgendermaßen erklären.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine Paschen Kurve und Kurven der Beziehung zwischen einer Spaltbreite g und einer Spannung Vg über dem Spalt darstellt. In der Zeichnung ist auf der Abszisse die Spaltbreite g des zu ladenden Elements und des Ladeelements, und auf der Ordinate ist die Spannung Vg über den Spalt oder eine Durchbruchspannung Vb aufgetragen. Eine Kurve 131 (dargestellt durch eine durchgezogene Linie) ist eine Paschen Kurve, die die Durchbruchspannung Vb darstellt, die durch die Spaltbreite g bestimmt ist. Eine Kurve 132 (dargestellt durch eine strichpunktierte Linie) ist eine Kurve der Beziehung zwischen Spaltbreite g und Spannung Vg über dem Spalt in dem Fall, in dem die Potentialdifferenz zwischen dem zu ladenden Element und dem Ladeelement relativ groß ist. Eine Kurve 133 (dargestellt durch eine gestrichelte Linie) ist eine Kurve der Beziehung zwischen der Spaltbreite g und der Spannung Vg über dem Spalt in einem Fall, in dem eine Potentialdifferenz innerhalb des Spaltes vorhanden ist, die am Limit für das Auftreten von Entladung ist.

Wenn die Spannung Vg über dem Spalt, die vom Spalt (Entladungs- bzw. Funkenstrecke) geteilt ist, der zwischen dem Ladeelement und der Oberfläche des zu ladenden Elements existiert, die Durchbruchspannung Vb übersteigt, findet das Phänomen der Entladung des Ladeelements auf das zu ladende Element statt. Um eine spezielle Erklärung zu geben: Wenn sich das Ladeelement und die Oberfläche des zu ladenden Elements allmählich näher kommen, nimmt die Spaltbreite g ab. Dabei verschiebt sich die Spannung Vg vom Punkt A1 zu Punkt A2 und mit steigender elektrostatischer Kapazität des Spalts wird die Spannung Vg über dem Spalt kleiner. Wenn dann die Spannung Vg über dem Spalt die Durchbruchspannung Vb erreicht ist (am Punkt A2), wird elektrische Ladung vom Ladeelement auf das zu ladende Element gegeben (Entladephänomen). Als Resultat wird das Oberflächenpotential des zu ladenden Elements Vc. Dann, mit sinkender Spaltbreite g, geht das Entladephänomen entlang der Paschen Kurve 131 weiter und erreicht Punkt A3. Punkt A3 ist ein Punkt an welchem die Spannung Vg über dem Spalt nicht mehr die Durchbruchspannung Vb übersteigt, selbst wenn die Spaltbreite g kleiner wird als dieser Wert, und das Entladephänomen endet hier. Damit endet auch der Ladeprozeß und das zu ladende Element ist somit auf ein Oberflächenpotential von Vs geladen.

In einem Bereich wo der Spaltabstand g größer als 8 (pin) ist, drückt sich die Durchbruchspannung Vb (d. h. die Kurve 131) durch folgende Formel aus:

Vb = -312 - 6,2 g (1).

Wenn zusätzlich die Dicke der photosensitiven Schicht als d_pc und die dielektrische Konstante der photosensitiven Schicht als ε_pc angenommen wird, dann drückt sich die Spannung Vg (d. h. die Kurve 132) aus durch

Vg = (Va - Vc) · g / {(d_pc/ε_pc) + g} (2).

Es sollte beachtet werden, daß Va die am Ladeelement angelegte Spannung und Vc das Oberflächenpotential des zu ladenden Elements vor oder während des Ladeprozesses ist.

Die Dicke der im Experiment benutzten photosensitiven Schicht d_pc = 20 (µm) und die dielektrische Konstante der photosensitiven Schicht ε_pc = 3,3 werden in Formel (2) ersetzt und (Va - Vs) und g am Punkt A3, wo das Entladungsphänomen vollendet ist, werden bestimmt (Vc ist in Formel (2) als Vs geschrieben, da das Oberflächenpotential des zu ladenden Elements zum Zeitpunkt der Vollendung des Entladephänomens Vs ist). Unter der Annahme, daß Vb = Vg und Va - Vs = Vth haben wir, wenn Bedingungen bestimmt sind, in welchen die Kurve 131 die Kurve 132 berührt (d. h. Bedingungen, in denen die quadratische Gleichung bezüglich g eine doppelte Lösung hat).

Vth = -565 (V) g = 17,4 (µm)

Der Wert von diesem Vth stimmt mit dem Schwellwert, wie in Fig. 2 gezeigt, überein.

Aus den obigen Resultaten war es möglich, zu bestätigen, daß sich der Ladeprozeß der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung auf das Entladephänomen am Spalt (Entladungs- bzw. Funkenstrecke) zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Element zurückführen läßt.

Als nächstes wird eine Schätzung des Ausmaßes des Bereichs der Entladungs- bzw. Funkenstrecke gemacht.

Wird, in einem Beispiel, wo das Oberflächenpotential Vs des zu ladenden Elements auf -700 (V) geladen wird, beispielsweise angenommen, daß

Va = Vs + Vth = -1265 (V),

und wenn die Spaltbreite zum Starten der Entladung am Punkt A2 aus Formeln (1) und (2) bestimmt wird, dann haben wir

g = 146 (µm).

Dem obigen Resultat läßt sich entnehmen, daß der Ladeprozeß der erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung bewirkt wird durch die Verwendung des Entladephänomens in dem Bereich, in dem der Spaltabstand zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Element von etwa 150 (µm) bis etwa 17 (µm) reicht. Dementsprechend ist es notwendig, eine Zone einheitlich über eine gesamte Ladefläche zu formen, in welcher der Abstand zwischen Ladeelement und der Oberfläche des photosensitiven Elements allmählich verkleinert wird und die Spaltbreite annähernd 150 (µm) oder weniger wird. Die erfindungsgemäße Ladungs-/Entladungsvorrichtung ist derart angeordnet, daß sie in der Lage ist, eine solche Entladungs- bzw. Funkenstrecke zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element stabil zu bilden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine Beschreibung von den Gründen für dieses gegeben.

Wie oben beschrieben, ist in der erfindungsgemäße Ladungs-/ Entladungsvorrichtung der Film 102 mit dem zu ladenden Element 110 in der Kontaktzone N in Kontakt gebracht und nimmt eine derartige Form an, daß der Krümmungsradius des Films 102 in der Zone P2, die von der Zone N aus in abwärtiger Richtung der Rotationsrichtung des zu ladenden Elements 110 angeordnet ist, kleiner wird als der Krümmungsradius des Films 102 in der aufwärts gerichtet liegenden Zone P1.

Der Grund für die Formung der Kontaktzone N liegt darin, eine stabile Entladungs- bzw. Funkenstrecke zwischen dem Film 102 und dem zu ladenden Element 110 vor und hinter der Zone N zu bilden. Es ist für diese Zone N notwendig, daß sie stabil entlang einer axialen Richtung des zu ladenden Elements gebildet ist (d. h. in einer Zone mit effektiver Ladebreite).

Im Falle der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung, wird der Film 102 mit dem zu ladenden Element 110 mit einer relativ schwachen mechanischen Kontaktkraft in Kontakt gebracht und bildet die Zone N. Wenn dann von der Spannungsversorgung 106 eine Spannung angelegt wird, wirkt in der Zone N eine elektrostatische Kraft zwischen dem Film 102 und dem elektrisch leitenden Substrat 111 des zu ladenden Elements 110. Mittels dieser elektrostatischen Anziehungskraft wird der Film 102 in der Zone N mit dem zu ladenden Element 110 derart in Kontakt gebracht, daß er dem zu ladenden Element 110 folgt.

Ist hierbei die Kraft zur Bildung der Zone N nur eine mechanische Kraft, ist es schwierig diese Kraft in die axiale Richtung des zu ladenden Elements zu verteilen und den Film dazu zu bringen, dem zu ladenden Element zufriedenstellend zu folgen. Beispielsweise in einem Fall, in dem eine unebene Oberfläche des zu ladenden Elements vorhanden ist, ist die mechanische Kraft in vorstehenden Bereichen konzentriert. Dementsprechend treten in dem anderen Bereich der Zone solche Bereiche auf, in denen der Film mit dem zu ladenden Element nicht in Kontakt gebracht ist, obwohl der Film mit den vorstehenden Bereichen und ihrer Umgebungen in Kontakt steht.

Konsequenterweise ist es unmöglich, den Film dazu zu bringen, dem zu ladenden Element in seiner axialen Richtung zu folgen.

Jedoch in dem Fall, in dem der Film mit dem zu ladenden Element mit einer elektrostatischen Anziehungskraft in Kontakt gebracht ist, wirkt die auf den Film wirkende Kraft im wesentlichen gleich auf beide Bereiche, vorstehende und zurückgesetzte Bereiche, so daß es möglich ist, den Film dazu zu bringen, dem zu ladenden Element in seiner axialen Richtung zu folgen, sogar dann, wenn eine unebene Oberfläche des zu ladenden Elements vorhanden ist. Im Resultat ist es möglich, eine stabile Entladungs- bzw. Funkenstrecke zu bilden. Es sollte beachtet werden, daß der Film flexibel sein sollte, um zu erreichen, daß er dem zu ladenden Element in seiner axialen Richtung mittels der elektrostatischen Anziehungskraft folgt.

Als nächstes wird eine Beschreibung für die Gründe zur Formung einer Zone mit kleinerem Krümmungsradius in der Zone P2 als in der Zone P1, gegeben, wobei die Zone P2 in abwärtiger Richtung von der Zone N angeordnet ist.

Zunächst wird die Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die zwischen dem Film 102 und dem zu ladenden Element geformt ist, zur Zone N hin allmählich schmäler, da die Zone P1 des Films 102, die in aufwärtiger Richtung von der Zone N angeordnet ist, eine Zone mit großem Krümmungsradius ist. In solch einer Entladungs- bzw. Funkenstrecke wird die Entladung gestartet und stabil fortgeführt, mit dem Resultat, daß das Oberflächenpotential des zu ladenden Elements 110 konstant auf einen stabilen Wert gesetzt wird.

Zusätzlich wirkt, wie oben beschrieben, in der Zone N, infolge der Drehung des zu ladenden Elements 110 und/oder der Anwendung einer Spannung, eine zur abwärtigen Seite orientierte Kraft auf den Film 102. Aufgrund dieser Kraft tendiert der Film dazu, in Richtung der abwärtigen Seite deformiert zu werden. Ist jedoch in der Zone P2, die in abwärtiger Richtung von der Zone N angeordnet ist, eine Zone mit kleinerem Krümmungsradius gebildet, wirkt in der Umgebung der Zone P2 eine Kraft, die die Deformation des Films 102 verhindert. Weiterhin wird die in abwärtiger Richtung orientierte Kraft proportional zur Fläche der Zone N groß. Da jedoch die Zone mit kleinem Krümmungsradius in der Zone P2 gebildet ist, die in abwärtiger Richtung von der Zone N angeordnet ist, kann die Zone N mit einer erforderlichen Mindestfläche ausgestattet werden, so daß die Kraft selbst, die in abwärtiger Richtung orientiert ist, klein gemacht werden kann. Im Ergebnis ändert sich die Form des Filmes nicht.

Zusätzlich zur Form des Films, wie in Fig. 1(a) und 1(b) dargestellt, zeigen die Fig. 4 und 6 andere Beispiele für die Form, die einer Anordnung angepaßt sind, in welcher beide Enden des Films gehalten werden und eine Kraft zur Verhinderung der Deformation des Films erzeugen.

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellt.

In Fig. 4 ist der Film, der das Ladeelement bildet, durch einen röhrenförmigen Film ersetzt. Ein Halteelement 203 ist in einen röhrenförmigen Film 202 eingesetzt, und der Film 202 ist zusammen mit dem Halteelement 203 in einem anderen Halteelement 204 eingesetzt, wodurch ein Ladeelement 201 gebildet wird. Hier hat der Film fixierte Enden S3, S4. Dann wird ein nicht gehaltener Abschnitt des Films 202 mit dem zu ladenden Element 110 derart in Kontakt gebracht, daß besagter Abschnitt in abwärtiger Richtung von dem zu ladenden Element 110 in seine Rotationsrichtung (in die Richtung des Pfeils in der Zeichnung) orientiert ist. Wie in der Zeichnung dargestellt, nimmt der Film 202 eine Form ähnlich eines Tropfens an. Der Film 202 wird mit dem zu ladenden Element 110 in der Kontaktzone N in Kontakt gebracht und der Krümmungsradius des Films 202 in der Zone P2, die in abwärtiger Richtung von dieser Zone N in der Rotationsrichtung des zu ladenden Elements 110 angeordnet ist, ist kleiner als der Krümmungsradius des Films 202 in der aufwärtigen Zone P1.

Wenn, wie hier, ein röhrenförmiger Film verwendet wird, ist es möglich die Methode zum Halten des Films in dem Halteelement zu vereinfachen.

Fig. 5(a) und 5(b) sind schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungs- /Entladungsvorrichtung.

In Fig. 5(a) und 5(b) ist der Film, der das Ladeelement bildet, durch einen Film mit einer Mehrschichtstruktur ersetzt. Weiterhin ist der Abstand zwischen den fixierten Enden des Films auf 0 (mm) gesetzt.

Fig. 5 (a) ist ein Diagramm, daß den nicht in Betrieb befindlichen Zustand darstellt. Beide Enden eines Films 252, in welchem eine Widerstandsschicht 254 auf einer elektrisch leitenden Schicht 253 ausgebildet ist, sind übereinander gelegt und mit einem Halteelement 255 verbunden, wodurch ein Ladeelement 251 gebildet wird. Die Ladungs-/ Entladungsvorrichtung ist derart angeordnet, daß ein nicht gehaltener Abschnitt des Films 252 derart bereitgestellt ist, daß es aufwärtsseitig von dem zu ladenden Element 110 in die Rotationsrichtung (in die Richtung des Pfeils in der Zeichnung) derselben orientiert ist. Es sollte beachtet werden, daß die Widerstandsschicht 254 auf der Oberfläche derjenigen Seite des Films 252 angeordnet ist, die mit dem zu ladenden Element 110 in Kontakt steht.

In dem nicht in Betrieb befindlichen Zustand ist der Film 252 in einem Zustand, in dem er das zu ladende Element 110 nicht kontaktiert, oder in einem Zustand, in dem er damit zwar in Kontakt, aber nicht in festem Kontakt steht. Hierbei meint der Zustand, in dem der Film 252 nicht in festem Kontakt zum zu ladenden Element 110 steht, einen Zustand, in welchem die mechanische Kontaktkraft des Films 10 (g/cm) oder weniger beträgt.

Fig. 5(b) ist ein Diagramm, das den in Betrieb befindlichen Zustand illustriert. Dies ist ein Zustand, in dem das zu ladende Element in Pfeilrichtung gedreht wird und von einer nicht dargestellten Spannungsquelle eine Spannung angelegt ist.

Bei der Anwendung einer Spannung bewegt sich die Ladung (elektrischer Strom) in einem Pfad, der die Spannungsquelle, das Halteelement 255, die elektrisch leitende Schicht 253 (Bewegung in planarer Richtung) und die Widerstandsschicht 254 (Bewegung in Dickenrichtung) umfaßt. Dann wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Film 252 und dem zu ladenden Element 110 erzeugt, so daß der Film 252 mit dem zu ladenden Element 110 in der Kontaktzone N in Kontakt gebracht wird. Mittels dieser Kraft wird der Film 252 ein klein wenig zu dem zu ladenden Element 110 hin in einen Zustand, in welchem er seine Form behält, verschoben. Dann wird der Film 252 mit dem zu ladenden Element 110 in Preßkontakt gebracht, wobei er diesem in axialer Richtung folgt. Zu dieser Zeit weist der Film 252 eine einem Tropfen ähnliche Form auf. Der Film 252 nimmt eine Form an, in welcher der Krümmungsradius des Films 252 in der Zone P2, die abwärts von der Zone N in Rotationsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner als der Krümmungsradius des Films 252 in der aufwärtigen Zone P1 wird.

Es sollte beachtet werden, daß in diesem Fall der Film 252 während des Betriebs nicht verschoben wird und die Zone N sehr stabil ist, obwohl der Film 252 während des Starts des Betriebs oder des Endes des Betriebs (wenn die Spannung an- und abgeschaltet wird) ein klein wenig verschoben wird. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß die Form des Films 252 derart ist, daß der Krümmungsradius des Films 252 in der Zone P2 kleiner ist als der Krümmungsradius des Films 252 in der Zone P1.

Fig. 6(a) und 6(b) sind schematische Querschnittsansichten, die weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung darstellen.

In Fig. 6(a) ist die Methode zur Halterung des Films geändert. Ein Ladeelement 301 in Fig. 6(a) ist derart angeordnet, daß beide Enden des Films 302 durch Halteelemente 303, 304 derart gehalten werden, daß fixierte Enden S5, S6 gebildet sind. Wenn von einer nicht dargestellten Spannungsversorgung eine Spannung angelegt wird, wird zwischen dem Film 302 und dem zu ladenden Element 110 eine elektrostatische Anziehungskraft erzeugt, und der Film 302 ist mit dem zu ladenden Element 110 in der Zone N mittels dieser Kraft in Kontakt gebracht. Der Film 302 vom fixierten Ende 55, welches aufwärtig von dem zu ladenden Element 110 in die Rotationsrichtung (in die Richtung des Pfeils in der Zeichnung) zur Zone N angeordnet ist, hat die Zone P1 von im wesentlichen geradliniger Form. Währenddessen der Film 302 von der Zone N zum abwärtigen fixierten Ende S6 eine Zone P2 hat, die einen kleinen Krümmungsradius aufweist. Auch in diesem Fall ist die bereitgestellte Anordnung derart, daß der Krümmungsradius der Zone P2 kleiner ist als der Krümmungsradius der Zone P1.

In Fig. 6(b) ist das Halteelement 304 aus Fig. 6(a) in Richtung des Pfeils 310 derart bewegt, daß der Krümmungsradius der Zone P2, die abwärtig von der Zone N in Rotationsrichtung des zu ladenden Elements 110 (in die Richtung des Pfeils in der Zeichnung) angeordnet ist, kleiner ist als jener im Fall von Fig. 6(a).

Die Ladungs-/Entladungsvorrichtung in Fig. 6(b) hat einen kleineren Krümmungsradius der Zone P2 als die Ladungs-/ Entladungsvorrichtung in Fig. 6(a). Dementsprechend ist diese Anordnung besonders bevorzugt, da die Kraft, die die Verformung verhindert, größer wird.

Mit anderen Filmstrukturen, die das Ladeelement der erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung bilden, sind eine Vielzahl von Variationen möglich, z. B. ein Einschichtfilm (d. h. ein Film, der nur eine Widerstandsschicht aufweist), ein Zweischichtfilm, der eine Widerstandsschicht und eine Oberflächenschicht aufweist, und ein Mehrschichtfilm, der eine leitende Schicht und eine Widerstandsschicht in dieser Reihenfolge auf einer isolierenden Basis aufweist.

Die Widerstandsschicht ist eine Schicht, in welcher leitende Substanzen verteilt sind und eine Schicht die von einem leitenden Harz oder halbleitenden Harz gebildet ist. Als die Schicht, in welcher eine leitende Substanz verteilt ist, ist ein Harz der Gruppen c)-f) von unten aufgelisteten Substanzen oder eine Substanz mit Gummielastizität von unten aufgelisteten Gruppen g)-j) gewählt, in denen eine unten aufgelistete Substanz der Gruppen a), b) verteilt oder nebeneinander gelöst ist und die in laminarer Form ausgebildet sind. Als das leitende Harz ist es möglich, eine Substanz anzugeben, die aus der unten aufgelisteten Gruppe b) gewählt ist. Als das halbleitende Harz ist es möglich eine Substanz anzugeben, die aus der unten aufgelisteten Gruppe c) gewählt ist.

Die leitende Schicht dient zur Ladungszuführung (Strom) von dem Halteelement des Ladeelements zu der Widerstandsschicht in einem Bereich, der mit dem zu ladenden Objekt in Kontakt kommt. Daher genügt es, wenn die leitende Schicht einen niedrigeren Widerstand als die Widerstandsschicht hat. Beispiele von der leitenden Schicht beinhalten eine metallische, aufgedampfte Schicht, eine Schicht mit verteilten leitenden Partikeln und eine Schicht eines leitenden Harzes. Als die metallische aufgedampfte Schicht ist es möglich, eine anzugeben, in welcher Metalle oder Legierungen von Aluminium, Indium, Nickel, Zinn, Kupfer und ähnliches in laminarer Form aufgedampft werden. Als verteilte-leitende-Substanz-Schicht ist es möglich, eine anzugeben, in welcher eine Substanz der Gruppen a), b) von unten aufgelisteten Substanzen verteilt oder nebeneinander in einem Harz gelöst ist, der von den Gruppen c)-f) von unten aufgelisteten Substanzen gewählt und in laminarer Form gebildet ist. Als das leitende Harz ist es möglich, eine Substanz anzugeben, die von der Gruppe b) der unten aufgelisteten Substanzen gewählt ist.

Die Oberflächenschicht ist eine Schicht, die auf derjenigen Oberfläche des Films ausgebildet ist, die mit dem zu ladenden Element in Kontakt kommt. Die Oberflächenschicht dient unter anderem dazu, den Film vor Verschleiß oder ähnlichem zu schützen, Komponenten mit einem niedrigen Molekulargewicht von einer Schicht unterhalb der schützenden Schicht vor dem Ausschwitzen zu bewahren und die Freigabeeigenschaften von Toner und ähnlichem zu verbessern. Die Oberflächenschicht beinhaltet eine unten aufgelistete Substanz der Gruppen c)-f). Weiterhin ist es möglich, eine anzugeben, in welcher, in einem Harz das von Gruppen c)-f) von unten aufgelisteten Substanzen gewählt ist, eine unten aufgelistete Substanz der Gruppen a), b) verteilt oder nebeneinander gelöst ist.

Es ist möglich, als isolierende Basis ein Harz anzugeben, daß aus den unten aufgelisteten Gruppen d)-f) gewählt ist.

Es sollte beachtet werden, daß es für den Widerstandswert der Widerstandsschicht und der Oberflächenschicht bereits bekannt ist, daß, selbst wenn ihre spezifischen Volumenwiderstände bestimmt sind, diese nicht eins zu eins mit den Widerstandswerten während des Betriebs übereinstimmen. Der Grund dafür ist, daß die Widerstände der Widerstandsschicht und der schützenden Schicht stromabhängig sind. Die Widerstandswerte des Films werden mit einer Methode gemessen, die weiter unten beschrieben wird.

Zur Herstellung des Films wird zuerst die Basis präpariert. Hierbei umfaßt die Basis die isolierende Schicht, die leitende Schicht und die Widerstandsschicht. Verfahren zur Herstellung der Basis beinhalten Schritte, in denen die Substanz, die die Basis formt, thermisch geschmolzen, verteilt oder nebeneinander gelöst und einem Strangpressen unterzogen wird, wobei die Substanz in die Form des Films geformt wird, oder ein Verfahren, in dem die Substanz, die die Basis bildet, in einem Lösungsmittel gelöst, verteilt oder nebeneinander gelöst ist (wird einer Polymerisation unterzogen) und wird einem Strangpressen ausgesetzt, wobei sie in die Form des Films geformt wird. Als Verfahren zur Ausformung der Widerstandsschicht und der schützenden Schicht gibt es eine Methode, in welcher jede Substanz in einem Lösungsmittel gelöst, verteilt oder nebeneinander gelöst wird (wird einer Polymerisation unterzogen) und wird tauch- oder sprühbeschichtet.

Nachfolgend ist eine Liste von zehn Substanzgruppen aufgeführt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können:

a) Ruß (z. B. Ofenruß, Acetylenschwarz, Kohlenstoff- Füllmaterialien), metallische Oxid-Pulver (z. B. ITO Pulver und SnO₂ Pulver), Metall- oder Legierungspulver (z. B. Ag Pulver und Al Pulver), Salze (z. B. quartäres Ammoniumsalz und Perchlorate).
b) Elektrisch leitende Harze wie Polyvinylanilin, Polyvinylpyrrol, Polydiacetylen, Polyethylenimin und ähnliches.
c) Harze wie Ethylcellulose, Nitrocellulose, methoxymethyliertes Nylon, ethoxymethyliertes Nylon, copolymeres Nylon, Polyvinyl-Pyrrolidon, und Kasein oder eine Mischung dieser Harze.
d) Thermoplastische Harze die Acrylharze beinhalten wie Polyacrylat und Polymethacrylat, Styrolharze wie Polystyrol und Poly-1-Methylstyrol, Butyralharz, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylflourid, Polyvinylidenfluorid, Polyesterharz, Polycarbonatharz, Celluloseharz, Polyarylatharz , Polyethylenharz, Nylonharz und Polypropylenharz oder ein Copolymer oder Mischungen davon.
e) Wasserlösliche Harze wie Polyvinylalkohol, Polyarylalkohol, Polyvinylpyroliden, Polyvinylamin, Polyarylamin, Polyvinylacrylat, Polyvinylmethacrylat, Polyvinylschwefelsäure, Polymilchsäure, Kasein, Hydroxypropylcellulose, Stärke, Gummiarabikum, Polyglutaminsäure, Polyasparaginsäure und Nylonharz oder ein Copolymer oder Mischungen davon.
f) Hitzhärtbares Harz wie Epoxyharz, Silokonharz, Urethanharz, Melaminharz, Alkydharz, Polymidharz, Polyamidharz und Fluorinharz.
g) Naturgummi.
h) Synthetische Gummis wie Silikongummi, Fluoringummi, Fluorsilikonkautschuk, Urethangummi, Acrylgummi, Hydringummi, Epichlorhydringummi, Butadiengummi, Styrol- Butadiengummi, Nitril-Butadiengummi, Isoprengummi, Chlorprengummi, Isobutylen-Isoprengummi, Ethylen- Propylengummi, chlorsulfoniertes Polyethylen und Thiokol oder eine Mischung davon.
i) Elastomermaterialien, die Styrolharz, Vinylchloridharz, Polyurethanharz, Polyethylenharz, Methacrylatharz und ähnliches enthalten.
j) Weiche Schaummaterialien wie Polyurethanschaum, Polystyrolschaum, Polyethylenschaum, Elastomerschaum und Gummischaum.

Zusätzlich ist die an das Ladeelement der erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung angelegte Spannung nicht auf eine Gleichspannung beschränkt, und eine Spannung, in welcher eine Gleichspannung einer Wechselspannung überlagert ist, kann ebenso verwendet werden. Weiterhin kann statt einer Spannung ein Strom zugeführt werden.

Die Halteelemente dienen zum Halten des Films und zum Anlegen einer Spannung (Strom) an den Film. In diesem Fall jedoch müssen nicht alle Halteelemente aus elektrisch leitendem Material sein. Beispielsweise kann, im Fall der Fig. 1(a) und 1(b), nur das Halteelement 104 aus elektrisch leitendem Material sein, und die Halteelemente 103 und 105 können aus einem isolierenden Material gebildet sein.

Nachfolgend wird auf der Basis eines spezifischen Beispiels eine detaillierte Beschreibung der zum Erreichen der obigen Anordnung notwendigen Eigenschaften des Ladeelements gegeben.

Spezielles Beispiel 1

Als spezielles Beispiel 1 wird eine Beschreibung der Resultate der Untersuchung der Beziehung zwischen der Querschnittsform des Films und der Ladeleistung gegeben. Es ist zu beachten, daß für die Ladeleistung die Ladungs-/ Entladungsvorrichtung in einer Bilderzeugungsvorrichtung montiert, ein 2 × 2 Muster mit einer Auflösung von 600 (dpi = dots per inch) auf einem Aufzeichnungspapier der Größe A4 erzeugt und der Zustand von gleichmäßiger Ladung durch das Auftreten von Bildern auf dem Aufzeichnungspapier untersucht wurde. Weiterhin wurde der Zustand der Ladungs-/ Entladungsvorrichtung während und außerhalb des Betriebs der Bilderzeugungsvorrichtung beobachtet.

Als erstes wird eine Beschreibung der im Experiment benutzten Bilderzeugungsvorrichtung gegeben.

Fig. 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer im Experiment verwendeten Bilderzeugungsvorrichtung, und es ist ein Beispiel gezeigt, in welchem die Ladungs-/ Entladungsvorrichtung aus Fig. 1 als Ladungs-/ Entladungsvorrichtung montiert ist.

Das zu ladende Element 110 hat einen äußeren Durchmesser von 30 (mm⌀) in welchem eine Zwischenschicht (Oxidations- Laminarschicht) und eine photosensitive Schicht (eine photosensitive Schicht von einem negativ-ladungs-funktions Trenn-Typ, eine photosensitive Schichtdicke von 20 (µm) und mit einer dielektrischen Konstante von 3,3), alle in dieser Reihenfolge auf ein zylindrisches leitendes Substrat (Aluminiumröhre) geformt sind. Das Element 110 beginnt, nach dem Empfang eines Bilderzeugungs-Startsignals (ein Betriebsstart), in Richtung des Pfeils, angetrieben durch eine nicht dargestellte Transportvorrichtung, mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 30 (mm/s) zu Rotieren. Eine Spannung von Va = -1,17 (kV) wird von der Spannungsversorgung 106 an das Halteelement 104 des Ladeelements 102 angelegt (Erregung). Dann bewegt sich in der Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die aufwärtig von der Zone N angeordnet ist, die Ladung vom Film 102 zum zu ladenden Element 110 (Entladephänomen), wodurch die Oberfläche des zu ladenden Elements 110 auf ein Potential Vs -600 (V) geladen wird. Es sollte beachtet werden, daß die effektive Ladebreite auf 220 (mm) gesetzt wurde.

Nachfolgend wird ein latentes Bild von 600 (dpi) auf dem zu ladenden Element 110 mittels Licht 141, das von einer nicht dargestellten Latentbilderzeugungseinrichtung emittiert wird, erzeugt. Hier hat das erzeugte Latentbild ein 2 × 2 Muster. Es sollte beachtet werden, daß das 2 × 2 Muster ein derartiges Muster meint, indem in einem Quadrat von 4 Punkten × 4 Punkten von 600 (dpi), ein Quadrat von 2 Punkten × 2 Punkten belichtet wird. Dieses Latentbild wird mittels einer Entwicklereinheit 142 einer Umkehrentwicklung unterzogen. Es sollte beachtet werden, daß die Entwicklereinheit 142 eine Entwicklerwalze, eine Zuführwalze, die in gleitendem Kontakt mit dem äußeren Umfang der Entwicklerwalze steht, ein federndes Blatt, das wie eine dünne Blattfeder geformt ist und aus Metall oder Harz gebildet ist, und einen Toner umfaßt. Der Toner, der mittels der Zuführwalze der Entwicklerwalze zugeführt wird, ist durch das federnde Blatt als dünne Schicht ausgebildet und wird zum Entwicklerbereich transportiert, wo das zu ladende Element 110 und die Entwicklerwalze miteinander in Preßkontakt gebracht sind. Der Toner ist in diesem Prozeß negativ geladen. Dann wird der Toner an belichteten Stellen des zu ladenden Elements 110 mittels eines elektrischen Entwicklerfeldes selektiv entwickelt, wobei dieses Feld durch den Potentialunterschied (Latentbild) des zu ladenden Elements 110 und der Entwickler- Spannungsversorgung (nicht dargestellt) gebildet ist. Der Toner, der auf dem zu ladenden Element 110 entwickelt ist, wird mittels einer Übertragereinrichtung 144 auf das Aufzeichnungspapier 143 mit A4-Größe, welches sich in Richtung des Pfeils bewegt, übertragen. Es sollte beachtet werden, daß die Übertragereinrichtung 144 prinzipiell eine Übertragungswalze umfaßt, die, im wesentlichen mit der selben Geschwindigkeit wie das zu ladende Element 110, drehend angetrieben wird. Wenn eine Spannung einer entgegengesetzten Polarität zur Ladepolarität des Toners an die Übertragungswalze angelegt wird, so wird der Toner von dem zu ladenden Element 110 auf das Aufzeichnungspapier 143 elektrostatisch übertragen. Dann wird der Toner mittels nicht dargestellter Fixierungseinrichtungen auf dem Aufzeichnungspapier fixiert.

Der nach der Übertragung auf dem zu ladenden Element 110 verbliebene Toner wird durch eine Reinigungseinrichtung 145 entfernt. Die Reinigungseinrichtung umfaßt prinzipiell ein Reinigungsblatt, welches mit dem zu ladenden Element 110 in Kontakt gebracht ist, und entfernt den Toner, der auf dem zu ladenden Element 110 verblieben ist mittels seiner mechanischen Kontaktkraft. Das zu ladende Element 110 wird dann durch die Ladungs-/Entladungsvorrichtung aufgeladen.

In der oben beschriebenen Art und Weise wird auf dem Aufzeichnungspapier ein Bild erzeugt.

Mit Bezug auf Fig. 8 wird nun eine Beschreibung für die im Experiment verwendeten Ladungs-/Entladungsvorrichtungen gegeben. Es sollte beachtet werden, daß Fig. 8 ein Diagramm zur Erklärung der Parameter zur Montage des Ladeelements und im wesentlichen äquivalent zu Fig. 1(b) ist.

Die in Tabelle 1 gezeigten Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 wurden vorbereitet. Es sollte beachtet werden, daß der Film durch Schmelzen und Mischen der folgenden Komponenten:

Nylonharz 90 (Gew.-%)
Ofenruß 10 (Gew.-%)

und nachfolgendem Extrudieren, in einer Filmformungseinrichtung, mit einer Dicke von 50 (µm) gebildet wurde. Der Young′s Modulus des Films nach der Herstellung betrug 50 (kg/mm²) der gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) K7127 gemessen wurde.

Hier wurde der Abstand zwischen dem fixierten Ende S1 und dem fixierten Ende 52 auf L1 (mm) (nicht dargestellt) gesetzt; die Länge des Films 102 vom fixierten Ende S1 zum fixierten Ende S2 wurde auf L2 (mm) (nicht dargestellt) gesetzt; ein Zwischenpunkt zwischen dem fixierten Ende S1 und dem fixierten Ende S2 wurde als Punkt Q1 gesetzt; das Zentrum des zu ladenden Elements wurde als Punkt O gesetzt; ein Fortsatz des zu ladenden Elements 110 wurde als ein Punkt Q2 gesetzt; der Abstand eines Segments OQ1 wurde als L3 (mm) (nicht dargestellt) gesetzt; unter Verwendung des Segments OQ2 als Referenz und der Rotationsrichtung des zu ladenden Elements als eine positive Richtung wurde der Winkel Q1OQ2 auf α (°) gesetzt und der Winkel S2Q1O auf β (°) gesetzt. Weiterhin wurde der von Punkt Q1 auf der Kurve des Films 102 entfernteste Punkt als Q3 gesetzt, während eine Länge, die die maximale Entfernung des Films 102 in einer Richtung rechtwinklig zum Segment Q1Q3 angibt, als L4 (mm) gesetzt wurde.

Detaillierte, in den Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 gesetzte Bedingungen sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Als erstes wird der Zustand der Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 während des Betriebs und außerhalb des Betriebs beobachtet.

Der Zustand der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 während des Betriebs ist in Fig. 9(a) bis 9(c) der Fig. 9 dargestellt. In den jeweiligen Zeichnungen entspricht das Ladeelement den Bezugsziffern 401, 411, 421, während der Film den Bezugsziffern 402, 412 und 422 entspricht.

Die Kontaktzone (Spalt) N zwischen dem Film und dem zu ladenden Element während des Betriebs für alle Ladungs- /Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 betrug 0,4 (mm). Es wurde ein sich, in der axialen Richtung des zu ladenden Elements, einheitlich bildender Spaltbereich gefunden. Der Krümmungsradius der Zone P2 des Films betrug während des Betriebs 0,5 (mm) oder etwa diese Größe für alle Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen 1 bis 3, während der Krümmungsradius der Zone P1 im allgemeinen jeweils 4 (mm), 3 (mm), und 3 (mm) betrug. Zusätzlich waren die Form des Films während des Betriebs der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 und die Form des Films außerhalb des Betriebs ähnlich, wobei eine einem Tropfen ähnliche Form aufrecht erhalten wurde. Zusätzlich war die Größe der Zone N ebenfalls ähnlich (daher ist der Zustand außerhalb des Betriebs in der Zeichnung nicht dargestellt). Außerdem waren die Form des Films und die Zone N während des Betriebs konstant stabil. Der Grund dafür lag an der Tatsache, daß eine Zone mit einem kleinen Krümmungsradius (im wesentlichen ein Krümmungsradius von 0,5 (mm)) in der Zone P2 wie oben beschrieben gebildet wurde, und daß die Zone N mit 0,4 (mm) klein war.

Es sollte beachtet werden, daß die tropfenähnliche Form des Films dadurch erhalten werden kann, daß der Film von den Halteelementen derart gehalten wird, daß L1 < L4 ist.

Als nächstes wurde ein 2 × 2 Bild erzeugt.

Die Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 waren in der Lage, zufriedenstellende und einheitliche Bilder zu erzeugen. Der Grund dafür war folgender: Da die Zone P1 einen großen Krümmungsradius hat, wird die Entladungs- bzw. Funkenstrecke, die bezüglich des zu ladenden Elements gebildet ist, zur Tone N hin allmählich schmäler. Da sich dann, wie beschrieben, die Form des Films nicht ändert, existiert die Entladungs- bzw. Funkenstrecke in einer stabilen Art und Weise. Dementsprechend wurde die Entladung stabil gestartet und aufrechterhalten, mit dem Resultat, daß es möglich war, eine einheitliche Aufladung zu bewirken. Daher wurden die 2 × 2 Bilder ebenfalls einheitlich.

Als nächstes wurden die Kräfte, die zwischen den Filmen und dem zu ladenden Element in den Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 wirken, gemessen.

In der Messung wurde ein Faden, der mit einem Ende an einer Federwaage befestigt war, um den Umfang des zu ladenden Elements gewunden und eine Kraft wurde gemessen, die an der Federwaage auftrat, wenn der Faden mit einer Rate von 30 (mm/s) gezogen wurde. Ein Wert, der durch Division des gemessenen Werts mit einem Koeffizienten der dynamischen Reibung erhalten wurde, wurde als die Kraft gesetzt, die zwischen dem Film und dem zu ladenden Element wirkt. Die Messung wurde durchgeführt, sowohl wenn die Spannung nicht an das Ladeelement angelegt war (eine mechanische Kontaktkraft des Films bezüglich des zu ladenden Elements außerhalb des Betriebs), als auch wenn die Spannung angelegt wurde. Der Koeffizient der dynamischen Reibung wurde gemäß der JIS K7125 gemessen. Im Ergebnis betrug der Koeffizient der dynamischen Reibung 0,3.

Die Resultate sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tabelle 2

Wie in Tabelle 2 gezeigt, war die mechanische Kontaktkraft in allen Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 1 bis 3 schwach, und die Kontaktkraft während des Betriebs war ebenfalls relativ schwach. Während des Betriebs wirkt jedoch, wie oben beschrieben, eine elektrostatische Anziehungskraft. Der Film folgt dem zu ladenden Element in seiner axialen Richtung mittels dieser elektrostatischen Anziehungskraft.

In einem Fall, in dem der Film mit dem zu ladenden Element mit einer elektrostatischen Anziehungskraft in Kontakt gebracht wird, wie in der vorliegenden Erfindung, ist, selbst wenn eine unebene Fläche des zu ladenden Elements vorhanden ist, die auf den Film wirkende Kraft im wesentlichen gleich für beide, die vorstehenden und zurückgesetzten Abschnitte. Weiterhin ist diese Kraft nicht lokal konzentriert. Dementsprechend kann der Film dazu gebracht werden, dem zu ladenden Element in der axialen Richtung mit einer relativ schwachen Kraft zu folgen. Konsequenterweise kann eine stabile Entladungs- bzw. Funkenstrecke gebildet werden.

Weiterhin ist die Kontaktkraft des Ladeelements, in der erfindungsgemäßen Ladungs-/Entladungsvorrichtung, bezüglich des zu ladenden Elements schwach. Aus diesem Grund werden das zu ladende Element und das Ladeelement vor einem Reibungsverschleiß bewahrt. Darüber hinaus wird Fremdteilchen wie Toner, Toneradditive, Papierstaub und ähnlichem, die das Reinigungsblatt passiert haben, erlaubt, zur abwärtigen Seite der Zone N zu gelangen. Daher wird eine erhöhte Menge von Fremdsubstanzen davor bewahrt, in der aufwärtigen Seite der Zone N zu verbleiben. Dementsprechend ist es möglich, einen stabilen und einheitlichen Ladeprozeß über eine erweiterte Zeitspanne zu bewirken.

Weiterhin ist die Kontaktkraft des Ladeelements bezüglich des zu ladenden Elements außerhalb des Betriebs schwächer. Daher ist es bevorzugt, die Spannung nach dem Start der Rotation des zu ladenden Elements anzulegen oder die Rotation des zu ladenden Elements zu stoppen, nachdem das Anlegen der Spannung beendet wurde, da es den Fremdsubstanzen, die in der Umgebung der Zone N verblieben sind, noch effektiver ermöglicht wird, auf die abwärtige Seite der Zone N zu gelangen. Alternativ läßt sich ein ähnlicher Effekt erzeugen, wenn die an das Ladeelement angelegte Spannung temporär unterbrochen wird.

Spezielles Beispiel 2

Als spezielles Beispiel 2 wurden die Bedingungen zur Erzeugung einer Kraft, die zur Verhinderung einer Verformung des Films dient, untersucht, indem das Biegemoment des Films aufgezeichnet wurde. Für den Fall, daß die Zone P2, welche einen kleinen Krümmungsradius aufweist, wie oben beschrieben, in Drehrichtung hinter der Zone N angeordnet worden ist, wurde eine Untersuchung durchgeführt, um herauszufinden, ob zwischen dem Biegemoment der Zone P2 und der Kraft zur Verhinderung einer Verformung des Films eine Beziehung besteht oder nicht.

Ein Experiment wurde auf der Grundlage der in dem speziellen Beispiel 1 gezeigten Ladungs-/Entladungsvorrichtung 2 durchgeführt, ohne daß die Art und Weise, wie das Ladeelement montiert war, verändert wurde. Jedoch wurde das Filmmaterial verändert. Es wurde das Material verwendet, das in Tabelle 3 gezeigt ist. Die Auswertung wurde in der selben Weise wie in dem speziellen Beispiel 1 durchgeführt. Es ist zu beachten, daß die Werte der Ladungs-/Entladungsvorrichtung 2 ebenfalls in Tabelle 3 aufgeführt sind.

Es wird nun eine Beschreibung des Biegemoments des Films gegeben werden.

Wenn der Young′sche Modul des Films gleich E (kg/mm²), die Dicke gleich t (mm), die effektive Ladebreite gleich w (mm) und der Krümmungsradius gleich p (mm) gesetzt wird, dann werden das Flächenträgheitsmoment I (mm⁴) und das Biegemoment M (kg·mm) ausgedrückt als

I = w · t³/12
= E · I/ρ = w · t³ · E/(12 · ρ).

In der in Tabelle 3 gezeigten Rechnung wurde mit den Ergebnissen des speziellen Beispiels 1 ein Rahmen bereitgestellt, so daß ρ = 0,5 (mm) und w = 220 (mm) ist.

Tabelle 3

Die Zustände der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 4 bis 11 wurden während des Betriebs und während des Nichtbetriebs beobachtet.

Bei den Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 4 bis 10 war die Form des Films während des Nichtbetriebs und die Form des Films während des Betriebs ähnlich. Außerdem war die Form des Films und der Zone N während des Betriebs konstant stabil.

Bei der Ladungs-/Entladungsvorrichtung 11 war während des Starts des Betriebs der Film sehr geringfügig in der Weise verformt, daß er in die Richtung der Drehrichtung des zu ladenden Elements gezogen wurde. Dann vibrierte die Zone N sehr geringfügig während des Betriebs. Die Form des Films blieb jedoch während des Betriebs stabil.

Als nächstes wurde ein 2 × 2 Bild gebildet.

Wie bei den Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 4 bis 10 war es möglich, zufriedenstellende und gleichmäßige 2 × 2 Bilder zu bilden. Bei der Ladungs-/Entladungsvorrichtung 11 traten sehr selten diskontinuierliche Bereiche mit niedriger Dichte auf, welche sich in longitudinaler Richtung in feinen Streifen erstrecken, aber sie waren von so geringer Anzahl, daß sie im praktischen Gebrauch kein Problem darstellen.

Die Ergebnisse zeigen, daß das Biegemoment des Films bevorzugt in einem Bereich von 0,002 (kg·mm) oder höher gewählt wird, wobei die Kraft zur Verhinderung einer Verformung des Films erzeugt werden kann. Dementsprechend ist es möglich, in stabiler Weise die Zone P1 in Drehrichtung oberhalb der Zone N angeordnet zu halten.

Spezielles Beispiel 3

Als spezielles Beispiel 3 wurden die Bedingungen zur korrekten Erzeugung der Zone N entlang der axialen Richtung des zu ladenden Elements untersucht, indem die Biegesteifigkeit des Films aufgezeichnet wurde. Mit anderen Worten: es wurde die von dem Film geforderte Biegsamkeit untersucht.

Das Experiment wurde auf der Grundlage der in den Fig. 5(a) und 5(b) gezeigten Ladungs-/Entladungsvorrichtung durchgeführt. Die weiter unten gezeigten Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen 12 bis 21 wurden herstellt, ohne daß die Art und Weise, in welcher das Ladeelement montiert wurde, verändert wurde. Das Material des Films wurde jedoch verändert. Tabelle 4 zeigt die Art und Weise, wie das Ladeelement in Übereinstimmung mit dem speziellen Beispiel 1 montiert wurde. Die Auswertung wurde in der selben Weise wie in dem speziellen Beispiel 1 durchgeführt.

Tabelle 4

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 12<

Der verwendete Film war wie folgt angeordnet: Eine Widerstandsschicht aus 0,04 mm dickem Polyurethan mit darin gelöstem Lithium-Perchlorat wurde ausgebildet und eine elektrisch leitende Schicht aus 0,005 mm dickem Polyethylenharz mit darin verteiltem Ruß wurde auf der rückwärtigen Oberfläche der Widerstandsschicht gebildet. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 4 × 10⁶ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 13<

Der verwendete Film war wie folgt angeordnet: Eine Widerstandsschicht aus 0,07 mm dickem Polyurethan mit darin verteiltem Ruß wurde ausgebildet und eine elektrisch leitende Schicht aus 0,005 mm dickem Polyethylenharz mit darin verteiltem Ruß wurde auf der rückwärtigen Oberfläche der Widerstandsschicht gebildet. Darüber hinaus wurde eine 0,01 mm dicke Oberflächenschicht aus N-methoxymethyl Nylon mit Zitronensäure, welche mit dem Nylon als Vernetzungsmittel vermischt ist, auf der Oberfläche der Widerstandsschicht ausgebildet (auf der Seite, welche nicht mit der leitenden Schicht versehen ist). Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 1 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 14<

Der verwendete Film war wie folgt angeordnet: Eine Widerstandsschicht aus 0,04 mm dickem, leitendem Polyurethanharz mit darin verteiltem Ruß wurde ausgebildet, und eine elektrisch leitende Schicht aus 0,005 mm dickem Polyethylenharz mit darin verteilten Ruß wurde auf der rückwärtigen Oberfläche der Widerstandsschicht gebildet. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 8 × 10⁶ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 15<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem eine Widerstandsschicht aus 0,04 mm dickem, leitendem Polyurethanharz mit darin verteiltem Ruß ausgebildet wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 1 × 1⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 16<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem eine 0,010 mm dicke Widerstandsschicht aus einer N-methoxymethyl Nylonschicht mit Melamin, welches mit dem Nylon als Vernetzungsmittel vermischt ist, auf einer 0,025 mm dicken Polyesterbasis ausgebildet wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 2 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 17<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem eine 0,010 mm dicke Oberflächenschicht aus N-methoxymethyl Nylon mit darin vermischtem Polypyrrol, auf einer Widerstandsschicht (einer elastischen Widerstandsschicht) aus 0,1 mm dicken Epichlorhydrin-Ethylenoxid Kopolymerkautschuk mit darin verteiltem Ruß ausgebildet wurde. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 2 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 18<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem eine 0,01 mm dicke Oberflächenschicht aus N-methoxymethyl Nylon mit darin vermischtem Polypyrrol auf einer Widerstandsschicht (einer elastischen Widerstandsschicht) aus 0,44 mm dicken Epichlorhydrin-Ethylenoxid Kopolymerkautschuk mit darin verteiltem Ruß ausgebildet wurde. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 2 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 19<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem ein 0,09 mm dickes Polyesterharz mit darin verteiltem Ofenruß als eine Widerstandsschicht ausgebildet wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 1 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 20 (Vergleichsbeispiel)<

Der verwendete Film war wie folgt angeordnet: Eine leitende Schicht aus 0,005 mm dickem Polyethylenharz mit darin verteiltem Ruß wurde auf einer 0,075 mm dicken Polyesterbasis ausgebildet und eine 0,02 mm dicke Widerstandsschicht aus N- methoxymethyl Nylon mit Zitronensäure, welche mit dem Nylon als Vernetzungsmittel vermischt ist, wurde darauf ausgebildet. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 1 × 10⁷ (Ω).

<Ladungs-/Entladungsvorrichtung 21 (Vergleichsbeispiel)<

Es wurde ein Film verwendet, bei welchem eine 0,1 mm dicke Oberflächenschicht aus N-methoxymethyl Nylon mit darin vermischtem Polypyrrol auf einer Widerstandsschicht (einer elastischen Widerstandsschicht) aus 0,6 mm dicken Epichlorhydrin-Ethylenoxid Kopolymerkautschuk mit darin verteiltem Ruß ausgebildet wurde. Es ist zu beachten, daß der Widerstand der leitenden Schicht in bezug auf die Widerstandsschicht hinreichend gering gewählt wurde. Der Widerstandswert R des Ladeelements war R = 2 × 10⁷ (Ω).

Es wird nun eine Beschreibung der Biegesteifigkeit des Films gegeben werden.

Wenn der Young′sche Modul des Films gleich E (kg/mm²), die Dicke gleich t (mm) und die effektive Ladebreite gleich w (mm) gesetzt wird, dann werden das Flächenträgheitsmoment I (mm⁴) und die Biegesteifigkeit B (kg·mm²) ausgedrückt als

I = w · t³/12
B = E · I = w · t³ · E/12.

In der in Tabelle 5 gezeigten Rechnung wurde ein Rahmen bereitgestellt, so daß w = 225 (mm) ist. Es ist zu beachten, daß der in Tabelle 5 gezeigte Young′sche Modul E in Übereinstimmung mit den Bestimmungen der JIS K7127 gemessen wurde.

Tabelle 5

Die Zustände der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 12 bis 21 wurden während des Betriebs und während des Nichtbetriebs beobachtet.

Bei allen Ladungs-/Entladungsvorrichtungen war die Form des Films während des Nichtbetriebs und die Form des Films während des Betriebs ähnlich. Außerdem war die Form des Films und der Zone N während des Betriebs konstant stabil.

Als nächstes wurde ein 2 × 2 Bild gebildet. Bei den Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen 12 bis 19 war es möglich, zufriedenstellende und gleichmäßige 2 × 2 Bilder zu bilden. Bei den Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 20 und 21 traten jedoch Bereiche mit niedriger Dichte, welche sich in longitudinaler Richtung in feinen Streifen erstrecken, und Bereiche mit hoher Dichte auf, welche sich in longitudinaler Richtung erstrecken, und es war unmöglich, ein gleichförmiges Bild (d. h. Aufladung) zu erhalten. Die Bereiche waren von so großer Anzahl, daß sie im praktischen Gebrauch ein Problem darstellen.

Es ist denkbar, daß dies mit der Tatsache zusammenhängt, daß für den Fall der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 12 bis 19 der Film in der Zone N mit dem zu ladenden Element in solch einer Weise in Kontakt kam, daß der Film diesem durch elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Film und dem leitenden Substrat des zu ladenden Elements folgt. Im Fall der Ladungs-/Entladungsvorrichtungen 20 und 21 konnte, weil der Film steif war (da die Biegesteifigkeit groß war), der Film jedoch nicht durch die elektrostatische Anziehungskraft mit dem zu ladenden Element in Kontakt gebracht werden, wodurch es für den Film unmöglich wurde, in zufriedenderstellender Weise dem zu ladenden Element in dessen axiale Richtung zu folgen.

Entsprechend konnte eine stabile Entladungsstrecke nicht ausgebildet werden, so daß ungleichmäßiges Aufladen auftrat.

Die oben genannten Ergebnisse zeigen, daß eine Biegesteifigkeit des Films von 3,8 (kg·mm²) oder weniger notwendig ist.

Außerdem, wenn man annimmt, daß

M: das Biegemoment des Films
B: die Biegesteifigkeit des Films
w: die effektive Ladebreite (mm)
t: die Filmdicke (mm)
E: der Young′sche Modul (kg/mm²) des Films
ρ: der Radius der Krümmung des Films hinter dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in Drehrichtung ist,

dann werden die Ergebnisse der speziellen Beispiele 2 und 3

M = w · t³ · E/(12 · ρ) 0,002 (kg · mm) (3)

B = w · t³ · E/12 3,8 (kg · mm²) (4).

Aus den Ungleichungen (3) und (4) wird die folgende Beziehung hergeleitet:

0, 024 · ρ w · t³ · E 45,6 (5).

Wobei unter der Annahme, daß

w = 220 (mm), ρ = 0,5 (mm)

dann die Ungleichung (5) umgeschrieben werden kann zu

0,00005 t³ · E 0,21 (6).

Entsprechend ist es bevorzugt, daß der Film des Ladeelements der Ladungs-/Entladungsvorrichtung erfindungsgemäß ein Film ist, der die Ungleichung (6) erfüllt. Als Filmmaterial werden bevorzugt Nylonharze, Polyethylenharze, Olefinharze, Polyesterharze, Polyurethanharze, Epichlorhydrin-Ethylenoxid Kopolymerkautschuke und ähnliches verwendet. Nylonharze, Polyethylenharze und Polyesterharze sind besonders bevorzugt.

Spezielles Beispiel 4

In dem speziellen Beispiel 4 wird ein Beispiel gezeigt, in welchem die mechanische Kontaktkraft des Films in bezug zu dem zu ladenden Element gleich 0 (g/cm) gesetzt wird.

Fig. 10(a) und 10(b) sind schematische Querschnittsansichten einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladungs- /Entladungsvorrichtung.

Fig. 10(a) ist ein Diagramm, welches den Zustand während des Nichtbetriebs illustriert. Beide Enden des Films 502, in welchem eine Widerstandsschicht 504 auf einer leitenden Schicht 503 ausgebildet ist, sind übereinander gelegt und mit einem Halteelement 505 verbunden, wodurch ein Ladeelement 501 gebildet wird. Das Ladeelement 501 ist so angeordnet, daß α einen Wert von näherungsweise 70 (°) und β einen Wert von näherungsweise 160 (°) annimmt. Wenn das Ladeelement auf diese Weise angeordnet ist, wird im Zustand des Nichtbetriebs ein sehr kleiner Spalt zwischen dem Film 502 und dem zu ladenden Element 110 gebildet.

Fig. 10(b) ist ein Diagramm, welches den Zustand während des Betriebs illustriert. In diesem Zustand wird das zu ladende Element in die Richtung des Pfeils rotiert und eine Spannung von einer nichtgezeigten Spannungsquelle angelegt.

In Fig. 10(a) bewegt sich die Ladung (elektrischer Strom), wenn die Spannung von einer nichtgezeigten Spannungsquelle angelegt wird, auf einem Weg, welcher die Spannungsquelle, das Halteelement 505, die elektrisch leitende Schicht 503 (Bewegung erfolgt in die planare Richtung) und die Widerstandsschicht 504 (Bewegung erfolgt in die Richtung der Dicke) umfaßt. Dann wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Film 502 und dem zu ladenden Element 110 erzeugt, so daß der Film 502 in der Zone N mit dem zu ladenden Element 110 in Kontakt gebracht wird. Mittels dieser Kraft wird der Film 502 sehr geringfügig gegen das zu ladende Element 110 verschoben in einen Zustand, in welchem seine Form erhalten bleibt. Dann wird der Film 502 in Druckkontakt mit dem zu ladenden Element 110 gebracht, indem es diesem in dessen axiale Richtung folgt. Der Film 502 nimmt eine Form an, in welcher der Krümmungsradius des Films 502 in der Zone P2, welche hinter der Zone N in Drehrichtung des zu ladenden Elements 110 angeordnet ist, kleiner wird als der Krümmungsradius des Films 502 in der Zone P1, welche vor der Zone N angeordnet ist.

In der Ladungs-/Entladungsvorrichtung, welche wie oben beschrieben angeordnet ist, wird der Film 502 mit dem zu ladenden Element 110 während des Betriebs in Kontakt gebracht oder von diesem während des Nichtbetriebs entfernt. Die Kontaktkraft des Films 502 in bezug auf das zu ladende Element war während des Nichtbetriebs, wenn gemessen, 0 (g/cm) und 2,4 (g/cm) während des Betriebs (der Koeffizient der dynamischen Reibung zwischen dem Film 502 und dem zu ladenden Element 110 betrug 0,73).

Es sollte beachtet werden, daß in diesem Fall, obwohl der Film 502 während des Starts des Betriebs und während der Beendigung des Betriebs (wenn die Spannung an- bzw. ausgeschaltet wird) geringfügig verschoben wird, der Film 502 während des Betriebs nicht verschoben wird und die Zone N sehr stabil ist.

In dem Fall, daß der Film, wie in dieser Ausführungsform, mit dem zu ladenden Element durch elektrostatische Anziehungskräfte in Kontakt gebracht wird, ist die Kraft, welche auf den Film wirkt, sowohl für die vorstehenden als auch für die zurückliegenden Bereiche im wesentlichen gleich, selbst wenn das zu ladende Element eine ungleichmäßige Oberfläche aufweist. Außerdem ist diese Kraft nicht örtlich konzentriert. Dementsprechend kann der Film durch eine relativ schwache Kraft veranlaßt werden, dem zu ladenden Element in die axiale Richtung zu folgen. Dies hat zur Folge, daß eine stabile Entladungsstrecke ausgebildet werden kann. Zusätzlich ist die Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element schwach. Aus diesem Grund wird verhindert, daß das zu ladende Element und das Ladeelement durch Reibung beschädigt werden.

Außerdem wirkt die Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element nur während die Spannung angelegt ist. Deshalb ist es möglich, Fremdsubstanzen, welche in der Nähe der Zone N verbleiben, sich hinter die Zone N in Drehrichtung bewegen zu lassen, indem die Spannung nach dem Start der Drehung des zu ladenden Elements angelegt oder die Drehung des zu ladenden Elements beendet wird, nachdem das Anlegen der Spannung beendet wurde. Dies hat zur Folge, daß verhindert wird, daß Fremdsubstanzen in Drehrichtung vor der Zone N verbleiben. So ist es möglich, einen stabilen und gleichmäßigen Aufladungsprozeß über eine ausgedehnte Zeitspanne zu bewirken.

Spezielles Beispiel 5

In dem speziellen Beispiel 5 wurde eine Untersuchung in Hinblick auf den Widerstandswert R des Ladeelements durchgeführt.

Auf der Grundlage der in dem speziellen Beispiel 1 gezeigten Ladungs-/Entladungsvorrichtung 1 wurde das Zusammensetzungs verhältnis des Films, der Filmdicke und der effektiven Ladebreite verändert, ohne daß die Art und Weise, in welcher das Ladeelement montiert ist, verändert wurde. Hierbei wurde der Widerstandswert R des Ladeelements verändert, indem das Zusammensetzungsverhältnis des Films verändert wurde (das Zusammensetzungsverhältnis zwischen dem Nylonharz und dem elektrisch leitenden Agens). Die Filmdicke wurde auf 45 (µm) und die effektive Ladebreite auf 225 (mm) gesetzt.

Das zu ladende Element wurde mittels Ladeelemente, welche verschiedene Widerstandswerte R aufwiesen, aufgeladen, um die Aufladecharakteristik zu untersuchen. Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Widerstandswert R, auf den in der vorliegenden Erfindung bezug genommen wird, einen Widerstand zu einer Zeit meint, wenn es dem zum Aufladen notwendigen Strom ermöglicht wird, über das Ladeelement zu fließen. Außerdem wurden mittels der in dem speziellen Beispiel 1 gezeigten Bilderzeugungsvorrichtung dicht weiße und schwarze 2 × 2 Bilder erzeugt, und auch die Bildqualität wurde untersucht.

Fig. 11 zeigt die Beziehung zwischen dem Widerstandswert R des Ladeelements und der Aufladecharakteristik. In Fig. 11 stellt die Abszisse einen logarithmischen Wert Log (R) (Ω) des Widerstandswerts R des Ladeelements dar, während die Ordinate den absoluten Wert des Oberflächenpotentials Vs des zu ladenden Elements darstellt. Symbole in der Zeichnung kennzeichnen gemessene Umgebungen, wobei das Zeichen eine Umgebung NN (20°C, 50% RH), das Zeichen ○ eine Umgebung HH (35° C, 65% RH) und das Zeichen Δ eine Umgebung (10°C, 15% RH) bezeichnet.

Fig. 11 zeigt, daß es, obwohl die Aufladeleistung in Abhängigkeit von der Umgebung variiert, in jeder der Umgebungen einen Bereich gibt, in dem das Oberflächenpotential Vs von dem Widerstandswert R unabhängig und festgelegt ist. Dies ist ein Bereich, bei dem die Aufladung mittels der oben beschriebenen Paschen Entladung erfolgt. Dies ist ein Bereich, in dem der Widerstandswert R des Ladeelements zwischen 10⁶ bis 3 × 10⁷ (Ω) liegt.

Ist der Widerstandswert R = 10⁶ (Ω) oder weniger, erfolgt das Aufladen mittels der Paschen Entladung und mittels der so genannten Ladungseinspritzung. Mit anderen Worten, das Aufladen durch Paschen Entladung erfolgt in der Entladungsstrecke, welche zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Element gebildet ist, und das Aufladen mittels Ladungseinspritzung erfolgt in der Zone N (Spalt). Aus diesem Grund nimmt das Oberflächenpotential Vs des zu ladenden Elements einen größeren absoluten Wert als in dem Fall an, daß der Widerstandswert R des Ladeelements in dem Bereich von 10⁶ bis 3 × 10⁷ (Ω) liegt. Dann, wenn der Widerstandswert des Ladeelements abnimmt, wird der Beitrag des Aufladens aufgrund der Ladungseinspritzung groß, mit der Folge, daß der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs noch größer wird. Wenn beispielsweise der Widerstandswert R des Ladeelements um eine Stelle abnimmt, erhöht sich der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs um etwa 200 (V).

Sogar wenn der Widerstandswert R = 10⁸ (Ω) oder mehr ist, erfolgt das Aufladen durch Paschen Entladung. Jedoch tritt ein Phänomen der sogenannten Zeit-Konstantenverzögerung auf, bei welchem die Versorgung mit dem zum Aufladen notwendigen Strom hinterherhinkt, so daß die Aufladeeffizienz zurückgeht. Deshalb nimmt das Oberflächenpotential Vs des zu ladenden Elements einen kleineren absoluten Wert als in dem Fall an, daß der Widerstandswert R des Ladeelements in dem Bereich von 10⁶ bis 3 × 10⁷ (Ω) liegt. Dann, wenn der Widerstandswert des Ladeelements zunimmt, wird die Abnahme der Aufladeeffizienz spürbar, mit der Folge, daß der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs noch kleiner wird. Wenn beispielsweise der Widerstandswert des Ladeelements um eine Stelle zunimmt, erniedrigt sich der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs um etwa 400 (V) oder mehr.

Als nächstes zeigt Fig. 12 die Beziehung zwischen dem Oberflächenpotential Vs und der Bildqualität. In Fig. 12 stellt die Abszisse einen absoluten Wert des Oberflächenpotentials Vs dar, während die Ordinate Merkmale der Bildqualität repräsentiert. Es sollte beachtet werden, daß zur Bewertung der Bildqualität die Bilddichte von dichten schwarzen Bildern, Bildungleichmäßigkeiten von 2 × 2 Bildern und das Ausmaß der Verunreinigung des weißen Hintergrunds von dichten weißen Bildern ausgewertet wurden. Die in der Zeichnung dargestellten Zeichen ○, Δ und × stehen jeweils für "zufriedenstellend oder keine Ungleichmäßigkeit oder Verunreinigung wurde bemerkt (○)", "in einem Ausmaß, das im praktischen Gebrauch kein Problem darstellt (Δ)", und "ein Mangel an Dichte, Ungleichmäßigkeit oder Verunreinigung sind bemerkbar und stellen im praktischen Gebrauch ein Problem dar (x)". Zusätzlich wurde die Umgebung für jedes Merkmal als Parameter verwendet.

Fig. 12 zeigt, daß, wenn der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs groß wird, sich das A 18406 00070 552 001000280000000200012000285911829500040 0002004409165 00004 18287usmaß des Rückgangs der Bilddichte, der Ungleichmäßigkeit des Bildes und der Verunreinigung des weißen Hintergrunds verschlechtert, und daß der absolute Wert des Oberflächenpotentials, bei welchem dieses Ausmaß im praktischen Gebrauch kein Problem darstellt, 740 (V) oder weniger ist. Andererseits ist ersichtlich, daß, wenn der absolute Wert des Oberflächenpotentials Vs klein wird, sich das Ausmaß der Ungleichmäßigkeit des Bildes und der Verunreinigung des weißen Hintergrunds verschlechtert, und daß der absolute Wert des Oberflächenpotentials, bei welchem dieses Ausmaß im praktischen Gebrauch kein Problem darstellt, 450 (V) oder darüber ist. Mit anderen Worten kann gesagt werden, daß das Oberflächenpotential Vs, das notwendig ist, um die Bildqualität sicherzustellen, innerhalb des Bereichs von -740 bis -450 (V) liegt. Außerdem ist ersichtlich, daß ein bevorzugtes Oberflächenpotential in Abhängigkeit von der Umgebung variiert, -600 (V) in der Umgebung NN, -620 (V) in der Umgebung HH, und -580 (V) in der Umgebung LL.

Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 11 der bevorzugte Bereich für den Widerstandswert des Ladeelements bestimmt wird, ist er von 3 × 10⁵ bis 1 × 10⁸ (Ω). Besonders bevorzugt ist er von 1 × 10⁶ bis 3 × 10⁷ (^Ω), welches der Bereich ist, in welchem das Aufladen mittels Paschen Entladung erfolgt. Wenn der Widerstandswert R des Ladeelements innerhalb des oben genannten Bereichs ist, ist es möglich, ein Oberflächenpotential zu gewährleisten, das in der Lage ist, die Bildqualität sicherzustellen.

Das Verfahren zur Messung des Widerstandswerts R des Ladeelements wird nun beschrieben werden. In der in Fig. 1(b) gezeigten Ladungs-/Entladungsvorrichtung unterliegen alle Merkmale wie die Oberflächenbewegungsgeschwindigkeit der zylindrischen Elektrode, die Druckkraft des Ladeelements gegen die zylindrische Elektrode und ähnliches, bis auf die Tatsache, daß das zu ladende Element durch eine elektrisch leitende zylindrische Elektrode gleicher Konfiguration ausgetauscht wurde, den gleichen Aufladebedingungen, wie sie im Betrieb vorherrschen. Dann wird es dem gleichen Strom, der notwendig ist, um das zu ladende Element auf ein vorbestimmtes Potential aufzuladen, ermöglicht, über das Ladeelement zu fließen. Durch Messung der zwischen dem Ladeelement und der zylindrischen Elektrode anliegenden Spannung wird der Widerstandswert R des Ladeelements bestimmt. Der wichtigste Punkt bei diesem Meßverfahren liegt darin, daß der Widerstandswert des Ladeelements dadurch bestimmt wird, daß es dem zum Aufladen notwendigen Strom ermöglicht wird, über das Ladeelement zu fließen.

Es sollte beachtet werden, daß der zum Aufladen notwendige Strom durch Bestimmung des Stromwertes während des eigentlichen Aufladevorgangs oder durch folgende Formel erhalten werden kann:

I = ε_pc · ε₀ · w · vp · Vs/d_pc

wobei I (A) der zum Aufladen auf ein vorbestimmtes Oberflächenpotential Vs (V) notwendige Strom, w (mm) die effektive Aufladebreite des Ladeelements, d_pc (mm) die Dicke der photosensitiven Schicht des zu ladenden Elements, ε_pc die Dielektrizitätskonstante der photosensitiven Schicht des zu ladenden Elements, vp (mm/s) Oberflächenbewegungs geschwindigkeit des zu ladenden Elements und ε₀ (F/mm) die Dielektrizitätskonstante des Vakuums ist. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der zum Aufladen der photosensitiven Walze auf ein Oberflächenpotential Vs = -600 (V) zu 1 = -5,9 (µA).

Daraus wird ersichtlich, daß der Widerstand des Ladeelements bei der vorliegenden Erfindung den Zustand des eigentlichen Aufladens widerspiegelt und sich von dem bloßen spezifischen Volumenwiderstand des Ladeelements unterscheidet.

Um eine detaillierte Beschreibung zu geben: Der Widerstandswert des Ladeelements ist von dem Strom (oder der Spannung) abhängig. Im allgemeinen wird sich der Widerstand verändern, wenn sich der Strom verändert. Da außerdem das Ladeelement mit dem zu ladenden Element in Kontakt steht, beinhaltet der Widerstand des Ladeelements während des eigentlichen Aufladens den elektrischen Kontaktwiderstand und ist vom Zustand des Kontakts zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Element abhängig. Wenn beispielsweise die Bewegungsgeschwindigkeit des zu ladenden Elements verändert wird, verändert sich der Widerstand. Daher spiegelt der Widerstand, der dadurch gemessen wird, daß es dem zum Aufladen notwendigen Strom ermöglicht wird, über das Ladeelement zu fließen, und daß der Zustand des Kontakts zwischen dem Ladeelement und der Elektrode identisch zu dem Fall eines zu ladenden Elements eingestellt wird, den Zustand des eigentlichen Aufladens wieder.

Es sollte beachtet werden, daß die in dem speziellen Beispiel 5 beschriebenen Details nicht auf die vorliegende Erfindung beschränkt sind, sondern allgemein auf allgemeine Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen anwendbar sind, in welchen die Ladeelement fixiert sind und welche das zu ladende Element aufladen. Beispielsweise sind die in dem speziellen Beispiel 5 beschriebenen Details auf eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung anwendbar, bei welcher ein Ladeelement in Form einer deckenartigen Bürste oder in Form eines Blatts ausgebildet ist.

Ausführungsform 2

Wenn die Art des Films zur Ausbildung des Ladeelements verändert und eine Bilderzeugung durchgeführt wurde, gab es Fälle, wobei streifenartige Bereiche hoher Dichte (weiße Streifen) parallel zu der Richtung der Bewegung des Papiers auftraten. Dies war der Tatsache zuordbar, daß aus irgendwelchen Gründen übermäßig aufgeladene Bereiche auftraten.

Wenn dementsprechend der zu den übermäßig aufgeladenen korrespondierende Film untersucht wurde, gab es auf der Filmoberfläche in der Nähe der Zone N Vorsprünge. Ein Bereich, welcher diese Vorsprünge beinhaltete, wurde mit einem Abtastlasermikroskop (hergestellt von Lasertech, 1LM21) untersucht.

Fig. 13 zeigt ein Querschnittsprofil des Films. Die durchgezogene Linie in der Zeichnung zeigt das Querschnittsprofil und die gestrichelte Linie zeigt die Mittellinie. Als die Höhe und die Ausdehnung des Vorsprungs (bestimmt durch die Höhe und die Ausdehnung in der Zeichnung) aus der Zeichnung gemessen wurden, ergab sich die Höhe des Vorsprungs zu 6,2 (µm) und die Ausdehnung des Vorsprungs zu 83 (µm⌀). Es sollte beachtet werden, daß die Höhe des Vorsprungs als die Höhe von der Mittellinie aus gesetzt wurde.

Wenn somit ein zufälliger Vorsprung in der Nähe der Zone N vorliegt, tritt ein anormaler Funke von der Spitze des Vorsprungs gegen das zu ladende Element auf. Oder wenn solch ein Vorsprung in der Zone N vorliegt, wird ein übermäßiger Druck auf diesen Bereich ausgeübt, mit der Folge, daß eine Ladung direkt in das zu ladende Element eingespritzt wird. Es ist durchaus denkbar, daß das Auftreten eines übermäßig aufgeladenen Bereichs auf dem zu ladenden Element auf dieses Phänomen zurückzuführen ist.

Wenn nun die Oberflächenrauhigkeit des Films gemäß JIS B0601 gemessen wurde, war Rz = 1,2 (µm) und Rmax = 1,8 (µm). Hierbei ist die in JIS B0601 definierte Oberflächenrauhigkeit ein Wert, der in einer zufälligen Stichprobe zur Abschätzung eines Gesamtheitsmittelwertes bestimmt wird. Dementsprechend ist es notwendig, Bezugslängen von Flächen (Meßflächen) abzutasten, bei welchen außergewöhnlich hohe Rippen oder tiefe Einschnitte, welche als Fehler angesehen werden können, nicht auftreten. Aus diesem Grund werden die Bezugslängen ausgewählt, indem Flächen mit zufällig auftretenden Vorsprüngen zurückgewiesen werden. Daher spiegeln sich die zufälligen Vorsprünge überhaupt nicht in der in JIS B0601 definierten Oberflächenrauhigkeit wieder.

Es wurde nämlich angenommen, daß gleichmäßiges Aufladen nicht bewirkt werden kann, falls zufällige Vorsprünge, welche sich nicht in der in JIS definierten Oberflächenrauhigkeit widerspiegeln, nicht berücksichtigt werden. Im folgenden wird, um zwischen den zufälligen Vorsprüngen und der in JIS B0601 definierten Oberflächenrauhigkeit zu unterscheiden, die in JIS definierte Oberflächenrauhigkeit als Basisrauhigkeit bezeichnet.

Die Oberfläche des Bereichs der obengenannten Zone N des Films und Flächen, die 0,5 (mm) in Drehrichtung vor bzw. hinter der Zone N liegen, wurden mittels eines Abtastlasermikroskops genau untersucht. Als ein Ergebnis war es möglich, einen zufälligen Vorsprung mit einer Höhe von 3,4 (µm) und einer Ausdehnung von 42 (µm ⌀) zusätzlich zu dem obengenannten zufälligen Vorsprung zu bestätigen. Ein weißer Streifen, der einer übermäßigen Aufladung zugeordnet werden kann, in einem Bereich des Bildes, der zu diesem Vorsprung korrespondiert, wurde jedoch nicht bestätigt.

Dementsprechend wurde die Beziehung zwischen einem zufälligen Vorsprung und der Gleichmäßigkeit des Aufladens untersucht.

Eine Anzahl von zufälligen Vorsprüngen wurde in der Nähe der Zone N absichtlich ausgebildet und die Beziehung zwischen den zufälligen Vorsprüngen und dem Bild untersucht.

Eine Liste der Ergebnisse ist in Tabelle 6 gezeigt. Es sollte beachtet werden, die die Tabelle 6 die Höhe der absichtlich gebildeten Vorsprünge zeigt, unabhängig davon, ob ein weißer Streifen in einem Bereich des Bildes, der zu dem Vorsprung korrespondiert, auftrat oder nicht. In der Spalte für das Bild bezeichnet das Zeichen ○ "kein weißer Streifen wurde bemerkt", und das Zeichen × "ein weißer Streifen wurde bemerkt".

Höhe des Vorsprungs (µm)
Bild
3,4
○
4,8	○
5,0	×
6,2	×
15,7	×

Als nächstes wurde ein Film hergestellt, bei welchen die Basisrauhigkeit auf Rz = 2,5 (µm) und Rmax = 3,6 (µm) eingestellt wurde. Eine Anzahl von Vorsprüngen wurde absichtlich in der Nähe eines Spalts dieses Films ausgebildet. Dann wurde dieser auf die gleiche Art ausgewertet.

Eine Liste der Ergebnisse ist in Tabelle 7 gezeigt.

Höhe des Vorsprungs (µm)
Bild
5,2
○
5,6	○
5,7	×
6,5	×

Obwohl die Höhe des Vorsprungs als Höhe von der Mittellinie eingestellt worden war, wurde hierbei eine Linie als Bezugslinie dadurch gewählt, daß der Wert von Rz/2 zu der Mittellinie hinzu addiert wurde, und die Höhe des Vorsprungs als Höhe von der Bezugslinie eingestellt worden ist. Es sollte beachtet werden, daß die neu definierte Höhe des Vorsprungs als effektive Höhe des Vorsprungs bezeichnet werden wird.

Fig. 14 ist ein Diagramm zur Beschreibung der definierten effektiven Höhe des Vorsprungs. Fig. 14 ist ein Diagramm, das die definierte effektive Höhe des Vorsprungs darstellt, der in Fig. 13 im Querschnittsprofil gezeigt worden ist. Die durchgezogene Linie in der Zeichnung stellt das Querschnittsprofil, die gestrichelte Linie die Mittellinie und die strichpunktierte Linie die Bezugslinie dar. Die Höhe von der Bezugslinie ist die effektive Höhe des Vorsprungs.

Die Tabellen 6 und 7 wurden mit Rücksicht auf die effektive Höhe des Vorsprungs umgeschrieben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.

Tabelle 8

Die in Tabelle 8 gezeigten Ergebnisse legen es nahe, daß eine Beziehung zwischen der effektiven Höhe des Vorsprungs und dem Bild besteht, und daß, wenn die effektive Höhe des Vorsprungs 4,4 (µm) oder mehr ist, das zu ladende Element durch den Vorsprung übermäßig aufgeladen wird, mit der Folge, daß ein Bildfehler in Form eines weißen Streifens auftritt. Es ist nämlich ersichtlich, daß ein zufälliger Vorsprung, dessen Höhe nicht kleiner als

(Rz/2 + 4,4) (µm)

ist, nicht in der Nähe der Zone N vorliegen darf.

Daraus erkennt man, daß wenn die Höhe des zufälligen Vorsprungs, der in der Nähe der Zone N des Ladeelements vorliegt, kleiner als

(Rz/2 + 4,4) (µm)

eingestellt ist, dann ist es möglich, ein anormales Aufladen zu verhindern und ein gleichmäßiges Aufladen zu bewirken.

Es sollte beachtet werden, daß diese Schlußfolgerung auf Ladungs-/Entladungsvorrichtungen vom Kontakttyp im allgemeinen anwendbar ist, beispielsweise auf Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen mit einer Walze und Ladungs-/ Entladungsvorrichtungen mit einem Blatt.

Erfindungsgemäß wird eine Ladungs-/Entladungsvorrichtungen zur Bewirkung eines Aufladevorgangs bereitgestellt, wobei ein Ladeelement mit einer daran von einer äußeren Quelle angelegten Spannung mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und daß der Film eine Form annimmt, bei welcher ein Krümmungsradius eines Teils des Films, welcher in Richtung der Bewegung des zu ladenden Elements hinter dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element angeordnet ist, kleiner als ein Krümmungsradius eines Teils des Films ist, welcher in Richtung der Bewegung des zu ladenden Elements vor dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element angeordnet ist. Dementsprechend wird es möglich, zuverlässig und gleichmäßig die Entladungsstrecke aufrecht zu erhalten, welche in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element ausgebildet ist. Es wird möglich, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung bereitzustellen, welche es schwierig macht, das zu ladende Element oder das Ladeelement durch Reibung zu beschädigen und welche in der Lage ist, einen stabilen und zuverlässigen Aufladevorgang zu bewirken. Weiterhin wird es möglich, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung bereitzustellen, bei welchem es Fremdbestandteilen wie Toner, Toneradditive, Papierstaub und ähnlichem erschwert wird, in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element zu verbleiben.

Erfindungsgemäß wird ebenso eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Aufladevorgangs bereitgestellt, wobei ein Ladeelement mit einer daran von einer äußeren Quelle angelegten Spannung mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und daß, unter der Annahme, daß der Abstand L1 zwischen den fixierten Enden des Films und eine Länge, welche den maximalen Abstand des Films in einer Krümmung des Films angibt, L4 gesetzt ist, dann gilt L1 < L4. Dementsprechend wird es möglich, zuverlässig und gleichmäßig die Entladungsstrecke aufrecht zu erhalten, welche in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element ausgebildet ist. Es wird möglich, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung bereitzustellen, welche es schwierig macht, das zu ladende Element oder das Ladeelement durch Reibung zu beschädigen, und welche in der Lage ist, einen stabilen und zuverlässigen Aufladevorgang zu bewirken. Weiterhin wird es möglich, eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung bereitzustellen, bei welchem es Fremdbestandteilen wie Toner, Toneradditive, Papierstaub und ähnlichem erschwert wird, in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element zu verbleiben.

Erfindungsgemäß wird ebenso eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Aufladevorgangs bereitgestellt, wobei ein Ladeelement mit einer daran von einer äußeren Quelle angelegten Spannung mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt wird und die auf der elektrostatischen Anziehungskraft basierende Kontaktkraft größer als eine mechanische Kontaktkraft ist. Dementsprechend wird es möglich, zuverlässig und gleichmäßig die Entladungsstrecke aufrecht zu erhalten, welche in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element ausgebildet ist. Es wird möglich, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung bereitzustellen, welche es schwierig macht, das zu ladende Element oder das Ladeelement durch Reibung zu beschädigen, und welche in der Lage ist, einen stabilen und zuverlässigen Aufladevorgang zu bewirken. Weiterhin wird es möglich, eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung bereit zustellen, bei welchem es Fremdbestandteilen wie Toner, Toneradditive, Papierstaub und ähnlichem erschwert wird, in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element zu verbleiben.

Erfindungsgemäß wird ebenso eine Ladungs-/ Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Aufladevorgangs bereitgestellt, wobei ein Ladeelement mit einer daran von einer äußeren Quelle angelegten Spannung mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Annahme, daß eine mittlere 10- Punkt Rauhigkeit des Ladeelements Rz ist, eine Höhe eines zufälligen Vorsprungs, welcher auf der Oberfläche des Ladeelements vorliegt, nicht mehr als

(Rz/2 + 4,4) (µm)

ist. Dementsprechend wird es möglich, zuverlässig und gleichmäßig die Entladungsstrecke aufrecht zu erhalten, welche in der Nähe des Kontaktbereichs zwischen dem Ladeelement und dem photosensitivem Element ausgebildet ist. Es wird daher möglich, eine Ladungs-/Entladungsvorrichtung bereitzustellen, welche in der Lage ist, einen stabilen und zuverlässigen Aufladevorgang zu bewirken.

Claims

1. Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Lade- /Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit einem Bereich auf einem bewegbaren zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dieser Kontaktbereich definiert eine aufwärtige und abwärtige Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement einen flexiblen Film und ein Halteelement umfaßt, wobei der flexible Film zwei gegenüberliegende Enden besitzt, welche von dem Halteelement gehalten werden, so daß der Film eine Form annimmt, welche durch wenigstens einen ersten und einen zweiten Radius definiert ist, wobei ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich angeordnet ist.

2. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungselement derart angeordnet ist, daß beide Enden des flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und daß der Abstand zwischen den fixierten Enden des Films L1 und eine Länge, welche den maximalen Abstand des Films in einer Krümmung des Films angibt, L4 gesetzt ist, wobei L1 < L4 gilt.

3. Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Lade- /Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit einem Bereich auf einem bewegbaren zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dieser Kontaktbereich definiert eine aufwärtige und abwärtige Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement einen flexiblen Film und ein Halteelement umfaßt, wobei der flexible Film zwei gegenüberliegende Enden besitzt, welche in unmittelbarer Nähe zueinander von dem Halteelement gehalten werden und bei dem Halteelement durch einen Abstand L1 voneinander getrennt sind, und eine Länge, welche den maximalen Abstand des Films in einer Krümmung des Films angibt, als L4 gesetzt ist, wobei L1 < L4 gilt.

4. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden des flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und wobei oder Film eine Form annimmt, in welcher ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich angeordnet ist.

5. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt wird und die auf der elektrostatischen Anziehungskraft basierende Kontaktkraft größer als eine mechanische Kontaktkraft ist.

6. Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Lade- /Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt wird und die auf der elektrostatischen Anziehungskraft basierende Kontaktkraft größer als eine mechanische Kontaktkraft ist.

7. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und wobei der Film eine Form annimmt, in welcher ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich angeordnet ist.

8. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und daß der Abstand zwischen den fixierten Enden des Films L1 und eine Länge, welche den maximalen Abstand des Films in einer Krümmung des Films angibt, L4 gesetzt ist, wobei L1 < L4 gilt.

9. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere 10-Punkt Rauhigkeit des Ladeelements Rz ist, und eine Höhe eines zufälligen Vorsprungs, welcher auf der Oberfläche des Ladeelements vorliegt, nicht mehr als (Rz/2 + 4,4) (µm)ist.

10. Ladungs-/Entladungsvorrichtung zur Bewirkung eines Lade- /Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit einem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere 10-Punkt Rauhigkeit des Ladeelements Rz ist, und eine Höhe eines zufälligen Vorsprungs, welcher auf der Oberfläche des Ladeelements vorliegt, nicht mehr als (Rz/2 + 4,4) (µm)ist.

11. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und wobei der Film eine Form annimmt, in welcher ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich angeordnet ist.

12. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement derart angeordnet ist, daß beide Enden eines flexiblen Films von einem Halteelement gehalten werden, und daß der Abstand zwischen den fixierten Enden des Films L1 und eine Länge, welche den maximalen Abstand des Films in einer Krümmung des Films angibt, L4 gesetzt ist, wobei L1 < L4 gilt.

13. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktkraft des Ladeelements in bezug auf das zu ladende Element hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt wird und die auf der elektrostatischen Anziehungskraft basierende Kontaktkraft größer als eine mechanische Kontaktkraft ist.

14. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gehaltene flexible Film die Form eines Tropfens aufweist, unabhängig davon, ob der Film mit dem zu ladenden Element in Kontakt steht oder nicht.

15. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 8, 9, 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für L1 gilt: 0 L1 1 (mm).

16. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Biegemoment M des Films M 0,002 (kg·mm) gilt, wobei M = w · t³ · E/(12 · ρ)mit
w: effektive Aufladebreite (mm)
t: Filmdicke (mm)
E: Young′scher Modul des Films (kg/mm²)
p: Krümmungsradius des Films in abwärtiger Richtung
von dem Kontaktbereich zwischen dem Film und dem zu ladenden Element.

17. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Biegesteifigkeit B des Films B 3,8 (kg·mm²) gilt, wobei B = w · t³ · E/12mit
w: effektive Aufladebreite (mm)
t: Filmdicke (mm)
E: Young′scher Modul des Films (kg/mm²)

18. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Ungleichung erfüllt ist: 0,00005 t³ · E 0,21,wobei
t: Filmdicke (mm)
E: Young′scher Modul des Films (kg/mm²).

19. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Film als Bestandteil, eine Substanz beinhaltet, die wenigstens aus Nylonharzen, Polyethylenharzen, Olefinharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen, Epichlorhydrin- Ethylenoxid Kopolymerkautschuken ausgewählt ist.

20. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Widerstandswert R des Film 3 × 10⁷ (Ω) R 1 × 10⁸ (Ω) gilt.

21. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für den Widerstandswert R des Films 1 × 10⁶ (Ω) R 3 × 10⁷ (Ω) gilt.

22. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kontaktkraft 10 (g/cm) oder weniger ist.

23. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung nach dem Start der Bewegung des zu ladenden Elements an das Ladeelement angelegt wird oder die Bewegung des zu ladenden Elements beendet wird, nachdem das Anlegen der Spannung an das Ladeelement beendet ist.

24. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladeelementoberfläche einen Spalt sowohl in aufwärtiger als auch in abwärtiger Richtung von dem Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Element bereitstellt.

25. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich eine Kontaktzone mit einer Breite von näherungsweise 0,4 mm definiert.

26. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Film ein Laminat aus mehreren Schichten ist, wobei wenigstens eine leitende Schicht und eine Widerstandsschicht vorgesehen ist, die Widerstandsschicht befindet sich mit dem zu ladenden Element in Kontakt.

27. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement so geformt ist, daß es Kräfte in die axiale Richtung des zu ladenden Elements verteilt.

28. Ladungs-/Entladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kraft kleiner als die Hälfte der gesamten Kontaktkraft während des Betriebs ist.

29. Lade-/Entladesystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Lade-/Entladesystem ein bewegbares zu ladendes Element, eine Spannungsquelle, ein mit der Spannungsquelle verbundenes Ladeelement aufweist, das Ladeelement umfaßt einen flexiblen Film mit gegenüberliegenden Enden und einer blattförmigen Oberfläche dazwischen und steht mit dem zu ladenden Element über eine Kontaktfläche in Kontakt und definiert eine aufwärtige und abwärtige Richtung in bezug auf die Kontaktfläche, die gegenüberliegenden Enden des flexiblen Films sind durch ein Halteelement gehalten, so daß der flexible Film eine Form annimmt, welche durch wenigstens einen ersten und einen zweiten Radius definiert ist, wobei ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in abwärtiger Richtung von der Kontaktfläche zwischen dem Film und dem zu ladenden Element in einer Bewegungsrichtung des zu ladenden Elements angeordnet ist, kleiner ist als ein Krümmungsradius eines Bereichs des Films, der in aufwärtiger Richtung von der Kontaktfläche angeordnet ist.

30. Ladevorrichtung zur Bewirkung eines Lade- /Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, an dem eine Spannung von einer äußeren Quelle anliegt, mit einem Bereich auf einem bewegbaren zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, dieser Kontaktbereich definiert eine aufwärtige und abwärtige Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeelement einen flexiblen Film und ein Halteelement umfaßt, wobei der flexible Film zwei gegenüberliegende Enden besitzt, welche in unmittelbarer Nähe zueinander von dem Halteelement gehalten werden und bei dem Halteelement durch einen Abstand L1 von einander getrennt sind, und der flexible Film, wenn gehalten, eine innere gebogene Oberfläche aufweist, welche gegenüberliegende durch einen maximalen Abstand L4 getrennte Bereiche aufweist, wobei L1 < L4 gilt.

31. Verfahren zur Bewirkung eines Lade-/Entladeprozesses, indem ein Ladeelement, das mit einer Spannungsquelle verbunden ist, in Kontakt mit einem zu ladenden Element gebracht wird, enthaltend:
das Ladeelement wird direkt benachbart zu und in mechanischen Kontakt mit dem zu ladenden Element mit einer ersten mechanischen Kraft des Ladeelements gegen das zu ladende Element angeordnet, und
eine Spannung wird an dem Ladeelement angelegt, wobei das Ladeelement eine zweite Kontaktkraft in bezug auf das zu ladende Element ausübt, die zweite Kontaktkraft wird hauptsächlich durch eine elektrostatische Anziehungskraft vermittelt, und die auf der elektrostatischen Anziehungskraft basierende Kontaktkraft ist größer als die mechanische Kontaktkraft.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich das Ladeelement von der Spannungsquelle getrennt wird, um die Kontaktkraft auf das zu ladende Element zu verringern.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktkraft 10 (g/cm) oder weniger ist.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Spannung nach dem Start der Bewegung des zu ladenden Elements an das Ladeelement angelegt wird und die Bewegung des zu ladenden Elements beendet wird, nachdem das Anlegen der Spannung an das Ladeelement beendet ist.