DE69005207T2

DE69005207T2 - Bilderzeugungsgerät.

Info

Publication number: DE69005207T2
Application number: DE69005207T
Authority: DE
Inventors: Junji Araya; Koichi Hiroshima; Tatsunori Ishiyama; Jun Murata; Kimio Nakahata; Yoshiaki Nishimura; Yukihiro Ohzeki; Yasushi Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-20
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: EP0404079A2; JPH0323482A; EP0404079B1; DE69005207D1; JP2614317B2; CN1030740C; US5034777A; CN1048268A; KR930011438B1; EP0404079A3; KR910001491A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND RELEVANTER STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie ein elektrostatisches Kopiergerät oder einen Drucker unter Verwendung eines elektrostatischen Übertragungsverfahrens.
Es ist ein Bilderzeugungsgerät bekannt, das ein Bildträgermaterial und ein damit in Druck-Kontakt stehendes Ladeteil umfaßt, um so einen dazwischenliegenden Walzenspalt zu bilden, durch den ein Transfer- bzw. Übertragungsmaterial geführt wird, während an das Ladeteil eine Vorspannung angelegt wird, wodurch das Tonerbild von dem Bildträgermaterial zu dem Übertragungsmaterial übertragen wird.
In solch einem Gerät liegt das Ladeteil üblicherweise in Form einer Walze oder eines Bandes vor. Das Material dafür besteht aus Gummi oder einem Harz, in dessen Matrix ein leitfähiges Füllmaterial, wie leitfähiger Kohlenstoff, Graphit oder Metallpulver eingearbeitet ist, um den spezifischen Widerstand einzustellen, oder Gummi oder Harzmaterial, zu deren Matrix Weichmacher, flüssiger Gummi von niedrigem Molekulargewicht oder ein grenzflächenaktives Mittel gegeben wurde, oder Silicongummi, in dem partikulärer, verbrückter Silicongummi, der Ruß enthält, dispergiert wurde, um den spezifischen Widerstand einzustellen. Ein anderes Beispiel der Übertragungswalze weist eine Mehrschichtenstruktur auf, einschließlich einer Schicht mit geringem Widerstand, die einen spezifischen Widerstand von nicht großer als 10&sup4; ohm cm aufweist, was als relativ stabil angesehen wird, und eine Schicht mit hohem Widerstand, die einen spezifischen Widerstand von nicht weniger als 10¹&sup0; ohm cm aufweist.
Es wird zunächst auf Figur 10 Bezug genommen, die ein typisches Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts zeigt.
Ein photo- bzw. lichtempfindliches Material 1 liegt in Form eines Zylinders vor, der um eine senkrecht zu der Zeichenebene stehende Achse, in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung drehbar ist. Die Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 1 wird mittels der Aufladewalze 3, der von der Spannungsquelle 14 elektrischer Energie zugeführt wird, gleichförmig, zum Beispiel auf negative Polarität, aufgeladen. Danach wird mittels der Einrichtung (5) zum Schreiben von Bildinformation Bildinformation durch einen Spalt oder mittels eines bildweise modulierten Laserstrahls auf die geladene Oberfläche des lichtempfindlichen Materials aufgebracht, so daß ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird.
Dann wird zum Beispiel ein negativer Toner auf das latente Bild mittels der Entwicklereinrichtung 6 aufgebracht, wodurch mittels Umkehrentwicklung ein Tonerbild erzeugt wird.
Mit der kontinuierlichen Drehung des lichtempfindlichen Materials 1 erreicht das Tonerbild einen Walzenspalt, ausgebildet zwischen dem lichtempfindlichen Material 1 und einer damit in Druckkontakt stehenden Übertragungswalze 2 (Ladeteil). Der Walzenspalt bildet die Bildübertragungsstation (Position). Zur gleichen Zeit erreicht ein Übertragungsmaterial P in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Tonerbild die Übertragungsstelle bzw. Übertragungsposition. An die Übertragungswalze 2 wird zu diesem Zeitpunkt zum Beispiel eine positive Vorspannung zur Biidübertragung angelegt, so daß eine elektrische Ladung an der Rückseite des Übertragungsmaterials anliegt, die eine Polarität aufweist, die entgegengesetzt zu der des Toners ist, wodurch das Tonerbild von dem lichtempfindlichen Material 1 auf das Übertragungsmaterial P übertragen wird. in dem gezeigten Gerät ist das lichtempfindliche Material ein lichtempfindliches OPC-Material (Organischer Photoleiter). Die Betriebsgeschwindigkeit beträgt 23 mm/sec. Die Aufladeeinrichtung liegt in Form einer Aufladewalze 3 vor, die auf drehbare Weise mit dem lichtempfindlichen Material 1 in Druckkontakt steht, und die mittels einer Wechselspannung mit Gleichvorspannung mit negativer Polarität versorgt wird. Die Übertragungseinrichtung liegt in Form einer Übertragungswalze 2 vor, die auf drehbare Weise mit dem lichtempfindlichen Material 1 in Druckkontakt steht, um eine positive elektrische Ladung auf die Rückseite des Übertragungsmaterials aufzubringen. Die Übertragungswalze ist aus dem vorstehend beschriebenen Material hergestellt. Im Hinblick auf eine verbesserte Bildübertragungsleistung und der Schädigung des lichtemfindlichen Materials durch das elektrische Feld der BiLdübertragung bei einem Zustand geringer Feuchtigkeit, beträgt der spezifische Widerstand der Übertragungswalze 2 bevorzugt 10&sup6; ohm cm - 10¹² ohm cm (halbleitender Bereich).
Figur 11 zeigt den Betriebsablauf des Geräts. Das Bilderzeugungsgerät des vorstehend beschriebenen Bildübertragungssystems ist vom Kostenstandpunkt im Vergleich zu dem Koronaentladungstyp vorteilhaft, da keine Hochspannungsquelle erforderlich ist. Die zusätzlichen Vorteile bestehen darin, daß kein Elektrodendraht verunreinigt wird und die damit verbundenen schädlichen Wirkungen ausbleiben, daß aufgrund der Hochspannungs-Entladung kein Ozon ode Nitrid erzeugt wird, und daß keine aufgrund dieser Produkte verursachte Verschlechterung des lichtempfindlichen Materials und der Bildqualität erfolgt. Es treten jedoch die nachstehenden Probleme auf. Eines besteht darin, daß es schwierig ist, auf stabile Weise eine Übertragungswalze herzustellen, die den gewünschten spezifischen Widerstand aufweist, wenn herkömmliche Materialien verwendet werden.
Im Falle von Gummi oder eines Harzes, in den/das ein leitfähiger Füllstoff, wie leitfähiger Kohlenstoff, Graphit oder Metallpulver zur Einstellung des spezifischen Widerstands wie vorstehend beschrieben dispergiert ist, treten die nachstehenden Probleme auf. Wie bekannt ist, ändert sich im halbleitenden Bereich der Widerstand stark in Bezug auf die Menge an leitfähigem Füllstoff. Deshalb führt ein leichter Unterschied in der Dispersion, wie er aufgrund des Verlustes an leitfähigem Füllstoff durch eine äußere Streuung während des Mischens des leitfähigen Füllstoffs auftritt, zu einer bedeutenden Veränderung des elektrischen Widerstands. Deshalb kommt es zu einer schlechten Reproduzierbarkeit, die ein bedeutendes Problem für die Stabilität bei der Massenproduktion der Übertragungswalze darstellt.
Für den Fall, daß beabsichtigt wird, durch Zugabe eines Weichmachers, wie flüssigem Gummi mit niedrigem Molekulargewicht oder grenzflächenaktive Mittel, zu der Übertragungswalze Stabilität in dem halbleitenden Bereich herbeizuführen, treten die nachstehenden Probleme auf. Der Weichmacher, der flüssige Gummi mit niedrigem Molekulargewicht, oder das grenzflächenaktive Mittel treten aus der Oberfläche der Übertragungswalze nach außen aus und werden auf das lichtempfindliche Material übertragen, wobei sie es verschmutzen, und als Ergebnis davon, aufgrund einer fehlerhaften Aufladung des lichtempfindlichen Materials, eine schlechte Bildqualität auftritt. Durch das Austreten des Weichmachers, des flüssigen Gummis mit niedrigem Molekulargewicht oder des grenzflächenaktiven Mittels auf die Oberfläche der Walze vergrößert sich die Klebrigkeit, und als Ergebnis davon scheiden sich die Tonerteilchen und der Papierstaub darauf ab, und die Funktion der Walze verschlechtert sich.
Für den Fall, daß partikulärer verbrückter Silicongummi, der Ruß enthält, in dem Silicongummi dispergiert ist, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 156858/1988 beschrieben, sind die Herstellungskosten hoch. Für den Fall, daß eine Mehrschichtenstruktur mit einer Schicht mit geringem Widerstand, d.h. mit einem spezifischen Widerstand von nicht mehr als 10&sup4; ohm cm, die als ziemlich stabil angesehen wird, und einer Schicht mit hohem Widerstand verwendet wird, um einen halbleitenden Bereich praktisch zur Verfügung zu stellen, treten die nachstehenden Nachteile auf. Wenn zum Beispiel eine Harzschicht aus Kunststoff mit einem hohen spezifischen Widerstand von 10¹&sup0; - 10¹² ohm cm auf den leitfähigen Gummi mit einem spezifischen Widerstand von nicht mehr als 10&sup4; ohm cm aufgebracht wird, hängt der spezifische Widerstand von der Filmdicke der äußeren Schicht oder der Bindungseigenschaft zwischen ihnen ab, und deshalb kommt ihrer Steuerung große Bedeutung zu und das Herstellungsverfahren verkompliziert sich, mit dem Ergebnis, daß hohe Kosten entstehen, weshalb es schwierig ist, es in die Praxis umzusetzen.
Ein anderes Problem besteht darin, daß sich die Beziehung zwischen der an die Übertragungswalze 2 angelegten Spannung und dem durch ihr hindurch fließenden Strom (V-I- Kennlinie) in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen deutlich ändert.
Der Widerstand der Übertragungswalze bei einem Zustand tiefer Temperatur und geringer Feuchtigkeit (15ºC und 10%), der hierin nachstehend als "L/L"-Zustand bezeichnet wird, nimmt gegenüber demjenigen bei einem Zustand normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit (23 ºC und 64%), der hierin nachstehend als "N/N"-Zustand bezeichnet wird, um einige Größenordnungen zu. Im Gegensatz dazu nimmt der Widerstand bei einem Zustand hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit (32,5ºC und 85%), der hierin nachstehend als "H/H"-Zustand bezeichnet wird, um ein oder zwei Größenordnungen gegenüber demjenigen beim N/N-Zustand ab.
Figur 12 zeigt die Veränderung in der V-I-Kennlinie in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen. In dieser Figur stellen die durchgezogenen Linien die V-I-Kennlinie der Übertragungswalze im L/L-, N/N- und H/H-Zustand bei der Abwesenheit des Übertragungsmaterials an der Übertragungsposition dar. Die Abwesenheit des Übertragungsmaterials tritt zum Beispiel während der Vor-Rotationsperiode auf, in der das lichtempfindliche Material zur Vorbereitung der Bilderzeugungsoperation gedreht wird, während der Post-Rotation, in der sich das lichtempfindliche Material nach der Bilderzeugungsoperation dreht, oder während des Blattintervalls bzw. der Blattlücke, die nach der Beendigung der Bildübertragungsoperation für ein Übertragungsmaterial eintritt, nachdem der Start der Bilderzeugung beabsichtigt ist und bevor der Start der Bildübertragungsoperation für das nächste Blatt erfolgt, in dem kontinuierlichen Modus zur kontinuierlichen Übertragung der Bilder auf die Blätter. In dieser Figur wurde der Bereich des Bildträgermaterials an der Übertragungsposition bereits mittels der Aufladewalze 3, die an einer Wechselspannung mit Gleichvorspannung anliegt, aufgeladen.
Die unterbrochenen Linien stellen die V-I-Kennlinie der Übertragungswalze 2 unter den gleichen unterschiedlichen Zuständen dar, wenn ein Übertragungsmaterial mit A4-Größe durch die Übertragungsposition geführt wird.
Es wurde durch Experimente füi dieses Gerät gefunden, daß zur Durchführung einer guten Übertragungsoperation, wenn sich das Blatt an der Übertragungsposition befindet, der Übertragungsstrom 0,5 - 4 Mikroamper beträgt, und daß, wenn er größer als 5 Mikroamper ist, ein Bildübertragungs-Speicherinhalt (image transfer memory) an positivem Potential in dem lichtempfindlichen OPC-Material zurückleibt, mit dem Ergebnis, daß das resultierende Bild einen mit einem Schleier versehenen Hintergrund aufweist.
Deshalb wird verständlich, daß sich die geeignete Übertragungs-Vorspannung in dem Gerät in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen, unter denen sich das Gerät befindet, unterscheidet, und daß die geeigneten Übertragungs- Vorspannungen beim H/H-Zustand ungefähr 300 - 500 V, beim N/N- Zustand ungefähr 400 - 750 V und beim L/L-Zustand ungefähr 1250 - 2000 V betragen. Wenn eine Konstantspannungs-Steuerung in diesem Gerät erfolgt, treten die nachstehenden Probleme auf.
Wenn die Steuerung der Übertragungswalze auf Konstantspannungs bei 500 V erfolgt, um bei einem N/N-Zustand eine angemessene Bildübertragung bereitzustellen, kann zum Beispiel bei einem H/H-Zustand eine ähnlich gute Übertragungsleistung erhalten werden, wohingegen der Übertragungsstrom beim L/L- Zustand Null ist, mit der Folge einer ungenügenden Bildübertragungsoperation.
Wenn die Spannung auf 2000 V eingestellt wird, beispielsweise bei dem Versuch die Bildübertragungsleistung beim L/L-Zustand zu verbessern, verbleibt ein positiver Übertragungs-Speicherinhalt in dem lichtempfindlichen OPC- Material während der Abwesenheit des Blattes an der Übertragungsstation bei den N/N- und H/H-Zuständen, mit dem Ergebnis, daß das resultierende Bild einen mit einem Schleier versehenen Hintergrund aufweist. Insbesondere bei einem H/H- Zustand nimmt der Übertragungsstrom auch während der Anwesenheitsperiode des Blattes zu und deshalb durchdringt die elektrische Ladung das Übertragungsmaterial unter Aufladung des negativen Toners auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials auf entgegengesetzte Polarität, mit dem Ergebnis einer ungenügenden Bildübertragungsleistung. Bei dem Versuch diese Probleme zu lösen, treten, wenn eine Steuerung auf Konstantstrom durchgeführt wird, die nachstehenden Probleme auf.
Im allgemeinen ist ein Gerät dieses Typs geeignet, ein Übertragungsmaterial (Blatt) aufzunehmen, das eine Größe aufweist, die kleiner als die verwendete Maximalgröße ist. Deshalb steht, wenn ein Übertragungsblatt mit einer kleinen Größe verwendet wird, ein Teil des Übertragungsmaterials in direkter Berührung mit der Übertragungswalze, ohne daß ein Blatt dazwischen liegt. In dem vorstehend beschriebenen, bekannten Gerät entspricht, wenn die Steuerung auf Konstantstrom bei 1 Mikroamper erfolgt, der elektrische Strom, der durch eine Einheitsfläche des blattfreien Bereichs fließt, im wesentlichen dem elektrischen Strom pro Einheitsfläche, wenn während der Abwesenheitsperiode des Blattes, wie der Vor- Rotationsperiode, der Nachrotationsperiode oder der Blattintervallperiode 1 Mikroamper fließt. Deshalb fällt die Spannung entlang der Übertragungswalze ab, mit dem Ergebnis, daß kaum Strom durch den Bereich mit dem dort befindlichen Blatt fließt, weshalb die Bildübertragungsleistung nicht ausreichend ist.
Für den Fall, daß ein Umschlag gewöhnlicher Größe oder ein kleineres Blatt verwendet wird, ist der Übertragungsstrom kleiner als wenn ein Blatt mit der Größe A4 verwendet wird, bei 200 V oder etwas höher bei dem H/H-Zustand, bei 200 V oder etwas kleiner bei dem N/N-Zustand und bei ungefähr 400 V bei dem L/L-Zustand, und deshalb beträgt der durch das Übertragungsmaterial fließende Strom im wesentlichen Null, mit dem Ergebnis einer ungenügenden Bildübertragung.
Wenn der Übertragungsstrom bei dem Versuch, eine zufriedenstellende Bildübertragungsleistung bei der Verwendung eines Blatts von geringer Größe zu erhalten, erhöht wird, wird die Stromdichte in einem relativ engen, blattfreien Bereich, beispielsweise dem Unterschied zwischen dem Blatt mit Briefformat und dem Blatt von A4-Größe entsprechend, groß werden, mit dem Ergebnis, daß ein Bildübertragungs- Speicherinhalt auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials verbleibt, und deshalb der Hintergrund des Bildes einen Schleier aufweist und die Rückseite des nächsten Blattes mit Briefformat verunreinigt wird.
Dementsprechend ist es mit einem Gerät dieses Typs schwierig, für irgendeine Größe des Übertragungsmaterials unter irgendeinem Zustand sowohl durch Anwendung der Konstant- Spannungs-Steuerung als auch der Konstantstrom-Steuerung eine gute Bildübertragungsleistung zur Verfügung zu stellen.
Wie vorstehend beschrieben, war es trotz verschiedener Versuche, die unternommen wurden, schwierig, das Bildübertragungsverfahren vom Kontakttyp in die Praxis umzusetzen, aufgrund der Probleme bei der Herstellung der Übertragungswalze mit der halbleitenden Eigenschaft, und aufgrund des Problems der Veränderung des Widerstands der Übertragungswalze in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit der Umgebung, und deshalb tritt das Problem auf, daß eine stabile Bildübertragungsleistung nicht unter allen Bedingungen erhalten wird. Weitere Beispiele für den Stand der Technik stellen die nicht vorveröffentlichten EP-A-0367245 und EP-A-0387815 dar.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung zu stellen, bei dem unter jeder Umweltbedingung und ungeachtet der Größe des Übertragungsmaterials eine zufriedenstellende Bildübertragungsleistung auf stabile Weise zur Verfügung gestellt werden kann.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein für die Massenproduktion geeignetes Bilderzeugungsgerät zur Verfügung zu stellen.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 ist ein Zeitdiagramm, das sich auf den Betrieb des Geräts in Figur 1 bezieht.
Figur 3 ist eine Schnittansicht einer Bildübertragungswalze, die mit dem Bilderzeugungsgerät aus Figur 1 verwendet werden kann.
Figur 4 ist eine Graphik, die den spezifischen Widerstand der Übertragungswalze in Bezug auf die Teile des Additivs der Übertragungswalze zeigt.
Figuren 5 und 6 sind Graphiken, die die V-I-Kennlinie der Halbleiter-Übertragungswalze darstellen.
Figur 7 ist eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Figur 8 ist ein Zeitdiagramm, das sich auf den Betrieb des Geräts aus Figur 7 bezieht.
Figur 9 ist eine Graphik zur Umsetzung des ermittelten Stroms der Übertragungswalze in eine an der Übertragungswalze anliegende Spannung.
Figur 10 ist eine Schnittansiht eines herkömmlichen Bilderzeugungsgeräts.
Figur 11 ist ein Zeitdiagramm des herkömmlichen Bilderzeugungsgeräts für den Vergleich mit dem Gerät der Erfindung.
Figur 12 ist eine Graphik der V-I-Kennlinie der Übertragungswalze.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1 bis 19 definiert ist, werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt ein für die Verwendung geeignetes Bilderzeugungsgerät der Erfindung. In diesem Gerät dreht sich die Oberfläche des lichtempfindlichen OPC-Materials 1, die einen Durchmesser von 30 mm aufweist, mit der Prozeßgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) von 23 mm/sec in die durch den Pfeil X angegebene Richtung und wird durch eine Aufladewalze 3 gleichmäßig auf negative Polarität aufgeladen. Die aufgeladene Oberfläche wird mit einem bildweise modulierten Laserstrahl belichtet, der das Potential des bestrahlten Bereichs abschwächt, so daß ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird.
Durch die Drehung des lichtempfindlichen Materials 1 erreicht das latente Bild die Entwicklungseinrichtung 6, wo dem latenten Bild ein negativ aufgeladener Toner zugeführt wird, so daß durch Umkehrentwicklung ein Tonerbild erzeugt wird, in dem der Toner auf den Bereich mit dem abgeschwächten Potential abgeschieden wird.
In Bezug auf die periphere Bewegungsrichtung des lichtempfindlichen Materials stromabwärts von der Entwicklungeinrichtung gelegen befindet sich eine Übertragungswalze 2. Die Übertragungswalze 2 steht in Druckkontakt mit dem lichtempfindlichen Material 1 und ist halbleitend, wie hierin nachstehend beschrieben wird. Mittels des Druckkontakts wird ein Walzenspalt erzeugt, der eine Bildübertragungsposition zur Verfügung stellt.
Wenn das Tonerbild die Übertragungsposition erreicht, wird entlang des Zuführungsdurchgangs 7 in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Eintreffen des Tonerbildes ein Übertragungsmaterial P zu der Übertragungsposition gebracht. Die Übertragungswalze drängt das Übertragungsmaterial an seiner Rückseite an das lichtempfindliche Material, während es sich in die Y-Richtung dreht. Da an die Übertragungswalze eine positiven Übertragungs-Vorspannung angelegt wird, wird das Tonerbild von der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials auf das Übertragungsmaterial übertragen.
An die Aufladewalze 3 und die Übertragungswalze 2 wird zu den richtigen Zeiten eine geeignete Spannnung von der Spannungsquelle 4 angelegt, die geeignet ist, eine Konstant- Spannungs-Steuerung und eine Konstantstrom-Steuerung (ATVC, Aktive Übertragungsspannungs-Steuerung [Active Transfer Voltage Control]) durchzuführen.
In dieser Ausführungsform ist die halbleitende Eigenschaft der Übertragungswalze 2 auf die nachstehende Weise gegeben. Halbleitung meint dabei, daß der spezifische Volumenwiderstand bzw. der Volumenwiderstand der Walze 10&sup6; - 10¹³ ohm cm beträgt. Wenn der Volumenwiderstand der Übertragungswalze 2 kleiner als 10&sup6; ohm.cm ist, ist der Widerstand des Übertragungsmaterials bei den L/L-Zuständen zu hoch, mit dem Ergebnis einer unzureichenden Bildübertragung. Wenn er größer als 10¹³ ohm cm ist, wird der Übertragungsstrom so klein, daß die Bildübertragung ebenfalls unzureichend wird. Deshalb ist es wünschenswert, daß die Übertragungswalze Halbleitung aufweist.
Genauer gesagt umfaßt die in dieser Erfindung verwendete Übertragungswalze 2 in dem elastischen Material zum Zwecke der Bereitstellung der Halbleitung ein Doppeloxid.
Die Übertragungswalze 2 in dieser Ausführungsform enthält in dem elastischen Material das Doppeloxid, 0,1 - 20 Gew.-% Ruß und 5 - 20 Gewichts-% Isolieröl.
Das in der vorliegenden Beschreibung verwendete Doppeloxid bezieht sich auf einen Nischkristall bzw. eine feste Lösung aus mindestens zwei Sorten von Oxiden, und unterscheidet sich von einem einfachen Metalloxid. Spezielle Beispiele eines solchen Doppeloxides können einschließen: feste Lösungen, umfassend Zinkoxid (ZnO) und Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), feste Lösungen, umfassend Zinnoxid (SnO&sub2;) und Antimonoxid (Sb&sub2;O&sub5;), feste Lösungen umfassend Indiumoxid (In&sub2;O&sub3;) und Zinnoxid (SnO&sub2;). Mindestens eines solcher Doppeloxide kann in der Übertragungswalze enthalten sein.
Solch ein Doppeloxid kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die darin enthaltenen, entsprechenden Metalle ähnliche Atomradien aufweisen und Substitutionsmischkristalle bilden, und daß ihre Wertigkeiten sich unterscheiden, wodurch das Doppeloxid eine Elektroleitfähigkeit zur Verfügung stellt, die nicht durch jedes Metalloxid alleine zur Verfügung gestellt werden kann.
Das vorstehend erwähnte Dopeloxid kann bevorzugt einen Volumenwiderstand (oder spezifischen Widerstand) von 10¹ ohm cm bis 10³ ohm cm aufweisen, der damit höher ist als der von elektroleitfähigem Ruß, verstärkendem Ruß, Rutheniumoxid und ähnlichem (d.h. 10&supmin;² ohm.cm bis 10&sup0; ohm.cm) und der damit geringer ist als der von Zinkoxid, Aluminiumoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Tri-Eisentetroxid, Zinnoxid und ähnlichem (d.h. 10&sup4; ohm cm oder höher).
Wenn ein Füllstoff, der ein erfindungsgemäßes Doppeloxid mit einen Volumenwiderstand von 10¹ bis 10³ ohm cm umfaßt, verwendet wird, wird bei Zugabe einer Menge, die im wesentlichen kein Problem in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften verursacht, eine stabile Halbleitereigenschaft zur Verfügung gestellt, wodurch das resultierende halbleitende Material eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit und Stabilität bei der Massenproduktion aufweist.
Andererseits, für den Fall, daß ein herkömmlicher Füllstoff in einem Dispersionsmedium wie einem Polymer dispergiert werden soll, liefert, wenn der Füllstoff einen Volumenwiderstand von unter 10¹ ohm cm aufweist, die Zugabemenge einen Bereich, in dem sich der Widerstand plötzlich ändert, mit dem Ergebnis, daß die resultierende Dispersion wie vorstehend beschrieben eine schlechte Reproduzierbarkeit und Stabilität bei der Massenproduktion aufweist.
Ferner ist für den Fall, wo der herkömmliche Füllstoff einen Volumenwiderstand von über 10³ ohm cm aufweist, eine beachtlich große Menge davon erforderlich, um eine Halbleitereigenschaft zu erhalten, wodurch die Dispergierungsoperation schwierig wird. Selbst wenn solch eine große Menge an Füllstoff in einem Dispersionsmedium dispergiert wird, verschlechtert sich die physikalische Eigenschaft der resultierenden Dispersion beträchtlich und kann kein praktisch akzeptables Niveau erreichen. In solch einem Fall wird die Härte der resultierenden Dispersion beträchtlich, so daß sie zusammen mit einem lichtempfindlichen Material keinen ausreichenden und stabilen Kontaktzustand liefern kann.
Unter den vorstehend erwähnten Doppeloxiden ist ZnO Al&sub2;O&sub3; aus einigen der nachstehenden Gründe besonders bevorzugt: Der Füllstoff, der solch ein Doppeloxid umfaßt, kann einen Volumenwiderstand von 10² bis 10³ ohm cm liefern, der in Bezug auf die Stabilität des Widerstands in dem halbleitenden Bereich einem Idealwert am nächsten kommt, er kann leicht in einem Polymer-Dispersionsmedium, wie Harz oder Gummi, dispergiert werden, wobei die resultierende Dispersion eine ausgezeichnete Formbarkeit aufweist, er kann mit niedrigen Kosten hergestellt werden, ein geeigneter Widerstandswert kann durch Veränderung der Dotierungsmenge an Al (oder Al&sub2;O&sub3;) erhalten werden, und ähnliches.
Der Gehalt an Doppeloxid in der Elastomerzusammensetzung kann bevorzugt 5 - 40 Gew.-%, bevorzugter 10 - 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Elastomerzusammensetzung (einschließlich des Doppeloxids selbst) betragen.
Für den Fall, wo das Ladeteil ebenfalls die Funktion der Beförderung eines Übertragungsmaterials, wie Papier, aufweist, wie im Falle eines Ladeteils für die Übertragung vom Walzentyp (oder Walzenform), ist es erforderlich, daß das Material selbst, welches das Ladeteil bildet, eine ausreichende mechanische Festigkeit, wie eine Abriebbeständigkeit, aufweist. Für solch einen Fall kann bevorzugt ein Verstärkungsmittel zusammen mit dem vorstehend erwähnten Doppeloxid verwendet werden.
Als das Verstärkungsmittel kann geeigneterweise verstärkender Kohlenstoff, wie Ruß, Siliciumdioxid und ähnliches verwendet werden. Im Falle des Rußes wurde gefunden, daß bei einem Volumenwiderstand des Rußes von 10&sup0; ohm cm oder höher und einer Zugabemenge von 0,1 - 20 Gew.-%, bevorzugt von 1 - 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung (einschließlich des Verstärkungsmittels selbst) eine ausgezeichnete Verstärkungseigenschaft und ein stabiler Widerstand erhalten werden kann. Wenn der Volumenwiderstand kleiner als 10&sup0; ohm cm ist, ist die Leitfähigkeit zu groß, und es kommt selbst bei Zugabe einer kleinen Menge Ruß leicht zu einer Ungleichmäßigkeit des Potentials. Wenn die Zugabemenge 20 Gew.-% überschreitet, tritt die Tendenz auf, daß der Widerstand mehr von dem Ruß abhängt als von dem Doppeloxid, wodurch der Zugabe des Doppeloxids weniger Bedeutung zukommt.
In der Erfindung kann der Ruß einer sein, der üblicherweise in der Industrie verwendet wird. Spezielle Beispiele davon können diejenigen einschließen, auf die nachstehend folgendermaßen Bezug genommen wird: ISAF (Intermediärer Super-Abrasions-Furnace-Ruß), SAF (Super-Abrasions- Furnace-Ruß), HAF (High-Abrasion-Furnace-Ruß), FEF (Fast- Extrusions-Furnace-Ruß), SRF (Semi-Reinforcing-Furnace-Ruß, FT (Fine-Thermal-Ruß), EPC (Easy-Processing-Channel-Ruß), MPC (Medium-Processing-Channel-Ruß) und ähnliches.
Für den Fall eines Ladeteils vom Walzentyp für die Übertragung oder einem primären Aufladen kann das Aufladeteil gute Auflade- oder Übertragungseigenschaften, frei von Ungleichmäßigkeiten, aufweisen, wenn das Ladeteil einen ausreichend großen Kontaktbereich mit einem lichtempfindlichen Material unter Druck aufweist. Dementsprechend kann, wenn das Ladeteil für solch einen Zweck verwendet wird, selbiges eine besonders geringe Härte aufweisen.
Für solch einen Fall kann bevorzugt ein Prozeßöl, wie Isolieröl, verwendet werden. Als Ergebnis einer Untersuchung verschiedener Isolieröle wurde gefunden, daß bei einem Volumenwiderstand von 10¹² oder höher und einer Zugabemenge von 5 - 20 Gew.-%, bevorzugt von 8 - 16 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung (einschließlich des Öls selbst) eine geringe Härte, eine ausgezeichnete Verstärkungseigenschaft und ein stabiler Widerstand erhalten werden kann. Für den Fall, daß ein Isolieröl mit einem Volumenwiderstand von kleiner als 10¹² ohm cm verwendet wird, ändert sich, wenn das Öl zu einem lichtempfindlichen Material wandert, das Potential lediglich in derr Bereich, zu dem das Öl gewandert ist, wodurch das resultierende, kopierte Bild beeinträchtigt wird oder eine Toneragglomeration auf dem lichtempfindlichen Material erleichtert wird. Wenn die Zugabemenge 20 Gew.-% überschreitet, nimmt der Austritt an Öl auf die Oberfläche des Ladeteils unter Verschmutzung des lichtempfindlichen Materials deutlich zu, wobei auch das Anhaften der Tonerteilchen und des Papierstaubs deutlich zunimmt, wodurch die Tendenz auftritt, daß die Funktion des Ladeteils sich verschlechtert.
Bevorzugte Beispiele solcher Isolieröle können Paraffinöle und Mineralöle einschließen.
Spezielle Beispiele für das in der Erfindung verwendete Elastomermaterial (elastische Material) können einschließen: Gummi bzw. Kautschuk, wie EPDM (Ethylen-Propylen- Dien-Terpolymer), Polybutadien, natürliche Kautschuke, Polyisopren, SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk), CR (Chloroprenkautschuk), NBR (Butadien-Acrylnitrilkautschuk), Silicongummi, Urethankautschuk und Epichlorhydrinkautschuk, thermoplastische Elastomere, einschließlich RB (Butadienkautschuk), Polystyroltypen, wie SBS (Styrol-Butadien-Styrol-Elastomer), Polyolefinsorten, Polyestersorten, Polyurethansorten, und Polyvinylchlorid, und polymere Materialien, wie Polyurethan, Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Acrylharze, Styrol-Vinylacetat-Copolymere und Butadien-Acrylonitrilcopolymere.
Das Elastomermaterial kann entweder in Form eines Schaums (oder eines geschäumten Materials) oder als fester Gummi vorliegen.
Ferner kann wie gewünscht ein anderer Füllstoff zu dem Elastomermaterial gegeben werden. Spezielle Beispiele dafür können einschließen: Calciumcarbonat, verschiedene Tone, Talk, oder Mischungen davon, und Füllstoffe vom Siliziumdioxid-Typ, wie wasserhaltige Kieselsäure, wasserfreie Kieselsäure und Salze davon.
In der Erfindung kann ein Schäumungsmittel (oder Treibmittel) verwendet werden. Spezielle Beispiele dafür können einschließen: ADCA (Azodicarbonamid), DTP (Dinitrosopentamethylentetramin), OBSH (4,4'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), TSH (p-Toluolsulfonylhydrazid), AIBN (Azobisisobutyronitril) und ähnliches. Wenn eine Mischung aus ADCA und OBSH verwendet wird kann ein ausvulkanisierter Schaumstoff (d.h. ein Schaumstoff mit einem hohen Maß an Vernetzung) erhalten werden.
Im Falle eines Polymers, wie eines bestimmten Typs von Urethankautschuk und Silicongummi, das geeignet ist, die Stärke oder Weichheit des Materials durch Regulierung der Polymerstruktur des Polymers selbst zu verändern, ist es ausreichend, alleine ein Doppeloxid zu dem Polymer hinzuzugeben. Wenn solch ein Polymer verwendet wird, können die für den praktischen Einsatz erforderliche Härte und Festigkeit sogar ohne die Verwendung verstärkender Füllstoffe wie Ruß oder Weichmacher erhalten werden.
In der Erfindung wird der Volumenwiderstand des Pulvers mittels eines allgemeinen Verfahrens zur Messung von Pulverwiderstand bei einer Beladung von 1,5 - 2 kg gemessen.
Die Gestalt oder Form des erfindungsgemäßen Ladeteils kann zum Beispiel die einer Walze, einer Klinge, und ähnliches sein, und kann geeigneterweise entsprechend den Spezifikationen und/oder der Form des es verwendenden elektrophotographischen Geräts ausgewählt sein.
Figur 3 zeigt eine Grundstruktur eines erfindungsgemäßen walzenförmigen Ladeteils 2. Das Ladeteil 2 umfaßt einen zylindrischen, elektroleitfähigen Schichtträger 11 mit einem Durchmesser von 6 mm und eine darauf ausgebildete elastomere (oder elastische) Schicht 12. Die elastomere Schicht 12 umfaßt ein elastomeres (oder elastisches) Material und ein darin enthaltenes Doppeloxid. Die Walze 2 weist einen Durchmesser von 17 mm und eine Länge auf, die im wesentlichen gleich der Länge der kurzen Seite eines Blattes mit A4-Größe ist. Wo das Ladeteil in Form einer Klinge vorliegt, kann solch ein Ladeteil einen elektroleitfähigen Schichtträger in Form einer Platte und eine darauf ausgebildete elastomere Schicht, die ein Doppeloxid enthält, umfassen.
Das elektroleitfähige Substrat 2 kann ein Metall oder eine Metallegierung sein, wie Eisen, Kupfer und korrosionsbeständiger Stahl, oder ein elektroleitfähiges Harz und ähnliches.
Auf die vorstehende Weise kann auf stabile Art eine halbleitende Übertragungswalze 2 hergestellt werden. Ein Beispiel der auf solche Weise hergestellten Walze wird beschrieben.
Ein Ansatz, umfassend: 100 Gew.-teile (hierin nachstehend der Einfachheit halber als "Teil(e)" bezeichnet) EPDM (Handelsname: EPT 4045, hergest. von Mitsui Sekiyu Kagaku) als polymeres Dispersionsmedium, 10 Teile Zinkweiß (Zinkweiß Nr. 1, hergestellt von Tokyo Kasei), 2 Teile Stearinsäure, 2 Teile eines Beschleunigers "M" (Handelsname: Nocceler M, hergest. von Ouchi-Shinko Kagaku), 1 Teil eines Beschleunigers "BZ" (Handelsname: Nocceler BZ, hergest. von Ouchi-Shinko Kagaku), 2 Teile Schwefel, 5 Teile eines Schäumungsmittels (Handelsname: Cellmic C, hergest. v. Sankyo Kasei), 5 Teile einer Schäumungshilfe (Handelsname: Cellton NP, hergest. von Sankyo Kasei) und ein Verstärkungsmittel, ein Isolieröl und andere, wie in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigte Additive, jeweils in der in Tabelle 1 gezeigten Menge, wurde gleichförmig dispergiert und mittels einer Doppelwalzenvorrichtung bei normaler (oder Raum-) Temperatur geknetet.
Das resultierende gummiartig geknetete Produkt wurde um einen Metallkern aus Eisen mit einem Durchmesser von 6 mm und einer Länge von 250 mm gewickelt, auf den eine synthetische Grundschicht (primer) vom Gummityp aufgebracht worden war, und das resultierende Produkt wurde in eine Form eingebracht und bei 40ºC und 100 kgf/cm² vorgeformt. Das resultierende Produkt wurde mittels Dampfvulkanisation (160 ºC, 30 min) vulkanisiert und dann einer Abriebsbearbeitung unterzogen, wobei 5 Sorgen von walzenförmigen Ladeteilen, A - E, hergestellt wurden. Das resultierende Ladeteil wies einen äußeren Durchmesser von 16 mm auf und die Länge seiner Gummischicht betrug 230 mm.
Der Widerstand des Ladeteils wurde mittels einer Befestigung des Ladeteils auf einer Aluminiumplatte, dem Aufbringen einer Ladung von 500 g auf jedes Ende des Aufladeteils (Gesamtbeladung: 1 kg) und der Messung des Widerstandes zwischen dem Metallkern des Ladeteils und der Aluminiumplatte unter einer Bedingung von 23 ºC und 50% RH gemessen. Tabelle 1 Teile Übertragungswalze Additiv Verstärkungsmittel HAF-Kohlenstoff (Asahi #70, hergest. von Asahi Carbon) Verstärkungsmittel FEH-Kohlenstoff (Asahi #60, hergest. von Asahi Carbon) Isolieröl Paraffinöl 1 x 10¹&sup4; ohm cm Ketjen Black EC (Lion-Azko) 0,1 ohm cm ZnO Al&sub2;O&sub3; (Doppeloxid) (23K-S, hergest. v. Hakusui Kagaku) 200 ohm cm Variabel
Figur 4 ist eine Graphik, die die Beziehung zwischen dem so erhaltenen Widerstand eines jeden Ladeteils und die Zugabemenge eines jeden Füllstoffs zeigt.
Wie aus Figur 4 hervorgeht, waren in einem vorgegebenen halbleitenden Bereich, wenn ein Doppeloxid aus ZnO Al&sub2;O&sub3; zu der Zusammensetzung gegeben wurde, die den Änderungen der Zugabemengen entsprechenden Veränderungen des Widerstands klein, und es konnte willkürlich ein gewünschter stabiler Widerstandswert erhalten werden.
Ferner konnte durch Veränderung des Verhältnisses zwischen der Zugabemenge des verstärkenden Kohlenstoffs und des Isolieröls willkürlich ein svabiler Widerstandswert erhalten werden.
Ferner wurde eine Reproduzierbarkeitsprüfung des Widerstandswertes in Bezug auf die jeweiligen Zusammensetzungen ausgeführt. Im Falle des elektroleitfähigen Kohlenstoffs (Ketjen Black EC) variierte der Widerstandswert von 5 x 10&sup7; bis 5 x 10¹&sup0; ohm. (d.h. in einem drei Zehnerpotenten entsprechenden Bereich), wenn ein Widerstand von 10&sup9; ohm. unter Verwendung des Kohlenstoffs in einer Menge von 12 phr (Teile pro 100 Teile des Gesamtgewichts der Zusammensetzung, einschließlich des Additivs, wie des Kohlenstoffs selbst) angestrebt wurde.
Andererseits, im Falle des ZnO Al&sub2;O&sub3;-Doppeloxids, variierte der Widerstand im Bereich von (angestrebter Wert) x 1,125 bis zu (angestrebter Wert) x 0,875, d.h. in einem Bereich, der ¼ des angestrebten Wertes entsprach. Es wurde gefunden, daß solche Abweichungen im wesentlichen innerhalb der Meßtoleranz lagen.
Wie vorstehend beschrieben, wurde gemäß dieser Ausführungsform eines der Probleme des herkömmlichen Geräts, d.h. die Schwierigkeit bei der Masenproduktion des Übertragungsmaterials mit einem Halbleiterbereich-Widerstand, gelöst, wodurch die Produktion einer halbleitenden Übertragungswalze mit Stabilität ermöglicht wurde.
Um jedoch das Kontakt-Bildübertragungsverfahren in die Praxis umzusetzen, muß ein anderes Problem, nämlich die Instabilität der Übertragungsleistung in Bezug auf die Schwankungen des Widerstands der Übertragungswalze 2, die von der Umgebungsfeuchtigkeit abhängen, gelöst werden.
In der Erfindung wird die in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 276106/1988 beschriebene Erfindung der gleichen Anmelderin dazu verwendet, das besagte andere Problem zu lösen. Dies wird im Detail in Verbindung mit der vorstehenden Übertragungswalze beschrieben.
Die vorstehend beschriebene Übertragungswalze wird in dem Bildübertragungssystem verwendet, das mittels eines ATVC- Systems gesteuert wird.
Wie in Figur 7 gezeigt, liefert die CPU 8, wenn ein Drucksignal zum Start der Bilderzeugungsoperation von der CPU 8 von einer externen Apparatur, wie einem Computer, empfangen wird, ein Betätigungssignal für den Hauptmotor an die Motorsteuerungsschalteinrichtung (nichb gezeigt) zum Antrieb des lichtempfindlichen Materials 1, wobei es gleichzeitig ein Betätigungssignal einer primären Hochspannung an die Spannungsquelle 4 anlegt, um der Aufladewalze eine Aufladevorspannung zuzuführen und so die Oberfläche des lichtempfindlichen, aus einem OCP gefertigten Materials 1 mit negativer Aufladepolarität auf ein Dunkelpotential von Vd = -700 V aufzuladen.
Dann steuert die CPU 8 die Bildinformations-Aufzeichnungseinrichtung 5 (zum Beispiel einen Laserscanner), um das Licht entsprechend einem Bildsignal auf dem geladenen lichtempfindlichen Material abzubilden, so daß darauf ein latentes elektrostatisches Bild erzeugt wird.
Dann sendet die CPU 8 ein Bildübertragungs-Startsignal zu der Spannungsquelle 4, woraufhin die Energiequelle 4 gegenüber der Übertragungswalze 2, wie nachstehend beschrieben, eine Konstantspannungs- und Konstantstromsteuerung bewirkt.
Nach dem Erhalt des Übertragungsoperations-Startsignals bewirkt die Spannungsquelle 4 eine Konstantstromsteuerung der Übertragungswalze, wenn der Nicht-Bildbereich des lichtempfindlichen Materials, auf dem kein Latentbild, und somit kein Tonerbild auftritt, sich an der Übertragungs- Position befindet. So erfolgt vor dem Start der Bildübertragungsoperation gegenüber der Übertragungswalze 2 eine Konstantstromsteuerung der Übertragungswalze 2, das heißt, wenn das Übertragungsmaterial sich nicht an der Übertragungsposition, wo das lichtempfindliche Material und die Übertragungswalze in Kontakt miteinander stehen, befindet. In dem Gerät dieser Ausführungsform beträgt der Konstantstrom 5 Mikroamper.
Die Spannungsquelle 4 ermittelt die Spannung entsprechend der Spannung, die während der Periode der Stromsteuerung an der Übertragungswalze 2 anliegt. Dann wird die Konstantstromsteuerung beendet, und wenn der Bereich des lichtempfindlichen Materials, auf dem das latente Bild erzeugt wurde, die Übertragungsposition erreicht, wird die Konstantspannungssteuerung (ATVC-Steuerung) der Übertragungswalze 2 mit einer der ermittelten Spannung entsprechenden Spannung durchgeführt. So wird eine Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze 2 bewirkt, wenn sich das Übertragungsmaterial an der Übertragungposition befindet.
Es wird auf Figur 5 Bezug genommen, die Beschreibung erfolgt in Verbindung mit den V-E-Kennlinien der Übertragungswalze bei einem N/N-Zustand. Wenn das Potential des Bereichs des lichtempfindlichen Materials an der Übertragungsposition bei Abwesenheit des Blattes Vd beträgt, beträgt die für das Fließen eines Übertragungsstromes von 5 Mikroamper erforderliche Spannung ungefähr 750 V (positiv). Unter dieser Spannung beträgt der Übertragungsstrom bei Anwesenheit des Blatts ungefähr 2,25 Mikroamper.
Durch Steuerung der Spannung und des Stroms der Übertragungswalze auf die vorstehend beschriebene Weise wird die Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze in Gegenwart des Übertragungsblatts, bei einem N/N-Zustand, ausgeführt, wodurch ein Strom von 2,25 Mikroamper durch die Übertragungswalze fließt, so daß eine gute Übertragungsoperation durchgeführt werden kann.
Im Falle kontinuierlicher Bilderzeugungsoperationen werden die Bilderzeugungsoperationen nach der Ausgabe des Bilderzeugungs-Startsignals kontinuierlich auf einer Vielzahl von Übertragungsmaterialien wiederholt, wie aus dem Zeitdiagramm der Figur 2 hervorgeht. Die Konstantstromsteuerung wird durchgeführt, wenn sich das Blatt nicht an der Übertragungsposition befindet, das heißt wenn der Nicht-Bildbereich des lichtempfindlichen Materials sich an der Übertragungsposition befindet, und wenn sich das Blatt an der Übertragungsposition befindet, das heißt, wenn der Bildbereich des lichtempfindlichen Materials sich an der Übertragungsposition befindet, erfolgt die Konstantspannungssteuerung.
Bezugnehmend auf Figur 6 erfolgt eine Beschreibung der Funktionen unter verschiedenen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen der Umgebung, wenn das vorstehend beschriebene Steuerungssystem angewandt wird.
Bei dem H/H-Zustand wird die Konstantstromsteuerung der Übertragungswalze mit 5 Mikroamper mittels der Spannungsquelle 4 während der Periode, in der das Blatt nicht anwesend ist, durchgeführt. Dann beträgt die Spannung der Übertragungswalze 2 500 V, was ermittelt wird, und es erfolgt in der sich anschließenden Periode, in der das Blatt anwesend ist, eine Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze 2 bei 500 V.
Zur Durchführung dieser Steuerung schließt die Spannungsquelle 4 eine Halteschaltung zum Festhalten einer Spannung (die kleiner als 500 V sein kann) entsprechend der ermittelten Spannung der Übertragungswalze 2 ein. Während der Konstantstromsteuerung wird diese Spannung festgehalten und in der sich anschließenden Anwesenheitsperiode des Blattes erfolgt mittels der Spannung eine Steuerung der Übertragungswalze 2 auf Konstantspannung.
Auf diese Weise wird, wenn die Größe des verwendeten Blatts A4 beträgt, ein Übertragungsstrom von 1,5 Mikroamper bereitgestellt, der zur Durchführung einer guten Übertragungsoperation ausreicht.
Wenn ein Blatt geringer Größe verwendet wird, wird ein Übertragungsstrom von 1,5 Mikroamper bereitgestellt, da in der Anwesenheitsperiode des Blattes eine Spannung von 500 V aufrechterhalten wird, und deshalb erfolgt eine korrekte Bildübertragung.
Während der Abwesenheitsperiode des Blatts fließen lediglich, wie hier vorstehend beschrieben, 5 Mikroamper, und deshalb verbleibt kein Speicherinhalt positiver Polarität auf der Oberfläche des OPC-lichtempfindlichen Materials. Deshalb wird bei der nachfolgenden Bilderzeugung kein mit Schleiern versehener Hintergrund erzeugt.
Im blattlosen Bereich in der longitudinalen Richtung der Übertragungswalze, das heißt, dem Differenzbereich zwischen einem großem Blatt und einem kleinen Blatt, überschreitet die Stromdichte diejenige, die angenähert 5 Mikroamper entspricht, nicht, da während der Anwesenheitsperiode des Blatts eine Konstantspannungssteuerung erfolgt. Deshalb verbleibt in dem lichtempfindlichen Material kein Übertragungs-Speichinhalt.
Die Anwendung auf den L/L-Zustand wird nachstehend erörtert.
Bei einem L/L-Zustand, wenn während der Abwesenheitsperiode des Blatts die gleiche Konstantstromsteuerung erfolgt, wird von der Übertragungswalze eine Spannung von 2 KV erhalten, und deshalb wird die Konstantspannungssteuerung während der Anwesenheitsperiode bei 2 KV durchgeführt. Damit fließt durch die Übertragungswalze 2 ein Übertragungsstrom von 2 Mikroamper, weshalb eine gute Übertragungsoperation erfolgt.
Auf diese Weise wird die Konstantstromsteuerung der Übertragungswalze 2 während der Abwesenheitsperiode durchgeführt und die Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze wird während der Anwesenheitsperiode des Blatts durchgeführt, wodurch jederzeit eine gute Bildübertragungsleistung, ungeachtet der Umweltbedingungen und der Größe des Übertragungsmaterials erreicht werden und ein aus dem Übertragungs- Speicherinhalt resultierender, mit Schleiern versehener Hintergrund verhindert werden, und eine gute Bildqualität erhalten werden kann.
Anstelle der Übertragungswalze kann ein Übertragungsband verwendet werden.
Die Konstantstromsteuerung kann zumindestens in einem Teil des Zeitraums, in dem sich der Bildbereich des lichtempfindlichen Materials nicht an der Übertragungsposition befindet, durchgeführt werden.
Weitere Beispiele für die halbleitende Übertragungswalze 2 werden beschrieben.
Eine Übertragungswalze a wurde auf die gleiche Weise wie in dem vorstehenden Beispiel hergestellt, außer daß eine Zubereitung verwendet wurde, die folgende Bestandteile umfaßte: 100 Teile EPDM (Handelsname: EPT 4045, hergest. von Mitsiu Sekiyu Kagaku), 10 Teile Zinkweiß (Zinkweiß Nr. 1), 2 Teile Stearinsäure, 100 Teile ZnO Al&sub2;O&sub3;, 2 Teile eines Beschleunigers "M" (Handelsname: Nocceler M, hergest. von Ouchi-Shinko Kagaku), 1 Teil eines Beschleunigers "BZ" (Handelsname: Nocceler BZ, hergest. von Ouchi-Shinko Kagaku), 2 Teile Schwefel, 5 Teile eines Schaumerzeugers (Handelsname: Cellmic C, hergest. von Sankyo Kasei), 5 Teile eines Schaumerzeugungshilfsmittels (Handelsname: Cellton NP, hergestellt von Sankyo Kasei) und 45 Teile HAF-Kohlenstoff als Verstärkungsmittel und 60 Teile Paraffinöl als Isolieröl.
Getrennt davon wurde eine Übertragungswalze b auf die gleiche Weise wie im Falle der Übertragungswalze a vorstehend beschrieben hergestellt, außer daß 50 Teile HAF-Kohlenstoff und 65 Teile Paraffinöl verwendet wurden.
Ferner wurde auf die gleiche Weise wie im Falle der vorstehend beschriebenen Übertragungswalze a eine Übertragungswalze c hergestellt, außer daß 45 Teile HAF-Kohlenstoff und 55 Teile Paraffinöl verwendet wurden.
Getrennt davon wurde eine Zusammensetzung, die 150 Teile ZnO Al&sub2;O&sub3;, 100 Teile Silicongummi (Handelsname: KE 520, hergest. von Shinetsu Kagaku), 2 Teile eines Siliconvernetzungsmittels (Handelsname: C8, hergest. von Shinetsu Kagaku) und 1,5 Teile AIBN umfaßte, einer primären Vulkanisation (250 ºC, 20 min) und ferner einer sekundären Vulkanisation (200 ºC, 4 Stunden) unterzogen. Die resultierende Zusammensetzung wurde zu der Übertragungswalze d geformt.
Getrennt davon wurde eine Übertragungswalze e auf die gleiche Weise wie im Falle der vorstehend beschriebenen Übertragungswalze c hergestellt, außer daß 70 Teile In&sub2;O&sub3; SnO&sub2; verwendet wurden.
Ferner wurde auf die gleiche Weise wie im Falle der vorstehend beschriebenen Übertragungswalze a eine Übertragungswalze f hergestellt, außer daß 20 Teile HAF-Kohlenstoff, 70 Teile Paraffinöl und 20 Teile Ketjen Black EC verwendet wurden.
Ferner wurde auf die gleiche Weise wie im Falle der vorstehend beschriebenen Übertragungswalze e eine Übertragungswalze 8 hergestellt, außer daß 100 Teile Fe&sub3;O&sub4; verwendet wurden.
Härte und elektrischer Widerstand der so hergestellten Übertragungswalzen a - g sind in der nachstehenden Tabelle 2 gezeigt.
Jede der Übertragungswalzen a - g wurde wie in Figur 2 gezeigt als Ladeteil für eine Übertragungsoperation in eine elektrophotographische Apparatur eingebaut (Laserdrucker) und einer Beurteilung der Bilderzeugung unterzogen. Tabelle 2 Übertragungswalze Härte *1 Elektrischer Widerstand (ohm) Bildbeurteilung : Es wurde die gleiche ausgezeichnete Bildqualität geliefert, wie auf der Anfangsstufe, sogar nach dem Kopieren von 100.000 Blatt o : Gute Bildqualität x : Schlechtes Bild *1 : Die Härte wurde mittels einer Meßvorrichtung gemessen (Handelsname : Asker C, hergest. v. Kobunshi Keiki K.K.). *2: Keine gute Überträgung beim L/L-Zustand.
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, liefert die Übertragungswalze, umfassend das Doppeloxid in dem elastomeren Material, ein Bild von hoher Qualität, ohne Verunreinigungen des lichtempfindlichen Materials, unzureichende Aufladung oder Stromverlust, mit Ausnahme des L/L-Zustands, bei dem es ,wenn der Widerstand nicht mehr als 1 x 10&sup5; ohm oder nicht weniger als 3 x 10¹² ohm beträgt, zu einer fehlerhaften Übertragung kommt. Der bevorzugte Widerstandsbereich liegt bei 10&sup8; - 10¹&sup0; ohm. Hierbei wurde der Widerstand dadurch gemessen, daß ein Walzenspalt zwischen dem lichtempfindlichen Material und der Übertragungswalze bereitgestellt wurde und daß tatsächlich eine Spannung zwischen dem Walzenspalt und dem Kernmetall der Übertragungswalze angelegt wurde. Wenn das Verstärkungsmaterial oder das Erweichungsmittel zusätzlich zu den Doppeloxid gegeben wird, kann der elektrische Widerstand im halbleitenden Bereich stabil gesteuert werden und das lichtempfindliche Material wird nicht durch den Schlamm (Ooze) des Erweichungsmittels verunreinigt und ferner zeigt es eine gute Haltbarkeit.
Es erfolgt eine Beschreibung hinsichtlich einer anderen Art der Steuerung.
Figur 7 zeigt ein Bilderzeugungsgerät gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung und Figur 8 zeigt seinen Betriebsablauf. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze 2 mit der Spannung V1 (1000 V in dieser Ausführungsform), ermittelt während der Vor-Rotationsperiode oder der Blattintervallperiode, bei der sich der Nicht-Bildbereich der lichtempfindlichen Schicht an der Übertragungsposition befindet. Der durch die Übertragungswalze 2 fließende Strom wird durch eine Einrichtung (9) zur Ermittlung des Übertragungsstroms ermittelt und der ermittelte Stromwert wird zur CPU übertragen. Die CPU vergleicht mit einer vorgegebenen Tabelle zur Umsetzung von Strom in Spannung (zum Beispiel eine Graphik der Figur 9), um den ermittelten Strom in eine Spannung V2 umzusetzen. Dann legt sie an die Hochspannungsquelle 4 ein Signal an, das für einen Spannungspegel V2 steht. Die Spannungsquelle 4 führt während der Anwesenheitsperiode des Blatts, in der sich der Bildbereich des lichtempfindlichen Materials an der Übertragungsposition befindet, die Konstantspannungssteuerung mit dem Spannungspegel von V2 aus. Die Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze 2 mit der Konstantspannung V1 kann zumindestens für einen Teils der Zeitdauer, während der sich der Nicht-Bildbereich des lichtempfindlichen Materials an der Übertragungsposition befindet, durchgeführt werden.
Wenn die Übertragungswalze 2 genau der der ersten Ausführungsform entspricht und wenn während der Vor- Rotationsperiode eine Konstantspannungssteuerung der Übertragungswalze mit einer Spannung von 1000 V erfolgt und die Intervallperiode des Blatts bei einem H/H-Zustand erfolgt, ermittelt die Einrichtung (9) zur Ermittlung des Übertragungsstromes ungefähr 18 Mikroamper, wie aus Figur 6 (V-I-Kennlinien) verständlich wird. Die CPU 8 verwendet die Umsetzungstabelle aus Figur 9, um die Spannung V2 auf 500 V einzustellen, entsprechend dem ermittelten Strom von 18 Mikroamper, und sie steuert während der Anwesenheitsperiode des Blattes die Übertragungswalze auf eine Konstantspannung von 500 V. Dann wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform während der Anwesenheitsperiode des Blatts ein Übertragungsstrom von 1,5 Mikroamper bereitgestellt, weshalb eine gute Bildübertragungoperation zur Verfügung gestellt werden kann.
Eine ähnliche Steuerungsoperation erfolgt bei N/N- oder L/L-Zuständen, und die Konstantspannungssteuerung erfolgt bei 750 V beziehungsweise 2000 V, wodurch die Ausgabe eines guten Bildes erfolgt.
Auf diese Weise werden die Probleme vom Stand der Technik gelöst, so daß eine praktische Anwendung des Bildübertragungssytems vom Kontakttyp erfolgen kann.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird eine Übertragungswalze verwendet, es kann dafür aber auch ein Übertragungsband verwendet werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen steht die Übertragungswalze in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Material, wenn sich das Übertragungsmaterial nicht an der Übertragungsposition befindet. Dies ist jedoch nicht einschränkend gemeint, und es gibt die mögliche Alternative, daß eine freier Raum, mit einem Abstand der kleiner als die Dicke des Übertragungsmaterials ist, zwischen der Übertragungswalze und dem lichtempfindlichen Material vorgesehen ist, so daß das Übertragungsmaterial mit der Übertragungswalze und dem lichtempfindlichen Material in Kontakt gebracht wird, wenn es in die Übertragungsposition überführt wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß das mit der Rückseite des Übertragungsmaterials in Kontakt bringbare und mit einer Spannung versehene Übertragungsladeteil mit einem gewünschten Widerstand in Serie hergestellt werden, wobei jederzeit unter Urrgebungsbedingungen und ungeachtet der Größe des Übertragungsmaterials eine gute Bildübertragungsleistung zur Verfügung gestellt werden kann.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Strukturen beschrieben wurde, wird sie nicht durch die dargelegten Details eingeschränkt und diese Anmeldung soll Modifikationen oder Veränderungen, wie sie innerhalb des Geltungsbereichs der nachfolgenbden Ansprüche auftreten, abdecken.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät, umfassend:

ein bewegbares Bildträgermaterial

eine Bilderzeugungs-Einrichtung zur Erzeugung eines Bildes auf dem Bildträgermaterial,

eine Übertragungs-Einrichtung zum Übertragen eines Bildes von dem Bildträgermaterial auf ein Transfermaterial an einer Übertragungsstelle, wobei die Übertragungs-Einrichtung mit einer Rückseite des Transfermaterials an der Übertragungsstelle in Berührung kommt und ein Ladeteil enthält, umfassend ein Doppeloxid und eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an das Ladeteil, wobei die Einrichtung zum Anlegen einer Spannung das Ladeteil auf eine Konstantspannung steuert, wenn ein Bildbereich des Bildträgermaterials sich an der Übertragungsstelle befindet, und das Ladeteil in mindestens einem Teil einer Periode, wenn der Bildbereich des Bildträgermaterials sich nicht an der Übertragungsstelle befindet, auf einen Konstantstrom steuert,

wobei eine Konstantspannung für die Konstantspannungs-Steuerung auf der Grundlage der Konstantstrom- Steuerung bestimmt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Ladeteil mit dem Bildträgermaterial in Berührung bringbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, wobei das Ladeteil ein elastisches Material enthält.

4. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Doppeloxid eine feste Lösung ist, umfassend Zinkoxid und Aluminiumoxid.

5. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Ladeteil einen Volumenwiderstand von 10&sup6; - 10¹³ ohm cm aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1 oder 3, wobei das Ladeteil 0,1 bis 20 Gewichts-% Ruß und 5 bis 20 Gewichts-% Isolieröl enthält.

7. Gerät nach Anspruch 3, wobei das elastische Material 5 - 40 Gewichtsprozent des Doppeloxids enthält.

8. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Bildbereich des Bildträgermaterials ein Bereich ist, in dem ein Toner-Bild auf dem Bildträgermaterial gebildet wird.

9. Gerät nach Anspruch 8, wobei der Bildbereich mit dem Transfermaterial in Berührung bringbar ist.

10. Gerät nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Teil der Periode eine Periode einschließt, in der der Bildbereich sich stromauf der Übertragungsstelle befindet.

11. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Ladeteil drehbar ist.

12. Gerät nach Anspruch 11, wobei das Ladeteil die Form einer Walze besitzt.

13. Gerät nach Anspruch 1, wobei bei der Ausführung der Konstantstrom-Steuerung die Konstantspannung auf der Grundlage einer Spannung der Übertragungs-Einrichtung bestimmt ist.

14. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Konstantstrom- Steuerung durchgeführt wird, wenn das Transfermaterial sich nicht an der Übertragungsstelle befindet.

15. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Bilderzeugungs- Einrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes auf dem Bildträgermaterial enthält.

16. Gerät nach Anspruch 15, wobei eine bei der Konstantspannungs-Steuerung an das Ladeteil angelegte Spannung eine der Polarität des latenten Bildes entgegengesetzte Polarität aufweist.

17. Gerät nach Anspruch 1 oder 16, wobei das Bildträgermaterial ein photoempfindliches Material ist.

18. Gerät nach Anspruch 1 oder 16, wobei das Bildträgermaterial ein organischer Photoleiter ist.

19. Bilderzeugungsgerät, umfassend:

ein bewegbares Bildträgermaterial,

eine Übertragungs-Einrichtung zum Übertragen des Bildes von dem Bildträgermaterial auf ein Transfermaterial, wobei die Übertragungs-Einrichtung an der Übertragungsstelle mit einer Rückseite des Transfermaterials in Berührung kommt und ein Ladeteil enthält, umfassend ein Doppeloxid und eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an das Ladeteil, wobei die Einrichtung zum Anlegen einer Spannung das Ladeteil mit einer ersten Spannung auf eine Konstantspannung steuert, wenn ein Bildbereich des Bildträgermaterials sich an der Übertragungsstelle befindet, und das Ladeteil in mindestens einem Teil einer Periode, wenn der Bildbereich des Bildträgermaterials sich nicht an der Übertragungsstelle befindet, mit einer zweiten Spannung auf eine Konstantspannung steuert.

wobei bei der Ausführung der Konstantspannungs- Steuerung mit der zweiten Spannung die erste Spannung auf der Grundlage eines Stromflusses durch die Übertragungs- Einrichtung bestimmt ist.

20. Gerät nach Anspruch 19, wobei das Ladeteil mit dem Bildträgermaterial in Berührung bringbar ist.

21. Gerät nach Anspruch 20, wobei das Ladeteil ein elastisches Material enthält.

22. Gerät nach Anspruch 19 oder 21, wobei das Doppeloxid eine feste Lösung ist, umfassend Zinkoxid und Aluminiumoxid.

23. Gerät nach Anspruch 19 oder 21, wobei das Ladeteil einen Volumenwiderstand von 10&sup6; - 10¹³ ohm cm aufweist.

24. Gerät nach Anspruch 19 oder 21, wobei das Ladeteil 0,1 bis 20 Gewichts-% Ruß und 5 bis 20 Gewichts-% Isolieröl enthält.

25. Gerät nach Anspruch 21, wobei das elastische Material 5 - 40 Gewichtsprozent des Doppeloxids enthält.

26. Gerät nach Anspruch 19, wobei der Bildbereich des Bildträgermaterials ein Bereich ist, in dem ein Toner-Bild auf dem Bildträgermaterial gebildet wird.

27. Gerät nach Anspruch 26, wobei der Bildbereich mit dem Transfermaterial in Berührung bringbar ist.

28. Gerät nach Anspruch 19, wobei der mindestens eine Teil der Periode eine Periode einschließt, in der der Bildbereich sich stromauf der Übertragungsstelle befindet.

29. Gerät nach Anspruch 19, 20 oder 21, wobei das Ladeteil drehbar ist.

30. Gerät nach Anspruch 29, wobei das Ladeteil die Form einer Walze besitzt.

31. Gerät nach Anspruch 19, wobei die Konstantspannungs- Steuerung mit der zweiten Spannung durchgeführt wird, wenn das Transfermaterial sich nicht an der Übertragungsstelle befindet.

32. Gerät nach Anspruch 19, wobei die Bilderzeugungs- Einrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes auf dem Bildträgermaterial einschließt.

33. Gerät nach Anspruch 32, wobei die bei der Konstantspannungs-Steuerung mit der ersten Spannung an das Ladeteil angelegte Spannung eine der Polarität des latenten Bildes entgegengesetzte Polarität aufweist.

34. Gerät nach Anspruch 19 oder 33, wobei das Bildträgermaterial ein photoempfindliches Material ist.

35. Gerät nach Anspruch 19 oder 33, wobei das Bildträgermaterial ein organischer Photoleiter ist.