DE69018783T2

DE69018783T2 - Bilderzeugungsgerät mit Auflademitteln.

Info

Publication number: DE69018783T2
Application number: DE69018783T
Authority: DE
Inventors: Hiroki Kisu; Hiromichi Yamada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-12-04
Filing date: 1990-12-04
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2010-12-05
Also published as: EP0431559A3; EP0431559A2; US5177534A; DE69018783D1; EP0431559B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät wie ein elektrofotografisches oder elektrostatisches Aufzeichnungsgerät in Form einer Kopiermaschine, eines Laserstrahldruckers oder dergleichen, und insbesondere auf ein Bilderzeugungsgerät, das eine Aufladeeinrichtung hat, die ein Bildträgerelement, wie ein fotoempfindliches Element oder ein dielektrisches Element kontaktieren kann, um dieses elektrisch zu laden (oder zu entladen).
Als Mittel zum Laden eines fotoempfindlichen Elements oder eines dielektrischen Elements bei Bilderzeugungsgeräten wird weithin eine Koronaentladeeinrichtung benutzt. Diese ist gegenüber des Elementes angeordnet und umfaßt eine Drahtelektrode und eine Abschirmung, die die Drahtelektrode aufweist. Eine Koronaentladeeinrichtung ist eine wirksame Einrichtung, um das zu ladende Element wirksam gleichförmig zu laden bis zu einem vorbestimmten Potential. Jedoch besteht der Nachteil, daß eine Hochspannungsquelle benötigt wird, und eine relativ große Menge Ozon durch die Koronaentladefunktion erzeugt wird.
Anstelle der Koronaentladeeinrichtung wurde eine Ladeeinrichtung vom Kontakttyp vorgeschlagen. Diese umfaßt ein Ladeelement, das mit einer Spannung versorgt wird, und das zu ladende Element kontaktiert, um dieses aufzuladen. Diese weist den Vorteil auf, daß die benötigte Spannung gering ist, und daß der Betrag an produziertem Ozon sehr gering ist. Diese Einrichtung wird anstelle einer Koronaentladeeinrichtung zum Zweck des Ladens eines fotoempfindlichen Elementes, eines dielektrischen Elementes oder eines anderen das Bild tragenden Elementes oder eines anderen zu ladenden Elementes bei den Bilderzeugungsgeräten vorgeschlagen, die in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. JP-A-57178267, JP-A-56104351, JP-A- 5840566, JP-A-58139156 und JP-A-58150975 offenbart sind.
Das U.S.-Patent Nr. 4,871,960, das dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, schlägt eine Lademethode vom Kontakttyp und ein Gerät hierzu vor, bei der vibrierende Spannung (der Spannungslevel wechselt periodisch) eine Peak-to-Peak-Spannung aufweist, die nicht geringer ist, als das Zweifache der Ladestartspannung bezüglich des zu ladenden Elementes, an das zu ladende Element angelegt wird, um eine gleichförmige Ladung zu erzielen.
Das Ladeelement weist herkömmlicherweise die Form einer Walze oder Klinge auf (EP-A-0312230).
Figur 10 zeigt ein Beispiel eines herkömmlichen Bildträgerelementes, das ein Ladeelement vom Kontakttyp benutzt in Form einer Walze, um das Bildträgerelement zu laden. Das Bilderzeugungsgerät ist ein elektrofotografisches Gerät vom Bildtransfertyp (Kopiermaschine, Laserstrahldrucker oder dergleichen).
Es umfaßt ein elektrofotografisches fotoempfindliches Element (starres Element), das hierin später als fotoempfindliche Walze bezeichnet wird, in Form einer Walze. Diese wird in Uhrzeigerrichtung mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit angetrieben (Prozeßgeschwindigkeit).
Eine Ladewalze 2 umfaßt einen leitenden Metallkern 2a, der aus Eisen, rostfreiem Stahl (SUS) oder dergleichen hergestellt ist, und eine leitende Gummischicht 2b, hergestellt aus EPDM oder dergleichen, die Kohlenstoff aufweist und den äußeren Umfang bedeckt. Die Walze 2 ist mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 in Kontakt bringbar, indem der metallene Kern 2a, benachbart den entgegengesetzten Längsenden dieser mittels einer Druckkraft, beispielsweise einer nicht dargestellten Feder, gedrängt wird, und es wird bei diesem Beispiel der Drehung der fotoempfindlichen Walze 1 folgend gedreht.
Eine externe Spannungsquelle 9 versorgt die Ladewalze 2 mit Spannung. Diese legt über eine Kontaktfeder 8 und den metallenen Kern 2 an die Ladewalze 2 eine Vibrationsspannung an, die mittels einer vorbestimmten Gleichspannung, überlagert mit einer Wechselspannung, erzeugt wird, die eine Peak-to-Peak-Spannung aufweist, die nicht geringer als das Zweifache der Lade-Start-Spannung bezüglich des fotoempfindlichen Elementes ist. Der äußere Umfang der fotoempfindlichen Walze wird, wenn er gedreht wird, auf ein vorbestimmtes Potential geladen.
Dann wird das geladene fotoempfindliche Element mittels der Ladeeinrichtung 3 einer Bildlichtquelle ausgesetzt. Das Licht des Bildes ist das Licht eines Originals oder eines Scanninglaserstrahles, der dem Bild entsprechend moduliert wird, so, daß ein elektrostatisches latentes Bild sequentiell auf dem fotoempfindlichen Element in Übereinstimmung mit der beabsichtigten Bildinformation ausgebildet wird.
Nachfolgend bringt eine Entwicklungseinrichtung Toner auf die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze von einer Entwicklungsbüchse 4 aus auf, um das latente Bild in ein Tonerbild auf der fotoempfindlichen Walze 1 zu entwickeln.
Eine Bildtransferwalze 5 ist in Presskontakt mit der fotoempfindlichen Walze 1 und an einer Position stromunterhalb der Entwicklungsbüchse 4 in Rotationsrichtung der fotoempfindlichen Walze vorgesehen. Ein Transfermaterial 7 wird von einem nicht dargestellten Blattförderer zu einem Spalt zwischen der fotoempfindlichen Walze 1 und der Transferwalze 5 gefördert (Transferposition). Es wird mit einem solchen Timing gefördert, daß wenn die führende Kante des Tonerbildes auf der fotoempfindlichen Walze den Spalt erreicht, eine führende Kante des Transfermaterials 7 ebenfalls den Spalt erreicht. An die Transferwalze 5 wird von der Spannungsquelle eine Transfervorspannung angelegt, so daß das Tonerbild von der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 schrittweise auf das Transfermaterial 7 übertragen wird, während das Transfermaterial 7 den Spalt passiert.
Die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 wird nach dem Tonerbildtransfer gereinigt mittels einer Reinigungseinrichtung 6, so daß verbleibender Toner oder dergleichen entfernt wird, und diese daher für eine erneute Bildausbildung vorbereitet ist.
Figur 11 zeigt ein weiteres Beispiel eines Ladeelementes 20 eher in Form einer Klinge, als einer Ladewalze 2 (Figur 10). Dieses umfaßt einen leitenden Kern 20a und eine leitende Gummiklinge 20b. Die Ladeklinge 20 kommt in Kontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1, co-direktional oder entgegengesetzt-direktional. An die Kernplatte 20a wird eine Spannung angelegt, um die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 zu laden.
Ein System, das die Ladewalze oder die Ladeklinge nutzt, weist folgende Probleme auf.
(1) Dort, wo die Oberfläche des Ladeelementes in gummidirektem Kontakt mit der fotoempfindlichen Walze (Bildträgerelement) ist, wird, wenn die Ladewalze oder -klinge in Presskontakt mit der fotoempfindlichen Walze für eine längere Zeitperiode ist, der Weichmacher des Gummis von der Gummischicht austreten und auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze abgelagert werden, mit dem Ergebnis eines verlaufenden Bildes.
(2) Wenn die Größe des Transfermaterials groß ist, was der Fall ist beim A3-Format, wird die Länge der Ladewalze sehr groß. Wenn die Ladewalze gegen die fotoempfindliche Walze durch die Andruckeinrichtung an den gegenüberliegenden Enden gedrückt wird, kann der mittlere Abschnitt von dieser außer Kontakt von der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze kommen, mit dem Ergebnis einer unzufriedenstellenden Ladung.
(3) Mit dem Anstieg der Prozeßgeschwindigkeit muß auch die Frequenz der Hauptspannungsquelle, die die Ladewalze oder -klinge mit Spannung versorgt, erhöht werden, um eine ungleichförmige Ladung zu verhindern. Wenn die Frequenz erhöht wird, wird auch eine Vibration der fotoempfindlichen Walze, der Ladewalze oder der -klinge entstehen, mit dem Resultat, daß laute Geräusche auftreten.
(4) Bei den Bilderzeugungsgeräten, die neuerdings benötigt werden, muß die Größe verkleinert werden, und damit ist es auch wünschenswert, daß die Größe der fotoempfindlichen Walze und der Ladeeinrichtung weiter vermindert wird.
Entsprechend ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, mit dem es möglich wird, ein Verlaufen des Bildes aufgrund von von der Ladeeinrichtung ausgetretenen Stoffen, die auf dem Bildträgerelement abgelagert werden, zu verhindern. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, bei dem eine unzufriedene Ladung verhindert wird, indem der Kontakt zwischen dem Bildträgerelement und der Ladeeinrichtung verbessert wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, bei dem das Ladegeräusch vermindert ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bilderzeugungsgerät zu schaffen, das eine geringe Größe aufweist, und eine preiswerte Ladeeinrichtung aufweist.
Diese Aufgaben werden durch ein Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 1 und durch eine Prozeßeinheit gelöst, die entnehmbar an einem Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 1 montierbar ist.
Die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher werden, wenn die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen studiert wird.
Figur 1 ist eine Seitenansicht einer Ladeeinrichtung bei einem Bilderzeugungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Ladeeinrichtung nach Figur 1.
Figur 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung gemäß Figur 1.
Figuren 4, 6, 14, 16, 17, 25, 26, 27, 29A und 29B sind Seitenansichten von Ladeeinrichtungen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
Figur 5A ist eine Draufsicht auf eine Ladeeinrichtung gemäß Figur 4.
Figur 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung gemäß Figur 4.
Figur 7 ist eine Draufsicht auf die Ladeeinrichtung gemäß Figur 6.
Figur 8 ist eine perspektivische Ansicht der Ladeeinrichtung gemäß Figur 6.
Figuren 9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, 9I und 9K sind Teilansichten des Ladedrahtes.
Figuren 10 und 11 sind Seitenansichten herkömmlicher Bilderzeugungsgeräte.
Figur 12 ist eine Seitenansicht eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 13 ist eine perspektivische Ansicht einer Ladeeinrichtung bei einem Bilderzeugungsgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Figur 15 ist eine Draufsicht auf die Ladeeinrichtung gemäß Figur 14.
Figur 18 ist eine Draufsicht auf die Ladeeinrichtung gemäß Figur 17.
Figur 19 ist eine perspektivische Ansicht der Ladeeinrichtung gemäß Figur 17.
Figur 20 ist eine Seitenansicht einer Oberflächen-Beschichtungseinrichtung für Ladedrähte.
Figur 21 ist ein Schaltbild, das äquivalent zu der Ladeeinrichtung gemäß Figur 17 ist.
Figuren 20 und 23 zeigen Leckströme an einem Stiftloch des fotoempfindlichen Elementes.
Figur 24 ist ein Schaltbild, äquivalent zu dem Fall, bei dem der Ladedraht nur einen Metallkern aufweist.
Figur 28 ist ein Diagramm, das die Geräuschentwicklung relativ zur Breite (Durchmesser) des leitenden Elementes zeigt.
Folgend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bezugnehmend auf Figur 12 ist ein Bilderzeugungsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dieser Figur werden die selben Bezugszeichen wie in Figur 10 für Elemente verwendet, die korrespondierende Funktionen haben, und die detaillierte Beschreibung dieser wird weggelassen.
Die fotoempfindliche Walze 1 (Bildträgerelement), Ladeeinrichtung 10, 11 und 12 für die fotoempfindliche Walze 1, eine Reinigungseinrichtung und die Entwicklungseinrichtung sind an einem Rahmen P (schraffierter Abschnitt) einer Prozeßeinheit gelagert. Der Rahmen der Prozeßeinheit P ist entfernbar an einem Hauptaufbau des Bilderzeugungsgerätes entlang einer Führung G in einer Richtung senkrecht zur Ebene entfernbar montiert. Die Prozeßeinheit P kann zumindest eine fotoempfindliche Walze 1 und die Ladeeinrichtung 10, 11 oder 12 enthalten.
Figur 1 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Ladeeinrichtung, die bei dem Bilderzeugungsgerät gemäß Figur 12 verwendet wird.
Bezugnehmend auf Figur 1, Figuren 2 und 3, wird folgend die Ladeeinrichtung vom Kontaktdrahttyp beschrieben.
Figuren 2 und 3 sind Draufsichten und perspektivische Ansichten der Ladeeinrichtung gemäß Figur 1.
Eine fotoempfindliche Walze 1 ist als Element, das zu laden ist, vorgesehen und umfaßt eine Walzenbasis 1b aus Aluminium und eine fotoempfindliche Schicht 1a auf dieser aus organischem fotoleitenden Material (OPC) bei diesem Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat diese einen äußeren Durchmesser von 30 mm und wird in Uhrzeigerrichtung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit gedreht.
Ein Ladedraht 10 arbeitet als Ladeelement vom Kontakttyp und kann aus einem leitenden Draht aus Eisen, Kupfer, Aluminium, rostfreiem Stahl oder dergleichen gemacht sein. Andruckelemente 11 und 11, benachbart angeordnet den gegenüberliegenden Längsenden dieses, bringen den Ladedraht in Preßkontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1. Der Ladedraht erstreckt sich parallel zu der Erzeugungslinie der Walze. Der Ladedraht 10 kann aus Wolfram, platiert mit Gold, beschaffen sein, und einen äußeren Durchmesser von 60 Micron bei diesem Ausführungsbeispiel aufweisen.
Federn 12 und 12 drängen normalerweise die Andruckelemente 11 und 11 gegen die fotoempfindliche Walze 1. Der Ladedraht zwischen den Andruckelementen 11 und 11 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung der fotoempfindlichen Walze 1 und wird mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 in Preßkontakt gebracht, um eine effektive Ladebreite der fotoempfindlichen Walze abzudecken.
An den Ladedraht 10 wird von der Spannungsquelle 9 über einen Kontakt 8 eine Spannung angelegt, wodurch eine Vibrationsspannung in Form einer Gleichstromspannung, überlagert mit einer Wechselstromspannung, an diesen angelegt wird, so daß das ladeelektrische Feld zwischen dem Draht 10 und der Walze 1 ausgebildet wird, und eine Spannung angelegt wird, die ein periodisch wechselndes Spannungsniveau aufweist. Bevorzugterweise hat die Vibrationsspannung eine Peak-to-Peak-Spannung, die nicht geringer ist als das Zweifache der Ladestartspannung zwischen dem Draht 10 und der fotoempfindlichen Walze 1. Dann ist die Vibrationsspannung zwischen dem Draht 10 und der Walze 1 ausreichend, um einen Transfer und Rücktransfer der elektrischen Spannung zu bewirken. Die Wellenform der Vibrationsspannung kann sinus-rechteckförmig, dreiecksförmig oder impulsartig sein. Das Laden ist auch alleine mit der Gleichspannung möglich.
Mit diesem Aufbau wird die fotoempfindliche Walze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 mm/sec gedreht, und der Ladedraht 10 wird mit einer Gleichspannungskomponente von -700 V und mit einer Wechselstromspannungskomponente mit einer Peak-to-Peak-Spannung von 1800 Vpp und einer Frequenz von 250 Hz von der Spannungsquelle 9 versorgt. Es wurde bestätigt, daß die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1a gleichförmig auf etwa -700 V geladen wird, und ein gutes Bild erzeugt wird.
Wie oben beschrieben, ist es wünschenswert, daß die Peak-to-Peak-Spannung der Wechselstromkomponenten oder die Vibrationsspannung nicht weniger als das Zweifache der Ladestartspannung ist, die die Spannung ist, bei der das Laden des Elementes beginnt, wenn nur eine Gleichspannung auf das Ladeelement aufgebracht wird, bei der dann das Element gleichförmig geladen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Startladespannung bei einem Gleichstrom nur etwa -500 V und daher ist die Peak-to-Peak- Spannung, die eine gleichförmige Ladung gewährleistet, annähernd 1100 Vpp.
Es wurde bestätigt, daß dabei kein Verlaufen des Bildes aufgrund Austreten der Weichmacher von dem leitenden Gummi, wie das der Fall ist bei einer herkömmlichen Ladewalze oder Ladeklinge, auftritt, und keine örtlich unzufriedenstellende Ladung durch einen nicht vorhandenen Kontakt zwischen Ladeelement und fotoempfindlichen Element oder ein bemerkenswertes Ladegeräusch auftritt.
Bezugnehmend auf die Figuren 6, 7 und 8 wird eine Ladeeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Figuren 7 und 8 sind Draufsichten und perspektivische Ansichten einer Ladeeinrichtung gemäß Figur 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Ladedrähte benutzt. Die zwei Ladedrähte 10A und 10B erstrecken sich parallel zueinander und sind in Preßkontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 über die Andruckelemente 11 und 11. Diese werden mit Spannung versorgt. Auch wenn vorangehende genannte Stoffe auf den Ladedrähten abgelagert werden, oder wenn einer von diesen bricht, kann die Ladeoperation durch den verbleibenden Ladedraht aufrechterhalten werden. Die Anzahl kann auch 3 oder mehr betragen.
Bezugnehmend auf Figuren 4 und 5 wird eine Ladeeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei dem ein Außerkontaktkommen des Ladedrahtes und der fotoempfindlichen Walze verhindert wird.
Figur 4 ist eine Seitenansicht einer Ladeeinrichtung, und Figur 5 ist eine teilweise aufgebrochene Draufsicht hiervon. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Ladedraht 10 mittels eines elastischen Elementes 14, das aus Moltopren oder dergleichen gemacht ist, und das lang genug ist, um die gesamte Länge des Drahtes 10 abzudecken, gegen die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze gedrückt, wodurch ein Andruckzustand über die gesamte Länge des Ladedrahtes aufrechterhalten wird.
Das elastische Element 14 hat eine längliche starre Halteplatte 13 auf einer Seite gegenüber der Seite des Drahtes, der an das fotoempfindliche Element gedrückt wird. Die Halteplatte 13 ist aus DERLIN oder dergleichen hergestellt. Die Halteplatte 13 wird mittels eines nicht dargestellten Andruckelementes gegen die fotoempfindliche Walze gedrückt, wobei das elastische Element 14 zwischen der Halteplatte 13 und der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 gegen die elastische Kraft sandwichartig aufgenommen wird, wodurch die gesamte Länge des Ladedrahtes stabil und gleichförmig gegen die fotoempfindliche Walze 1 gedrückt wird, und auf diese Weise ein Preßkontakt zwischen diesen hergestellt wird. Daher ist auch, wenn der Ladedraht mit einer Vibrationsspannung mit einer großen Peak-to-Peak- Spannung von der äußeren Spannungsquelle 9 versorgt wird, die Vibration des Ladedrahtes 10 nicht erheblich im Vergleich zu den Fällen gemäß den Figuren 1 bis 3.
Auch wenn eine Gleichspannung ausschließlich auf den Ladedraht aufgebracht wird, tanzt der Ladedraht nicht aufgrund der Anlegung der Spannung. Als Ergebnis daraus wird der Ladedraht 10 in Kontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze so gehalten, daß ein stabiles Laden möglich wird. Wenn die Ungleichmäßigkeit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze groß ist, ist dieses besonders wirksam. Zusätzlich werden im Gegensatz zu einer herkömmlichen Ladeklinge die Silikonpartikel und Tonerpartikel, die unter der Reinigungsklinge 6 durchschlüpfen, durch die Moltoprane 14 gesammelt, und auf diese Weise wird eine Verunreinigung des Ladedrahtes 10 verhindert.
Wie in Figur 13 gezeigt, können mehrere Ladedrähte 10 benutzt werden, ähnlich dem Fall gemäß den Figuren 6, 7 und 8.
Figuren 14 und 15 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ladeeinrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ladedraht 10 parallel zur Erzeugungslinie der Walze, und die entgegengesetzten Enden dessen werden durch Andruckelemente 11a und 11a, hergestellt aus DERLIN oder dergleichen, begrenzt. Der Abschnitt des Ladedrahtes zwischen den Endelementen 11a und 11a kontaktiert die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 aufgrund einer Federkraft eines Andruckblattes 11b, das aus Polyethylenterephtalat (Myler (Warenzeichen)) gemacht ist, und eine Stärke von 100 Micron aufweist, und das auf dem Halter 6a der Reinigungsklinge an einer seiner Längsseiten fixiert ist.
Mit diesem Aufbau wird der Ladebetrieb stabilisiert und das Andruckelement 11b kontaktiert die fotoempfindliche Walze 1 nicht direkt, und daher wird die fotoempfindliche Walze 1 nicht mittels des Andruckelementes verkratzt. Andere Materialien für das Andruckelement 11b können rostfreien Stahl, Aluminium, PET, Kupferblätter oder dergleichen aufweisen.
Figur 16 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ladeeinrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Reinigungsklinge 6 als Andruckelement für den Ladedraht 10 benutzt.
Eine Rückseite der Reinigungsklinge 6 ist mit einer Positionsnut 6b zur Aufnahme des Ladedrahtes 10 versehen. Die Nut 6b erstreckt sich in Längsrichtung der Klinge 6, das ist die Richtung der Erzeugungslinie der fotoempfindlichen Walze 1. Der Ladedraht 10 ist in der Nut 6b, und ist, falls notwendig, mittels eines Klebstoffes in dieser verklebt. Die Kante der Reinigungsklinge 6 ist in Preßkontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1, und der Ladedraht 10 auf der Rückseite der Klinge 6 wird gegen die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 gedrängt. In diesem Zustand ist die Reinigungsklinge fest an einem nicht dargestellten Montageelement montiert. Mit diesem Aufbau wird kein zusätzliches Element benötigt, um den Ladedraht 10 gegen die fotoempfindliche Walze zu drängen, und der Aufbau um die fotoempfindliche Walze 1 herum ist daher sehr einfach.
Die Figuren 17 bis 19 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ladeeinrichtung. Der Ladedraht 10 arbeitet als kontkatierbares Ladeelement, das einen Metallkern 10 aus Wolfram mit einem Durchmesser von 60 Micron hat, und mit n-Methoxymethylnylon (Tresin, erhältlich von Teikoku Kagaku Sangyo Kabushiki Kaisha) beschichtet ist und eine Stärke von 10 Micron als Harzoberflächenschicht 10d aufweist. Der Metallkern 10c kann aus leitendem Draht aus Eisen, Kupfer, Aluminium, rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt sein.
Um die Verbindungskraft zwischen der Oberflächenschicht 10b und dem Metallkern 10c zu erhöhen, kann eine oder mehrere Primerschichten benutzt werden. Die Volumenwiderstandsfähigkeit der Primerschicht oder -schichten muß nicht geringer sein als die der Oberflächenschicht 10d, aber die Filmdicke sollte innerhalb eines solchen Bereichs ausgewählt werden, daß der Ladedraht 10 vom Kontakttyp in der Lage ist, die fotoempfindliche Walze 1 zu laden.
Der harzbeschichtete Ladedraht 10 wird in der folgenden Weise hergestellt. Als erstes wird ein n- Methoxymethylnylon in einem Lösungsmittel, wie beispielsweise einer Mischung aus Methanol und Toluol aufgelöst, um flüssiges n-Methoxymethylnylonharz herzustellen. Die Flüssigkeit 100d wird in einem Container 200, wie in Figur 20 gezeigt, aufgenommen. Der Metallkern 10c aus Wolframdraht wird wiederholt in diesen eingetaucht, um eine Harzschicht 10d auf der Oberfläche des Wolframdrahtes auszubilden. Die Bewegungsgeschwindigkeit und die Trocknungsperiode des Wolframdrahtes 10c sind so bestimmt, daß die Dicke der Harzschicht 10d 1 - 1000 Micron beträgt. Mit dem Bezugszeichen 300 wird eine Trocknungseinrichtung angegeben.
Der Ladedraht 10, der so hergestellt wurde, erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der Erzeugungslinie der Walze in Kontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 aufgrund der Andruckelemente 11 und 11, die aus DERLIN oder dergleichen hergestellt sind. Die Andruckelemente 11 und 11 werden über Federn 12 gedrückt, um den Draht normal auf die Walze zu pressen. Der Ladedraht 10 zwischen den Andruckelementen 11 und 11 ist in Preßkontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1.
Auf den Metallkern 10c des Ladedrahtes 10 wird eine Vibrationsspannung aufgebracht, die aus einer Wechselstromspannung, überlagert mit einer Gleichstromspannung, besteht und von einer Spannungsquelle über den Kontakt 8 aufgebracht wird. Durch das Aufbringen der Vibrationsspannung wechselt der Spannungspegel, der auf den Ladedraht 10 aufgebracht wird, periodisch. Insbesondere soll die Peak-to-Peak-Spannung der Vibrationsspannung nicht geringer als das Zweifache der Ladestartspannung bezüglich des fotoempfindlichen Elementes sein. Die Vibrationsspannung hat eine Sinus-, Rechtecks-, Dreiecks- oder Impulswellenform. Das zu ladende Element kann auch alleine durch die Gleichspannung geladen werden.
Da der Metallkern 10c des Ladedrahtes 10 aus Wolfram hergestellt ist, ist der elektrische Widerstand im wesentlichen 0 Ohm, und der elektrische Widerstand der Oberflächenschicht 10d ist etwa 30 M-Ohm, und die elektrostatische Kapazität davon ist annähernd 1700 pF. Daher ist die Reaktanz (Kapazitanz) = 1/2 πfC annähernd 0,4 M-Ohm, wenn der Metallkern mit einer Spannung von 250 Hz versorgt wird. Da der Widerstand des Metallkerns 10c des Ladedrahtes vernachlässigbar gering im Vergleich zum Widerstand der Oberflächenbeschichtung 10d ist, ist der Widerstand des Ladedrahtes 10 im wesentlichen gleich dem Widerstand der Oberflächenschicht 10d.
Der Widerstand und die elektrostatische Kapazitanz des Ladedrahtes 10 werden in der folgenden Weise bestimmt. Der Ladedraht wird auf die Walze aus Aluminium gedrückt, und ein Widerstandsmeßgerät und eine Einrichtung zum Messen der elektrostatischen Kapazitanz werden zwischen den Metallkern 10c und die Aluminiumwalze angelegt. Die erhaltenen Werte werden auf Werte, bezogen auf 1 cm² umgewandelt. Die elektrostatische Kapazitanz pro 1 cm² der fotoempfindlichen Walze (das zu ladende Element) ist annähernd 140 pF.
Figur 24 zeigt ein äquivalentes Schaltungsbild der Ladeeinrichtung. Da,
R » 1/2 πfC,
C » Cd
kann die Wechselstromspannung VAC an die fotoempfindliche Walze im wesentlichen ohne Verlust angelegt werden;
wobei R der Widerstand des Ladedrahtes ist; f die Frequenz der angelegten Spannung; C die elektrostatische Kapazitanz des Ladedrahtes; und Cd die elektrostatische Kapazitanz der fotoempfindlichen Walze.
Bei der oben genannten Ungleichung ist ein Unterschied erster Ordnung ausreichend. Da der Widerstand R der Oberflächenschicht 10d des Ladedrahtes ausreichend hoch ist, führt ein Stiftloch der fotoempfindlichen Walze, falls eines vorhanden ist, nicht zu einem Leck an Strom zwischen dem Ladedraht und dem Stiftloch. Daher kann ein Spannungsverlust der angelegten Spannung vermieden werden.
Der Widerstand R des Ladedrahtes 10 ist
8,51 x 10² Ohm ≤ R ≤ 2,20 x 10¹² Ohm.
Der erste Teil der Ungleichung ist notwendig, um eine Leckage zu vermeiden. Und der zweite Teil der Gleichung ist erforderlich, um ungenügendes Laden zu verhindern.
Die elektrostatische Kapazitanz C des Ladedrahtes 10 ist
1 pF ≤ C ≤ 100 nF.
Die elektrostatische Kapazitanz Cd der fotoempfindlichen Walze 1 (das zu ladende Element) ist
0,1 pF ≤ Cd ≤ 10 nF.
Bei Verwendung des oben beschriebenen Aufbaus wird die fotoempfindliche Walze 1 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 mm/sec gedreht. An dem Metallkern 10c des Ladedrahtes 10 wird eine Vibrationsspannung mit einer Gleichstromkomponente von -700 V und einer Wechselstromkomponente mit einer Peak-to-Peak- Spannung von 1800 Vpp mit einer Frequenz von 250 Hz angelegt, die von der Stromquelle 9 geliefert wird. So wird die Oberfläche des fotoempfindlichen Elementes 1a gleichförmig bis etwa -700 V geladen. Auf diese Weise werden gute Bilder unabhängig von Problemen, die mit dem Stiftloch verbunden sind, erzeugt.
Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die Peak-to-Peak-Spannung der Wechselstromkomponente nicht weniger als das Doppelte der Ladestartspannung ist, bei der ein Laden des zu ladenden Elementes beginnt, wenn nur eine Gleichspannung angelegt wird, und ein gleichförmige Ladung erzielt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladestartspannung -560 V, wenn nur eine Gleichspannung angelegt wird.
Hierin wird folgend angenommen, daß der Widerstand des Ladedrahtes 10 mit der Oberflächenschicht 10b relativ zu der fotoempfindlichen Walze 1 R1 ist, der Volumenwiderstand des Metallkerns 10a ist p1, der Volumenwiderstand der Oberflächenschicht 10 b ist p2, der Radius des Metallkerns 10a ist r1, der Radius des Kontaktladedrahtes 10 ist r2, die (wirksame) Länge des Ladedrahtes ist L, und die Spaltbreite ist d (= 2 x r2). Da der Metallkern 10a des Ladedrahtes aus Eisen hergestellt ist, ist der Volumenwiderstand P1
9,41 x 10&supmin;&sup8; Ohm.cm
und daher im wesentlichen gleich Null. Daher ist
R1 = (p2 x 1nr2/r1)/Ld
Es wurde bestätigt, daß mit einem Volumenwiderstand p2 bevorzugterweise im Bereich von 10&sup5; Ohm.cm bis 10¹² Ohm.cm ein guter Ladebetrieb gewährleistet ist.
Wie vorangehend beschrieben, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest ein Kontaktabschnitt der leitenden Basis des Ladedrahtes, der mit dem zu ladenden Element in Kontakt bringbar ist, mit zumindest einer Widerstandsschicht versehen, und der Volumenwiderstand der äußersten Schicht des Ladeelementes ist größer als der Volumenwiderstand der Basis des Ladedrahtes. Und daher kann auch wenn das zu ladenden Element ein Stiftloch aufweist, ein Spannungsverlust der angelegten Spannung aufgrund eines Leckstromes verhindert werden, und auf diese Weise kann eine unzureichende Ladung über den gesamten Bereich, in dem das Ladeelement in Kontakt mit dem zu ladenden Element ist, verhindert werden.
Der in Kontakt bringbare Ladedraht kann auch aus blankem Metall ohne Beschichtung bestehen. Jedoch wird bei diesem Beispiel, wenn ein Stiftloch in der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze (dem zu ladenden Element) bei dem Bilderzeugungsgerät aus irgendeinem Grund vorhanden ist, ein Leckstrom zwischen dem Ladedraht und dem Stiftloch der fotoempfindlichen Walze auftreten mit dem Ergebnis eines erheblichen Spannungsabfalls der angelegten Spannung, wenn das Stiftloch an den Ladedraht kommt. Daher wird, wenn ein Leckstrom auftritt, ein unzureichendes Laden über den gesamten Längskontaktbereich der fotoempfindlichen Walze 1 auftreten. Bei dem aktuellen Bild wird ein schwarzer Streifen im Fall einer reversen Entwicklung auftreten, und ein weißer Streifen im Fall einer regulären Entwicklung. Die weißen oder schwarzen Streifen erscheinen wiederholt mit der Rotationsperiode der fotoempfindlichen Walze, und daher wird die Bildqualität erheblich beeinträchtigt.
Figur 22 zeigt diese Situation. Diese Figur zeigt einen Teilausschnitt, wenn ein Stiftloch h der fotoempfindlichen Walze rechts unterhalb eines blanken Ladeelements 10c ohne Beschichtung kommt. Wie leicht zu verstehen, wird, wenn der Ladedraht 10c aus blankem Metall wie Eisen besteht, der Strom 1 leicht in das Stiftloch h über die Länge des Ladedrahtes 10c fließen; mit anderen Worten wird ein großer Strompfad zu dem Stiftloch h hin entstehen, und daher die Spannung abfallen.
Durch Beschichten des Ladedrahtes in der oben beschriebenen Weise ist der Volumenwiderstand der Oberflächenschicht des Ladedrahtes größer als der des leitenden Kerns, und daher wird der Strom zu Oberflächendefekten wie Stiftlöchern entlang der Oberflächenbeschichtung geringer. Daher kann ein Spannungsabfall der angelegten Spannung aufgrund eines Leckstromes verhindert werden, auch wenn ein Stiftloch oder ein anderer Defekt vorhanden ist. Daher kann ungenügendes Laden über den gesamten Kontaktbereich zwischen Ladeelement und dem zu ladenden Element nicht auftreten. Im Falle eines Bilderzeugungsgerätes kann daher die oben beschriebene Beeinträchtigung der Bildqualität verhindert werden. Ohne Erhöhen der Spannung des Spannungszuführsystems kann eine ausreichende Spannung zugeführt werden, und daher kann unzureichendes Laden oder nicht gleichförmiges Laden aufgrund unzureichender Wechselspannung verhindert werden. Die vorteilhaften Effekte sind insbesondere bemerkenswert, wenn die Peak-to-Peak-Spannung der Vibrationsspannung nicht weniger als das Doppelte der Startladespannung ist, die die Spannung ist, bei der das zu ladende Element beginnt, geladen zu werden, wenn eine Gleichstromspannung angelegt ist.
Wenn das Ladeelement ein blanker Metallkern 10c ohne Oberflächenschicht 10d ist, und die fotoempfindliche Walze direkt kontaktiert und dabei eine Spannung auf das Ladeelement aufgebracht wird, stellt das Schaltbild in Figur 24 ein äquivalentes Schaltbild dar. Der Widerstand r des Metallkerns 10c ist im wesentlichen 0 Ohm. Wie zuvor beschrieben, weist die fotoempfindliche Walze 1 ein Stiftloch auf, und die Spannung leckt entsprechend mit dem Ergebnis, daß über die Länge der fotoempfindlichen Walze ein ungleichförmiger Streifen produziert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Ladeelement eine Oberflächenschicht aus dielektrischem Material auf dem leitenden Draht auf, und die Reaktanz des Ladeelements bezüglich der Vibrationsspannung (Wechselspannung) ist geringer als der Widerstand des Ladedrahtes. Das Ladeelement hat eine dielektrische Schicht oder die Oberflächenschicht umfaßt eine Widerstandsschicht und eine dielektrische Schicht, zumindest in dem Kontaktabschnitt, in dem das zu ladende Element kontaktiert wird, wodurch das Ladeelement eine elektrostatische Kapazitätskomponente oder Resistanz und elektrostatische Kapazitätskomponente aufweist. Die Resistanz ist ausreichend groß, um einen Leckstrom zwischen dem Ladeelement und einem Stiftloch des zu ladenden Elementes zu vermeiden, auch wenn das zu ladende Element (fotoempfindliche Walze oder dergleichen) ein Stiftloch aufgrund eines Einschusses oder dergleichen aufweist. Die elektrostatische Kapazität wird ausreichend größer als die des zu ladenden Elementes, wodurch die Reaktanz des Ladeelements bezüglich der Wechselspannung ausreichend geringer ist als der Widerstand des Ladedrahtes wird.
Als Ergebnis daraus kann ein Abfallen der Spannung, auch wenn das zu ladende Element ein Stiftloch aufweist, der angelegten Spannung aufgrund einer Leckage verhindert werden, so daß unzureichendes Laden über den gesamten Bereich entlang der Länge des Ladeelementes, der das zu ladende Element kontaktiert, verhindert werden kann. Daher können im Falle eines Bilderzeugungsgerätes schwarze Streifen (reverse Entwicklung) und weiße Streifen (reguläre Entwicklung) verhindert werden, die aufgrund einer Leckage periodisch in Übereinstimmung mit der Drehung der fotoempfindlichen Walze auftreten. Und daher kann die Qualitätsverminderung des Bildes verhindert werden.
Zusätzlich kann ohne Erhöhen der Wechselspannung eine ausreichende Spannung auf das zu ladende Element aufgebracht werden. Daher kann eine unzureichende oder ungleichförmige Ladung aufgrund unzureichender Wechselspannung verhindert werden. Diese vorteilhaften Effekte werden insbesondere bemerkenswert, wenn die Peak- to-Peak-Spannung der Vibrationsspannung, die auf den Ladedraht vom Kontakttyp angelegt wird, nicht weniger als das Doppelte der Ladestartspannung ist, die die Spannung ist, bei der ein Laden des zu ladenden Elementes beginnt, wenn nur eine Gleichspannung angelegt ist.
Da der Ladedraht keine Ladeschicht aus Gummi oder dergleichen aufweist, wie das der Fall ist bei einer herkömmlichen Ladewalze oder Ladeklinge, tritt kein Verfließen des Bildes aufgrund austretender Weichmacher aus der leitenden Gummischicht auf, oder örtlich unzureichende Ladung aufgrund eines Anhebens des Ladeelementes oder Ladegeräusch.
Bei dem in den Figuren 17 bis 19 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Draht 10 die Oberfläche der Walze 1 über ein längliches elastisches Element, hergestellt aus Moltopren oder dergleichen, über die gesamte Länge des Ladedrahtes, wie vorangehend beschrieben, preßkontaktieren. Zwei oder mehr Ladedrähte können parallel zueinander angeordnet sein.
In Figur 25 umfaßt das Ladeelement einen leitenden Draht 10e mit einem Durchmesser d von 60 Micron, hergestellt aus Wolfram, und ein Widerstandselement 10f mit einem Volumenwiderstand von 10¹&sup0; Ohm.cm, hergestellt aus fluoriniertem Harz, das Kohlenstoff enthält (EMLARON (Warenzeichen), erhältlich von der Nippon Ajison Kabushiki Kaisha), und das eine Stärke von 20 Micron aufweist.
Im Falle dieses Ladeelementes 10 weist die Ladebreite L 200 Micron auf, wenn der Durchmesser d des Ladedrahtes 10c 60 Micron hat.
Mit der oben beschriebenen Struktur wird die fotoempfindliche Walze 1 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 40 mm/sec gedreht, und an den Ladedraht 10 wird eine Vibrationsspannung mit einer Gleichstromkomponente von -700 V und einer Wechselstromkomponente mit einer Peak-to-Peak- Spannung von 1800 Vpp und einer Frequenz von 250 Hz angelegt. Dann wird die Oberfläche des fotoempfindlichen Elementes 1a gleichförmig mit etwa -700 V geladen, ohne daß ein unzureichendes Bild aufgrund von Stiftlöchern auftritt, oder ohne, daß Ladegeräusche auftreten oder nur sehr geringe Ladegeräusche.
Bei diesem Ausführungsbeispiel vermindert das Vorsehen des elastischen Elementes 10 das Entstehen von Ladegeräusch.
Ein Verfließen des Bildes aufgrund auftretenden Weichmachers von der leitenden Gummischicht, wie im Falle der Ladewalze oder der Ladeklinge, wurde nicht beobachtet. Zusätzlich wurde keine teilweise unzureichende Ladung aufgrund eines Anhebens des Ladeelementes beobachtet.
Die vorteilhaften Effekte dieser Ausführungsbeispiele sind insbesondere bemerkenswert, wenn die Peak-to-Peak-Spannung der Vibrationsspannung nicht weniger als das Doppelte der Ladestartspannung beträgt, die die Spannung ist, bei der ein Laden des zu ladenden Elementes beginnt, wenn nur eine Gleichspannung angelegt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Ladespannung, wenn nur Gleichspannung angelegt wird, -560 V.
Mit einer Verminderung des Durchmessers der Breite oder Stärke des Drahtes (leitendes Element), an den die Spannung angelegt ist, das heißt mit der Verminderung der Breite des Spaltes zwischen dem leitenden Draht und dem zu ladenden Element, kann das Geräuschniveau auf ein tolerierbares Ausmaß vermindert oder praktisch ganz eliminiert werden.
Mit Verminderung der Breite wird auch die Ladebreite gering, und als Ergebnis daraus wird der Widerstand des Ladeabschnitts groß. Dann wird es schwieriger für den Strom zu fließen und daher können leichter unzureichende Ladungen auftreten.
In Figur 26 umfaßt das kontaktierbare Ladeelement 10 einen leitenden Draht (leitendes Element) 10a mit einem kreisförmigen Querschnitt und einer Beschichtung 10b (Widerstandsmaterial) an dem äußeren Umfang des leitenden Drahtes. Dieses wird in Preßkontakt mit der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 (dem zu ladenden Element) in der Richtung im wesentlichen parallel zu der Erzeugungslinie der Walze mittels Begrenzungselementen 11 und Andruckelementen 11 gebracht. Von der Spannungsquelle 9 wird eine Spannung an den leitenden Draht 10a angelegt, um ein Laden der fotoempfindlichen Walze 1 zu bewirken. Wenn die Breite des Bereiches, in dem der leitende Draht des Ladeelementes gegenüber der fotoempfindlichen Walze 1 ist (Durchmesser des Drahtes 10a), gleich d ist, und die Ladebreite gleich L ist, wird die Ladebreite L im wesentlichen gleich dem Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement 10 und der Walze 1 sein. Die Ladebreite L ist geringer als die Breite d. Wenn die Breite d vermindert wird, um die Ladegeräusche zu vermindern, wird die Ladebreite L vermindert mit dem Ergebnis möglicher unzureichender Ladungen.
Die Ladebreite L kann in der folgenden Weise bestimmt werden. Die fotoempfindliche Walze 1 wird gestoppt. Es wird eine Spannung an den leitenden Draht 10a von der Spannungsquelle 9 für mehrere Minuten angelegt. Als nächstes wird die Walze 1 auf Halbtonniveau entwickelt, und ein Bild wird auf das Transfermaterial übertragen. Dann wird auf das Transfermaterial das entwickelte geladene Bild übertragen. Die Breite des geladenen Bildes ist die Ladebreite L.
Eine Ladebeschränkung t bedeutet, daß wenn die Oberfläche des Ladeelementes 10 von der Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 über eine Distanz nicht weniger als t entfernt ist, ein Laden nicht mehr möglich ist. Dies wird durch das Passhen's Law bestimmt. Unter normalen Umgebungsbedingungen beträgt diese mehrere 10 Micron. Daher muß bei diesem System eine Verminderung der Breite d, um die auftretenden Ladegeräusche zu vermindern, unter der Berücksichtigung erfolgen, daß eine ausreichende Ladebreite L aufrechterhalten wird, und daher besteht hierfür eine Grenze.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des Widerstandselementes, das mit dem zu ladenden Element in Kontakt bringbar ist, im wesentlichen flach. Daher wird, wie in Figur 25 dargestellt, die Ladebreite L größer als die Breite d.
Das kontaktierbare Ladelelement 10 gemäß Figur 25 benutzt einen leitenden Draht mit kreisförmigen Querschnitt als leitendes Element 10e und der leitende Draht wird an einer Bodenfläche eines länglichen elastischen Elements 10g, hergestellt aus Moltopren oder dergleichen, befestigt. Die Bodenseite des elastischen Materials 10e, die den Draht aufweist, ist gänzlich mit einem Material hohen Widerstands beschichtet. Die Oberseite des elastischen Materials 10g gegenüber der Überzugsschicht 10f ist an einer Andruckplatte 10h, hergestellt aus einem steifen Material, montiert.
Da die Überzugsschicht 10f aus einem Widerstandsmaterial hergestellt ist, und da die Fläche, die das zu ladende Element 1 kontaktiert, im wesentlichen flach ist, ist die Ladebreite (Kontaktbreite) L größer als die Breite d, mit der der leitende Draht der Walze gegenüberliegt.
Die Seite der Überzugsschicht 10f (Widerstandselement) des kontaktierbaren Ladeelements 10 wird gegen die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze gegen die Elastizität des elastischen Elements 10g gedrückt, und eine Spannung wird an den Draht 10a angelegt, um die Oberfläche der fotoempfindlichen Walze 1 zu laden.
In diesem Fall steigt die Ladebreite L relativ zur Breite d an, und daher kann die Breite d geringer gehalten werden, um ausreichend die Erzeugung von Ladegeräuschen zu unterdrücken oder im wesentlichen zu eliminieren, während eine ausreichende Ladebreite L aufrechterhalten wird. Dadurch wird der Ladebetrieb stabilisiert.
Der Querschnitt des leitenden Elementes 10e ist nicht auf Kreise beschränkt, sondern kann auch rechteckig, wie in Figur 27 dargestellt, sein.
Bei den Einrichtungen, die in den Figuren 17 bis 19 dargestellt sind, wurden folgende Messungen durchgeführt.
Die an das leitende Element 10a des Ladedrahtes 10 angelegte Spannung war eine Vibrationsspannung, die eine Gleichstromkomponente von -700 V und eine Wechselstromkomponente mit einer Peak-to-Peak-Spannung von 1800 Vpp und einer Frequenz von 250 Hz aufwies. Die Breite d des leitenden Elementes 10a, daher der Durchmesser dieses, wurde verändert.
Figur 28 zeigt die Ergebnisse der Messungen des Ladegeräusches. In Figur 28 repräsentiert die Abszisse die Breite d (Durchmesser) des leitenden Elementes, und die Ordinate ergibt die Größe des erzeugten Geräusches (dB). wider.
Wenn die Breite d 1000 Micron überschreitet, überschreitet der Geräuschpegel 50 dB, was praktisch das Geräuschlimit darstellt. Dabei wurde die Wechselspannung angelegt, die eine Peak-to-Peak-Spannung hat, und die Frequenz, wie sie üblicherweise an das Ladeelement angelegt wurde.
Die hierfür in Betracht kommenden Gründe sind die folgenden. Im Fall einer Kontaktladung beginnt das Kontaktelement aufgrund des Anlegens des externen Stromes an das Kontaktladeelement zu vibrieren. Aufgrund der Bewegung der Luft, die zwischen dem Kontaktladeelement und dem zu ladenden Element sandwichartig vorliegt, wird das Ladegeräusch produziert. Wenn jedoch der Ladedraht 10 dünn ist, wie bei diesem Ausführungsbeispiel, im Gegensatz zu den herkömmlichen Ladewalzen vom Kontakttyp, die einen großen Durchmesser aufweisen, wird nicht soviel Luft zwischen dem Ladeelement 10 und dem zu ladenden Element sandwichartig eingeschlossen, und daher ist die Geräuschproduktion geringer.
Wenn jedoch die Breite d zu gering ist, nicht mehr als 4 Micron, nimmt die Fläche des Ladeabschnittes ab mit dem Ergebnis, daß der Ladewiderstand ansteigt, und unzureichendes Laden auftritt. Die ausgegebenen Bilder werden wie aus der unten abgedruckten Tabelle ersichtlich, beeinträchtigt. Tabelle 1 Bild G: Gut, N: Nicht gut
Von den vorangehenden Messungen wurde bestätigt, daß wenn das zu ladende Element mittels eines leitenden Elements, das direkt oder über ein Widerstandselement mit einer Spannung versorgt wird, geladen wird, die Breite d des leitenden Elementes, die dem zu ladenden Element gegenüberliegt, für befriedigende Ergebnisse in dem Bereich von 5 Micron < d < 1000 Micron liegen kann, wodurch das erzeugte Ladegeräusch innerhalb eines praktisch tolerierbaren Bereiches gehalten werden kann.
Wenn eine Überzugsschicht 10b (Widerstandsmaterial) auf dem leitenden Element 10a benutzt wird, kann deren Dicke einen Einfluß auf die Breite d haben. Deren Stärke ist jedoch generell gering, und daher wird es im wesentlichen ausreichen, wenn die Breite d des leitenden Elementes 10a wie oben beschrieben bestimmt wird. Außerdem werden, wenn eine Überzugsschicht 10b benutzt wird, die elastischen Eigenschaften der Überzugsschicht 10b das Ladegeräusch vermindern.
Wie in Figuren 6 bis 8 dargestellt, wo eine Vielzahl von Ladedrähten benutzt wird, kann das von den Ladedrähten produzierte Geräusch vermindert werden, indem die Breite d jedes leitenden Elementes der Ladedrähte 10a und 10b beschränkt wird. Es ist jedoch möglich, daß das Gesamtgeräusch groß ist, und daher ist es wünschenswert, die Anzahl der leitenden Elemente der Ladedrähte innerhalb des oben beschriebenen Bereichs zu halten.
Wie dargestellt in Figuren 29A oder 29B kann das Ladeelement 10 vom Kontakttyp in Form eines integral verschmolzenen Elementes beschaffen sein, das ein oder mehrere leitende Elemente 10a und ein Widerstandselement 10b aufweist, wobei das leitende Element oder die Elemente in der Dicke des Widerstandselementes 10b eingebettet sind. Dies ist geeignet für eine Massenproduktion, und daher können auf diese Weise die Kosten vermindert werden.
Wie vorangehend beschrieben, ist der Querschnitt des Ladedrahtes nicht notwendigerweise kreisförmig, sondern kann auch dreieckig, rechteckig, oval oder dergleichen, wie dargestellt in Figuren 9A, 9B und 9C, sein. In diesen Fällen kann die Kontaktfläche zwischen der fotoempfindlichen Walze 1 und dem Ladedraht größer sein, und daher wird der Ladeprozeß weiter stabilisiert im Vergleich zu einem kreisrunden Ladedraht.
Wie dargestellt in Figuren 9D, 9E, 9F und 9G, kann der äußere Umfang des Metallkernes des Ladedrahtes 10 mit einer dielektrischen Oberflächenschicht 10&sub1;, hergestellt aus Harz oder dergleichen (die Stärke beträgt 10 bis 1000 Micron zum Beispiel), beschichtet sein. Oder, wie dargestellt in den Figuren 9H, 9I, 9J, 9K, kann die Oberflächenschicht 10&sub1; auf zumindest dem Kontaktbereich ausgebildet sein, der mit dem zu ladenden Element in Kontakt kommt.
Übliche Materialien für die Oberflächenschicht 10&sub1; enthalten n-Methoxymethylnylon (Toresin (Warenzeichen), erhältlich von der Teikoku Kagaku Sangyo Kabushiki Kaisha, Japan), Polyvinylbutyralharzmaterial, Polyurethanharzmaterial, Ethylenvinylacetatharz, Styrolbutadinharzmaterial, fluoriniertes Harzmaterial, in dem ein Puder mit geringem Widerstand (Kohlenstoff oder dergleichen) verteilt ist (EMLARON (Warenzeichen), erhältlich von Nihon Agison Kabushiki Kaisha), reproduzierte Zellulose. Wie hierin bereits beschrieben, wird kein Gummi verwendet, und dies wird bevorzugt, da dadurch ausgeschlossen wird, daß Weichmacher sich an das fotoempfindliche Element anlegen. Jedoch kann, um einfach eine Leckage zu verhindern, das verwendbare Material Epychlorhydrin, Urethan, Cr, NBR-Gummi oder dergleichen enthalten. In diesem Fall wird es bevorzugt, daß die Harzschicht auf der Seite vorgesehen ist, wo das Ladeelement das fotoempfindliche Element kontaktiert. Es ist auch möglich, eine unter Hitze schrumpfende Röhre zu verwenden.
Die Harzschicht kann zwei oder mehrere Lagen aufweisen.
Unter den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen haben die Silica-Partikel, wenn das Ladeelement in Form eines Drahtes (äußerer Durchmesser 5 bis 1000 Micron) in Kontakt mit dem zu ladenden Element kommt, oder die Tonerpartikel, die unter der Reinigungseinrichtung 6 durchgekommen sind, leicht den Draht des Ladeelementes passiert, im Gegensatz zum Fall einer Ladeklinge. Daher werden diese nicht so leicht auf dem Ladedraht abgelagert.
Beim Vorangehenden wurde eine Vibrationsspannung zwischen Ladeelement und dem fotoempfindlichen Element angelegt, die eine Spannung aufwies, die durch periodisches An- und Ausschalten einer Gleichspannung in eine Spannung mit einer rechteckigen Wellenform umgewandelt wurde.
Die vorangehenden Beispiele können sowohl für den Fall angewendet werden, daß das elektrische Potential des zu ladenden Elementes (Entladen) vermindert werden soll, als auch, wenn das Potential des zu ladenden Elementes erhöht werden soll. Auch wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf die Konstruktionen, die hierin offenbart sind, beschrieben wurde, ist sie nicht auf die beschriebenen Details beschränkt, und es wird beabsichtigt, mit der Anmeldung auch solche Modifikationen und Änderungen abzudecken, die innerhalb des Schutzanspruches der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät mit einem bewegbaren Bildträgerelement (1), gekennzeichnet durch einen beschichteten oder unbeschichteten leitenden Ladedraht (10) zum Laden des Bildträgerelementes (1), wobei sich der Ladedraht (10) in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bildträgerelementes (1) erstreckt, und mit der Oberfläche des Bildträgerelementes (1) in Preßkontakt ist, so daß eine wirksame Ladebreite des Bildträgerelementes abgedeckt ist.

2. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9) zum Aufbringen einer Spannung zwischen dem Ladedraht (10) und dem Bildträgerelement (1), um das Bildträgerelement (1) elektrisch zu laden.

3. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung einen periodisch wechselnden Spannungspegel hat.

4. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eine Peak-to-Peak-Spannung hat, die nicht geringer ist als das Zweifache einer Ladestartspannung des Ladedrahtes bezüglich des Bildträgerelementes (1).

5. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) mit einer dielektrischen Schicht (10d) beschichtet ist, die mit dem Bildträgerelement (1) in Kontakt bringbar ist.

6. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (10d) aus einem Harzmaterial besteht.

7. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzmaterial ein Nichtgummi- Harzmaterial ist.

8. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) eine dielektrische Schicht (10d) aufweist, die mit dem Bildträgerelement (1) in Kontakt bringbar ist, wobei die Reaktanz des Ladedrahtes (10) bezüglich der Spannung des Ladedrahtes (10) geringer ist als der Widerstand des Ladedrahtes (10).

9. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Kapazität des Ladedrahtes (10) größer als die des Bildträgerelementes (1) ist.

10. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung (11, 12) zum Lagern des Ladedrahtes (10).

11. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (11, 12) sich in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bildträgerelementes (1) erstreckt, um den Ladedraht (10) gegen das Bildträgerelement (1) über eine Länge in senkrechter Richtung zu drücken.

12. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (l0) gegenüber dem Bildträgerelement (1) innerhalb einer Breite (d) liegt, wobei 5um < d < 1000um.

13. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladebreite, gemessen in der Richtung der Bewegung des Bildträgerelementes (1), größer als die Breite des Ladedrahtes, gemessen in der selben Richtung, ist.

14. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) betätigt wird, wenn ein latentes Bild auf dem Bildträgerelement (1) ausgebildet ist.

15. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (10d) aus n- Methoxymethylnylon, Polyvinylbutyralharzmaterial, Polyurethanharzmaterial, Ethylenvinylacetatharzmaterial, Styrolbutandienharzmaterial, fluoriniertem Harzmaterial hergestellt ist, in das ein Puder mit geringem Widerstand verstreut ist, oder wiederhergestellte Zellulose.

16. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildträgerelement (1) aus einem organischen fotoleitenden Material besteht.

17. Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Prozeßeinheit (P), die entfernbar an dem Bilderzeugungsgerät montiert ist, und das Bildträgerelement (1) und den Ladedraht (10) enthält.

18. Prozeßeinheit, entfernbar montierbar an einem Bilderzeugungsgerät, gekennzeichnet durch

a) ein bewegbares Bildträgerelement (1); und

b) einen beschichteten oder unbeschichteten leitenden Ladedraht (10) zum Laden des Bildträgerelementes (1), wobei sich der Ladedraht (10) in einer Richtung senkrecht der Bewegungsrichtung des Bildträgerelementes (1) erstreckt, und mit der Oberfläche des Bildträgerelementes (1) so in Preßkontakt ist, daß eine wirksame Ladebreite des Bildträgerelementes (1) abgedeckt ist.

19. Prozeßeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) mittels einer dielektrischen Schicht (10d) beschichtet ist, die mit dem Bildträgerelement (1) in Kontakt bringbar ist.

20. Prozeßeinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (10d) aus einem Harzmaterial besteht.

21. Prozeßeinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzmaterial ein Nichtgummi- Harzmaterial ist.

22. Prozeßeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Kapazität des Ladedrahtes (10) größer als die des Bildträgerelements (1) ist.

23. Prozeßeinheit nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine Lagereinrichtung (11, 12) zum Lagern des Ladedrahtes (10).

24. Prozeßeinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung (11, 12) sich in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bildträgerelementes (1) erstreckt, um den Ladedraht über eine Länge in genannter senkrechter Richtung gegen das Bildträgerelement zu drücken.

25. Prozeßeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) innerhalb einer Breite (d) dem Bildträgerelement (1) gegenüberliegt, wobei 5um < d < 1000um.

26. Prozeßeinheit nach Anspruch 18 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladebreite, gemessen in der Bewegungsrichtung des Bildträgerelementes (1) größer ist als die Breite des Ladedrahtes (10), gemessen in der selben Richtung.

27. Prozeßeinheit gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladedraht (10) betätigt wird, wenn ein latentes Bild auf dem Bildträgerelement (1) ausgebildet ist.

28. Prozeßeinheit nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (10d) aus n- Methoxymethylnylon, Polyvinylbutyralharzmaterial, Polyurethanharzmaterial, Ethylenvinylacetatharzmaterial, Styrolbutadienharzmaterial, fluoriniertem Harzmaterial hergestellt ist, in das ein Puder geringen Widerstandes verteilt ist oder wiederhergestellte Zellulose.

29. Prozeßeinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildträgerelement (1) aus einem organischen fotoleitenden Material besteht.