DE69428922T2

DE69428922T2 - Aufladungsteil, Aufladungsvorrichtung und aus einem Bilderzeugungsgerät herausnehmbare Prozesskassette

Info

Publication number: DE69428922T2
Application number: DE69428922T
Authority: DE
Inventors: Satoru Inami; Junichi Kato; Masaki Ojima; Kazushige Sakurai; Tetsuya Sano; Hiroshi Sato; Kouichi Suwa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-08-01
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2014-08-02
Also published as: DE69428924T2; DE69428924D1; HK1011756A1; EP0843231B1; DE69414047D1; EP0840176A2; EP0636949A3; EP0636949B1; EP0840176B1; US5765077A; EP0843231A2; DE69414047T2; EP0843231A3; HK1010583A1; HK1010921A1; DE69428922D1; EP0636949A2; EP0840176A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufladeelement und eine Aufladevorrichtung zur Aufladung eines aufzuladenden Elements wie beispielsweise eines Bildtrageelements sowie eine Verfahrenskartusche, die herausnehmbar in ein Bilderzeugungsgerät eingesetzt werden kann.
Bei einer Kontaktaufladebauart befindet sich ein Aufladeelement, das mit einer Spannung versorgt wird, zur direkten Übertragung einer elektrischen Ladung auf Ein Bildtrageelement (lichtempfindliche Trommel) mit der lichtempfindlichen Trommel in Kontakt, um deren Oberfläche auf ein vorbestimmtes Potential aufzuladen. Im Vergleich zu einer häufig verwendeten Koronaentladungseinrichtung ist die Kontaktbauart insofern vorteilhaft, als die Spannung verringert werden kann, die zur Bereitstellung eines vorbestimmten Potentials auf der lichtempfindlichen Trommeloberfläche erforderlich ist, als die infolge des Aufladevorgangs erzeugte Menge an Ozon derart gering ist, daß die Notwendigkeit für einen das Ozon entfernenden Filter entfällt, als der Aufbau des Abluftsystems entsprechend vereinfacht werden kann, so daß keine Filterwartung erforderlich ist, und als der Aufbau einfach ist.
Aus diesem Grund findet das Aufladeelement insbesondere als eine Einrichtung Beachtung, die die Koronaentladungseinrichtung zur Aufladung eines Bildtrageelements wie beispielsweise eines lichtempfindlichen Elements oder eines dielektrischen Elements bzw. eines anderen lichtempfindlichen Elements ersetzen kann.
Bei dem Kontaktaufladeverfahren oder -gerät gibt es eine Bauart, bei der zum Zwecke eines gleichmäßigen Aufladebetriebs an das Kontaktaufladeelement eine oszillierende Spannung in Form einer mit einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannung angelegt wird.
Ein Beispiel dafür ist in Fig. 22 gezeigt, wobei die Bezugszahl 1 eine lichtempfindliche Trommel bezeichnet, die mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit (Verfahrensgeschwindigkeit) in eine vorbestimmte Richtung, nämlich in die Richtung des Uhrzeigersinns R&sub1;, gedreht wird. Es kann sich dabei um ein elektrofotografisches lichtempfindliches Element oder ein elektrostatisch aufzeichnendes dielektrisches Material oder dergleichen handeln.
Als das Kontaktaufladeelement ist mit der Bezugszahl 2 eine leitende Walze (Aufladewalze) bezeichnet. Die Aufladewalze 2 umfaßt einen mit der Bezugszahl 2r bezeichneten festen Gummi wie einen Urethangummi, EPDM oder dergleichen, der elektrisch leitfähig ist. Seine Härte beträgt 60-70 Grad (Asker-C). Die Aufladewalze 2 befindet sich unter einem vorbestimmten Anpreßdruck, der von Federn 3 an den entgegengesetzten Endabschnitten des Metallkerns 2a bereitgestellt wird, mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 in Preßkontakt. Sie wird aufgrund der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 1 in die Richtung R&sub2; gedreht. Die Aufladewalze 2 wird mit einer Spannung 4 versorgt, die über eine (nicht dargestellte) mit dem Metallkern 2a der Aufladewalze 2 in Kontakt stehende Kontaktblattfeder zugeführt wird, wobei die Spannung (Vac + Vdc) eine mit einer oszillierenden Spannung Vac überlagerte Gleichspannung Vdc ist, die einen Spitze-Spitze-Spannungswert Vpp aufweist, der nicht kleiner als das Zweifache einer Aufladungsstartspannung der lichtempfindlichen Trommel 1 ist. Aufgrund dessen wird die Außenumfangsfläche der sich drehenden lichtempfindlichen Trommel 1 gleichmäßig aufgeladen.
Mit der Aufladewalze sind die folgenden Probleme verbunden.
Die Aufladewalze aus festem Gummi weist eine hohe Härte auf, was dazu führt, daß ein Teil der Aufladewalze von der lichtempfindlichen Trommel entfernt ist, was eine fehlerhafte Aufladung zur Folge hat. Eine derartige fehlerhafte Aufladung tritt leicht in dem in Längsrichtung der Aufladewalze zentralen Abschnitt auf.
Beim Anlegen der oszillierenden Spannung treten aufgrund eines Schlagvorgangs zwischen der Aufladewalze und der lichtempfindlichen Trommel Aufladegeräusche auf, wobei das Aufladegeräusch als störend empfunden wird.
Als ein Verfahren zur Verminderung des Aufladegeräuschs gibt es den Weg, Metall oder dergleichen in die lichtempfindliche Trommel zu packen, was vom Standpunkt des Gewichts und der Kosten Probleme bereitet.
Dementsprechend ist es eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufladeelement, eine Aufladevorrichtung und eine Verfahrenskartusche bereitzustellen, bei denen das Ausmaß der Ermüdung des Aufladeelements verringert ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Aufladeelement, eine Aufladevorrichtung und eine Verfahrenskartusche bereitzustellen, bei denen der Kontakt bezüglich des aufzuladenden Elements stabilisiert ist, um einen zufriedenstellende Aufladebetrieb zu erlauben.
In der europäischen Patentschrift EP-A-0526235 ist ein Aufladeelement offenbart, bei dem eine Walze auf einem Schaumstoffelement eine elastische Überzugsschicht aufweist.
In der Zusammenfassung der japanischen Schrift JP-A-1-179957 ist eine Aufladewalze offenbart, die einen metallischen Kern und auf dem Außenumfang des Kerns eine Schicht aus einem elastischen Körper aufweist.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein gemäß Patentanspruch 1 definiertes Aufladeelement bereitgestellt.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils eine Aufladevorrichtung und eine Verfahrenskartusche bereitgestellt, in die das wie vorstehend angegebene Aufladeelement eingebaut ist.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden ein Aufladeelement, eine Aufladevorrichtung und eine Verfahrenskartusche bereitgestellt, bei denen das Aufladegeräusch vermindert ist.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten. Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Aufladeelements gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine schematische Längsschnittansicht eines Abschnitts, der an ein Ende des Aufladeelements grenzt.
Fig. 3 veranschaulicht ein Herstellungsverfahren für die Aufladewalze.
Fig. 4 veranschaulicht ein Herstellungsverfahren für die Aufladewalze.
Fig. 5 ist eine Tabelle, die einen Zusammenhang zwischen der Asker-C-Härte und dem Aufladegeräusch zeigt.
Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen der Asker-C-Härte und dem Geräuschpegel.
Fig. 7 ist eine Tabelle, die einen Zusammenhang zwischen der Wallace-Härte und dem Schmelzen von Toner zeigt.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Aufladeelements gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 9 zeigt eine schematische Längsschnittansicht eines Abschnitts, der an ein Ende des Aufladeelements grenzt.
Fig. 10 ist eine Tabelle, die einen Zusammenhang zwischen der Größe und dem Winkel eines sich verjüngenden Abschnitts und der Härte sowie dem spezifischen Durchgangswiderstand zeigt.
Fig. 11 zeigt eine grafische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen der Zugspannung eines Schlauchs und dem Verschleißausmaß der Aufladewalze gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 12 veranschaulicht das Verschleißausmaß.
Fig. 13 zeigt eine Perspektivansicht, die das Auftreten von Hohlräumen in der Oberfläche eines Schaumstoffmaterials gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
Fig. 14 ist eine Tabelle, die einen Zusammenhang zwischen dem Maximaldurchmesser und der Tiefe der Hohlräume und einer Bewertung der Bildqualität in derselben Figur zeigt.
Fig. 15 zeigt eine Perspektivansicht, die eine andere Konfiguration der Hohlräume in der Oberfläche des Schaumstoffmaterials veranschaulicht.
Fig. 16 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Maximaldurchmesser und der Tiefe der Hohlräume und einer Bewertung der Bildqualität.
Fig. 17 zeigt eine Perspektivansicht, die eine weitere Konfiguration der Hohlräume in der Oberfläche des Schaumstoffmaterials veranschaulicht.
Fig. 18 zeigt einen Zusammenhang zwischen dem Maximaldurchmesser und der Tiefe der Hohlräume und einer Bewertung der Bildqualität.
Fig. 19 zeigt eine grafische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen der Dicke eines Schlauchs und dem Maximaldurchmesser der Hohlräume.
Fig. 20 zeigt eine grafische Darstellung eines Zusammenhangs zwischen der Härte des Schlauchs und dem Maximaldurchmesser der Hohlräume.
Fig. 21 zeigt die Querschnittsansicht einer Verfahrenskartusche.
Fig. 22 zeigt einen Aufbau einer herkömmlichen Aufladewalze.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Aufladewalze 2, die ein Beispiel für ein Aufladeelement gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt.
Fig. 2 zeigt eine an eines ihrer Längsenden grenzende Längsschnitt-Teilansicht.
Mit der Bezugszahl 1 ist eine drehbare lichtempfindliche Trommel mit positiver oder negativer Aufladeeigenschaft bezeichnet. Mit der Bezugszahl 2 ist eine Aufladewalze als ein Kontaktaufladeelement bezeichnet. Die Aufladewalze 2 umfaßt einen Metallkern 2a aus rostfreiem Stahl als ein Stützelement, ein Schaumstoffmaterial (Schaumstoffschicht) 2b, das auf dem Außenumfang des Metallkerns 2a mit diesem eine Einheit bildend konzentrisch ausgebildet ist, und auf dem Außenumfang des Schaumstoffmaterials 2b einen elektrisch leitenden Schlauch 2c mit einem mittelhohen Widerstand.
Eine derartige Aufladewalze kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, bei dem das Schaumstoffelement 2b als erstes gefertigt wird und der Metallkern 2a und der Schlauch 2c eingeführt bzw. übergeschoben werden (Fig. 3), oder mittels eines Verfahrens, bei dem ein Metallkern 2a innerhalb des Schlauchs 2c errichtet wird und das Material für das Schaumstoffelement 2b um den Metallkern 2a herum eingefüllt und das Material dann bei ortsfestem Schlauch und Metallkern aufgeschäumt wird (Fig. 4), oder dergleichen. Bei dem zuerst genannten Verfahren kann beim Einführen des Materials ein Aufwellen oder eine Abweichung oder dergleichen auftreten, weswegen es schwierig ist, stabilisierte Bilder bereitzustellen. Aus diesem Grund wird die Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel mittels des zuletzt genannten Verfahrens hergestellt.
Der Schlauch 2c, der das leitende Schaumstoffelement 2b bedeckt, ist im wesentlichen von dem elektrisch leitenden Schaumstoffelement 2b getrennt. Das gleiche trifft für die Grenze zwischen dem Metallkern 2a und dem elektrisch leitenden Schaumstoffelement 2b zu. Um eine Abweichung in Achsenrichtung zu verhindern, können der Schlauch 2c und das Schaumstoffmaterial 2b sowie der Metallkern 2a und das Schaumstoffmaterial 2b teilweise aneinander befestigt sein. Folglich gerät der schwere Metallkern 2a selbst dann nicht in Schwingung, wenn eine oszillierende Spannung an den Metallkern 2a angelegt wird, sondern werden lediglich das leichte Schaumstoffelement 2a und der Schlauch 2c in Schwingung versetzt, so daß sie gegen die lichtempfindliche Trommel 1 schlagen. Daher ist die Schlagenergie gering, was zu einem geringeren Aufladegeräusch führt. Die Oberfläche des Schaumstoffmaterials 2b ist aufgrund von Zellen auf seiner Oberfläche nicht glatt, doch kann eine fehlerhafte Aufladung vermieden werden, indem sie mit dem Schlauch 2c bedeckt wird, der eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweist.
Darüber hinaus ist der Schlauch 2c härter als das elektrisch leitende Schaumstoffelement, so daß eine Verformung der Aufladewalze infolge einer äußeren Kraft vermieden werden kann.
Allerdings erfolgt bei einer derartigen Aufladewalze 2 auf der Oberfläche der Ladewalze aufgrund der Härte des Schlauchs 2c insbesondere in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (32,5ºC und 90%) ein Schmelzen des Toners. Die fehlerhafte Aufladung tritt aufgrund einer lokalen Widerstandszunahme auf, die durch das Schmelzen hervorgerufen wird. Dies ist ein weiteres Problem.
Es folgt eine Beschreibung der Zusammenhänge zwischen der Asker-C-Härte der Aufladewalze (Aufladeelement), der Härte des Schlauchs nach der Norm der Internationalen Gummihärte, dem Aufladegeräusch und dem Tonerschmelzen.
Bezüglich des Aufladegeräuschs bestehen anerkanntermaßen Wechselbeziehungen zwischen dem Rauschdruck des Aufladegeräuschs und der Asker-C-Härte der Aufladewalze, wobei der Rauschdruck des Aufladegeräuschs insbesondere vermindert werden kann, falls die Asker-C-Härte verringert wird. Das liegt daran, daß die Schwingungsenergie des Aufladeelements mit einer Verringerung der Asker-C-Härte abnimmt. Wenn die Frequenz der an das Aufladeelement angelegten oszillierenden Spannung, die nachstehend "Aufladefrequenz" genannt wird, 1500 Hz beträgt, ergibt sich zwischen der Asker-C-Härte und dem Aufladerauschdruck ein Zusammenhang, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Der Zusammenhang zwischen der Aufladefrequenz und dem Rauschdruck bei einer Asker-C-Härte von 65 Grad und 55 Grad ist in Fig. 6 gezeigt. Aus Fig. 5 und Fig. 6 geht hervor, daß der Aufladegeräuschpegel bis zu einer Aufladefrequenz von 1500 Hz auf unter 50 dB gedrückt werden kann, falls die Asker-C-Härte nicht höher als 55 Grad ist. Laut den von den Erfindern durchgeführten Untersuchungen wird das Aufladegeräusch beim normalen Druckbetrieb nicht als störend empfunden, falls der Aufladegeräuschpegel nicht höher als 50 dB ist.
Bezüglich des Tonerschmelzens besteht anerkanntermaßen eine Wechselbeziehung zwischen dem Tonerschmelzen auf dem Aufladeelement bei langer Betriebsdauer und der Mikrohärte der Aufladeelementoberfläche (der Härte des Schlauchs). Das Ausmaß des Tonerschmelzens ist insbesondere bei geringer Mikrohärte klein. Der Grund dafür wird in der Ursache für das Tonerschmelzen gesehen. Wenn der auf der lichtempfindlichen Trommel verbliebene Toner, der nicht vollständig von der Reinigungsvorrichtung entfernt wurde, und der in der Hauptbaueinheit des Geräts verteilte Toner auf der Oberfläche der Aufladewalze abgelagert werden, wird an dem Kontaktabschnitt mit der lichtempfindlichen Trommel der Toner insbesondere dann gerieben, falls die Mikrohärte auf der Oberfläche der Aufladewalze hoch ist, was auf der Oberfläche ein Schmelzen des Toners zur Folge hat.
Fig. 7 zeigt eine Wechselbeziehung zwischen dem Tonerschmelzen und der Härte nach der Norm der Internationalen Gummihärte IRHD (ISO 48-1975 oder ASTM D1415-68), die mittels eines über H. W, Wallace & Co, Ltd. erhältlichen Wallace- Mikrohärtemeßgeräts gemessen wurde. Aus Fig. 7 geht hervor, daß das Problem des Tonerschmelzens vermieden werden kann, falls die Wallace-Härte nicht mehr als 80 Grad beträgt.
Es folgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 umfaßt das Schaumstoffelement 2b ein Schaumstoffmaterial wie beispielsweise ein Polystyrol-, Polyolefin-, Polyester-, Polyurethan-, oder Polyamidmaterial oder ein weiches Material wie beispielsweise EPDM (Ethylen- Propylen-Dien-Terpolymer) oder ein Urethanmaterial, in dem elektrisch leitende Pulver wie beispielsweise Kohlenstoff oder Zinnoxid dispergiert sind, um für eine geeigneten spezifischen Durchgangswiderstand zu sorgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von einem aufgeschäumten Polyurethanmaterial Gebrauch gemacht, in dem Kohlenstoff dispergiert ist. Mit 2b' sind Zellen bezeichnet, die mit Luft, Stickstoff, Argongas oder dergleichen gefüllt sind.
Für den leitenden Schlauch kann ein Fluorharzmaterial wie beispielsweise ein Urethanharz, ein Polyesterharz, ein Polyethylenharz, ein TFA-Harz (Perfluoralkoxy), FEP, PTFE (Polytetrafluorethylenharz) oder ein synthetischer Gummi wie EPDM, Styrol-Butadien-Gummi oder dergleichen mit elektrisch leitenden Teilchen wie leitfähigem Kohlenstoff, Zinnoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder dergleichen verwendet werden, wobei die Materialien gemischt und geknetet werden und danach der Schlauch mittels Extrusion oder dergleichen aufgeschäumt wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von einem Polyester-Urethan-Harzmaterial Gebrauch gemacht, in dem Kohlenstoff dispergiert ist.
Die Spezifikationen für die Aufladewalze 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel wie folgt:
Metallkern 2a: 6 mm Durchmesser, 260 mm Länge und aus einem Rundstab aus rostfreiem Stahl hergestellt,
Schaumstoffmaterial 2b: aufgeschäumtes Polyurethanmaterial mit darin dispergiertem Kohlenstoff und einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10²-10&sup6; Ωcm, einer Schichtdicke von 2,5 mm und einer Länge von 230 mm,
Schlauch 2c: thermoplastisches Polyurethanelastomer mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10³-10&sup9; Ωcm und einer Schichtdicke von 250 um,
Gewicht der Aufladewalze 2: 68 g.
Die Asker-C-Härte der Aufladewalze betrug 42 Grad und die Wallace-Härte 70 Grad. Vom Standpunkt der Vermeidung einer fehlerhaften Aufladung in Form von streifenförmigen Ungleichmäßigkeiten aufgrund eines Kriechstroms von der Aufladewalze 2 zur lichtempfindlichen Trommel ist der spezifische Durchgangswiderstand des Schlauchs 2c vorzugsweise größer als der des Schaumstoffelements 2b.
Ähnlich wie die in Fig. 22 gezeigte herkömmliche Aufladewalze 2 wird die Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel an den entgegengesetzten Längsenden des Metallkerns 2a durch nicht dargestellte Lager gestützt und durch eine Druckfeder 3 gegen die lichtempfindliche Trommel gedrängt, um für eine vorbestimmte Preßkraft gegen die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel (Gesamtdruck von 1000 g) gemäß diesem Ausführungsbeispiel zu sorgen. Sie dreht sich infolge der Drehung der lichtempfindlichen Trommel 1. Die Aufladewalze 2 wird über eine (nicht dargestellte) sich mit dem Metallkern 2a der Aufladewalze in Kontakt befindende Schleifkontaktelektrode von einer Spannungsquelle 4 versorgt, wobei die überlagerte Wechselspannung (Vac + Vdc) die folgende Form aufweist:
Wechselspannung: 2,0 kVpp, 1500 Hz,
Gleichspannung: entsprechend einem Zielwert für das Aufladepotential. Dadurch wird der Außenumfang der lichtempfindlichen Trommel 1 durch einen Wechselstrom-Aufladevorgang gleichmäßig auf den Potentialzielwert aufgeladen.
Es wurden der Geräuschpegel der Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel und einer herkömmlichen, im Innern festen Aufladewalze gemessen.
Das Beispiel der herkömmlichen Aufladewalze 2 wies die folgenden Spezifikationen auf:
Metallkern 2a: 6 mm Durchmesser, 260 mm Länge und aus einem Rundstab aus rostfreiem Stahl hergestellt,
Gummiwalze 2r: fester leitfähiger EPDM-Gummi mit darin dispergiertem Kohlenstoff und einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10&sup5; Ωcm, einer Schichtdicke von 2,8 mm und einer Länge von 230 mm,
Gewicht der Aufladewalze: 120 g.
Die Asker-C-Härte der Aufladewalze betrug 62 Grad.
Die Kontaktaufladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde in eine schalltote Kammer gesetzt und das Aufladegeräusch unter dem vorstehend beschriebenen Spannungsanlegen gemessen. Die Messungen erfolgten gemäß dem Paragraphen 6 der ISO 7779. Die Ergebnisse ergaben, daß das Aufladegeräusch bei der herkömmlichen eine Einheit bildenden festen Aufladewalze 68 dB und das der Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel nur 41 dB betrug. Die das Aufladegeräusch verringernde Wirkung kann unabhängig davon erzielt werden, ob die Zellen des Schaumstoffmaterials geschlossen oder offen sind.
Die Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde in einen Laserdrucker eingebaut, und in einer Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (32,5ºC, 90%) wurde mit Hinsicht auf die Bilderzeugung ein Beanspruchungsprobelauf bis zu 6000 A4-Blättern durchgeführt. Daraufhin wurde kein Schmelzen von Toner auf der Oberfläche der Aufladewalze beobachtet, und eine fehlerhafte Bildqualität infolge einer fehlerhaften Aufladung trat nicht auf.
Wie aus dem Vorstehenden hervorgeht, kann das Aufladegeräusch ausreichend vermindert werden, falls die Asker-C- Härte nicht höher als 55 Grad und die IRHD-Härte nicht höher als 80 Grad ist. Dadurch kann überdies das Tonerschmelzen auf der Oberfläche der Aufladewalze vermieden werden, ohne daß störende Geräusche auftreten. Außerdem kann ein Bild mit hoher Qualität bereitgestellt werden.

Ausführungsbeispiel 2

Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Aufladewalze 2 das elektrisch leitende Schaumstoffelement 2b, darauf einen Schlauch 2c mit einem mittelhohen Widerstand, darauf eine leitende Schicht und darauf eine Schicht 2e mit einem mittelhohen Widerstand und eine Schutzschicht 2f. Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht einer Aufladewalze gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Die Schutzschicht 2f auf der Schicht 2e mit mittelhohem Widerstand wird unter Berücksichtigung der Beziehung zu der Oberflächenschicht der lichtempfindlichen Trommel 1 derart ausgewählt, daß eine Verunreinigung der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Aufladewalze 2 vermieden werden kann. Beispiele für das Material der Schutzschicht schließen Harzmaterialien wie N-Methoxymethylnylon, Polyvinylbutyralharz, Polyvinylchloridharz, Polyvinylalkoholharz, Ethylenvinylacetatharz, Polyurethanharz, Acrylharz oder dergleichen mit einem darin dispergierten elektrisch leitenden Pulver ein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde N-Methoxymethylnylon mit dispergiertem Kohlenstoff verwendet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich, wie in Fig. 9 gezeigt ist, an jedem Längsende des Schlauchs 2c ein Verjüngungsabschnitt 2c'.
Wenn das Schaumstoffmaterial in einem Schlauch ohne die Verjüngungen 2c' aufgeschäumt wird (Fig. 4), ist der sich aus dem Aufschäumen des Aufschäummaterials ergebende Druck an den Endabschnitten deutlich niedriger als in dem in Längsrichtung zentralen Abschnitt des Schlauchs 2c. Der Grund dafür ist wie folgt. In dem in Längsrichtung zentralen Abschnitt des Schlauchs 2c findet das Aufschäumen in einem praktisch geschlossen Raum statt. An den Endabschnitten dagegen ist er nicht geschlossen, und daher ist dort der Aufschäumdruck in dem Schlauch verringert. Das durch den niedrigen Aufschäumdruck erzeugte Schaumstoffmaterial hat die Tendenz, in dem Material größere Zellen auszubilden, was zu einer geringeren Härte des Schaumstoffmaterials und daher zu einem höheren spezifischen Durchgangswiderstand führt.
Durch die Maßnahme der Verjüngung 2c' an jedem Längsendabschnitt des Schlauchs 2c wird die Öffnung verkleinert, wodurch das Entweichen des Aufschäummaterials verhindert und durch die Innenwände der Verjüngung 2c' für einen Druck gesorgt wird, der das Material zu dem in Längsrichtung zentralen Abschnitt hindrängt. Indem das Material in einem Schlauch 2c aufgeschäumt wird, der derartige Verjüngungen 2c' an den entgegengesetzten Enden aufweist, kann für einen Aufschäumdruck gesorgt werden, der in dem zentralen Abschnitt und an den Endabschnitten im wesentlichen gleichmäßig ist, weswegen die Größen der Zellen in dem Schaumstoffmaterial entlang der gesamten Länge gleichmäßig sind. Sind die Größen der innen liegenden Zellen gleichmäßig, sind ebenso die Härte und die spezifischen Durchgangswiderstände gleichmäßig. Indem die lichtempfindliche Trommel unter Verwendung des auf diese Weise hergestellten Aufladeelements aufgeladen wird, wird das Oberflächenpotential der lichtempfindlichen Trommel gleichmäßig ausgebildet, und daher können gute Bilder ohne eine Aufladungsungleichmäßigkeit bereitgestellt werden.
Fig. 10 zeigt Ergebnisse von Versuchen, die durchgeführt wurden, um den geeigneten Bereich für den sich verjüngenden Abschnitt zu bestimmen. Die Größe des sich verjüngenden Abschnitts 2c' ist als das Verhältnis der Querschnittsfläche der Endöffnung zu der Querschnittsfläche des Schlauchs 2c an seinem in Längsrichtung zentralen Abschnitt sowie als ein Winkel α (Fig. 9) des sich verjüngenden Abschnitts 2c' bezüglich der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel dargestellt. Als Auswirkungen dessen wurden die Härte und der spezifische Durchgangswiderstand des Schaumstoffelements 2c an den Längsendabschnitten des Schlauchs 2c gemessen und die Bildqualitäten bewertet. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, können gleichmäßige Bilder bereitgestellt werden, falls die Öffnungsfläche an dem Ende nicht mehr als 90%, vorzugsweise nicht mehr als 80%, der Querschnittsfläche im zentralen Teil beträgt. Dadurch sind die Härte und der spezifische Durchgangswiderstand des Schaumstoffmaterials 2b in Längs- und in Umfangsrichtung gleichmäßig, so daß eine noch besser stabilisierte Aufladung ermöglicht wird. Bezüglich des Winkels α ergibt sich für einen Winkel mit weniger als 5 Grad keine Gleichmäßigkeit, und er sollte vorzugsweise nicht kleiner als 20 Grad sein, damit die Härte und der spezifische Durchgangswiderstand des Schaumstoffmaterials 2b in Längs- und in Umfangsrichtung gleichmäßig sind, wobei eine noch besser stabilisierte Aufladung ermöglicht wird.
Die Spezifikationen gemäß diesem Ausführungsbeispiel waren wie folgt:
Schaumstoffelement 2b: aufgeschäumter Epichlorhydringummi mit darin dispergiertem Kohlenstoff und mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10²-10&sup6; Ωcm, einer Schichtdicke von 2,5 mm und einer Länge von 230 mm,
Schlauch 2c: thermoplastisches Polyester-Urethan- Elastomer mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10³-10&sup9; Ωcm und einer Schichtdicke von 250 um,
elektrisch leitende Schicht 2d: N-Methoxymethylnylon, in dem ein leitendes Pulver wie Kohlenstoff oder Zinnoxid oder dergleichen dispergiert ist, mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10¹-10&sup6; Ωcm und einer Schichtdicke von 10 um,
Schicht mit mittelhohem Widerstand 2e: Epichlorhydringummi mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10&sup7;- 10¹&sup0; Ωcm und einer Schichtdicke von 200 um;
Schutzschicht 2f: N-Methoxymethylnylon mit einem spezifischen Durchgangswiderstand von 10&sup7;-10¹² Ωcm und einer Schichtdicke von 5 um,
Gewicht der Aufladewalze 2: 70 g.
Die Asker-C-Härte der Aufladewalze 2 betrug 48 Grad und die Wallace-Härte 75 Grad.
Unter Verwendung der Aufladewalze 2 wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 das Aufladegeräusch erzeugt und wurde der Bilderzeugungsprobelauf unter der Bedingung mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit durchgeführt. Das gemessene Aufladegeräusch betrug nur 44 dB. Bei dem Bilderzeugungsprobelauf trat kein Tonerschmelzen auf der Oberfläche der Aufladewalze 2 auf, weswegen die erzeugten Bilder wie beim Ausführungsbeispiel 1 zufriedenstellend waren.

Ausführungsbeispiel 3

Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde eine ähnliche Aufladewalze 2 wie bei Ausführungsbeispiel 2 verwendet, jedoch wurde die Zugspannung des Schlauchs 2c geändert und eine plastische Verformung (bleibende Verformung bei Ermüdung) überprüft.
Da die Aufladewalze 2 gegen die lichtempfindliche Trommel 1 gepreßt wird, nimmt ihre Verformung mit zunehmender Weichheit des Schaumstoffelements 2b der Aufladewalze 2 zu. Falls die Aufladewalze nicht wieder in ihre Ausgangsform zurückfindet, erfolgt die Drehung der Aufladewalze aufgrund der bleibenden Verformung ungleichmäßig, was zu einer fehlerhaften Aufladung oder unscharfen Bildern führt.
Da die Aufladewalze 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit einem das Schaumstoffelement 2b bedeckenden Schlauch 2c versehen ist, tritt die plastische Verformung nicht leicht auf, wobei diese von der Zugspannung des Schlauchs 2c abhängt. Diese Ergebnisse wurden über Experimente ermittelt.
Das Ermüdungsmaß der Aufladewalze wurde für unterschiedliche Zugspannungen des Schlauchs 2c bei der Aufladewalze 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemessen. Fig. 11 zeigt die Ergebnisse mit einer Bewertung der Bilder.
Die Zugspannung wurde auf die folgende Weise gemessen. Es fand ein Prüfmaterial aus dem gleichen Material wie dem Schlauch Verwendung, das eine Dicke von 0,2 mm und eine Breite von 10 mm aufwies. Es wurde in einem Abstand von 50 mm gezogen. Die Messung erfolgte unter Verwendung einer Zugversuchsvorrichtung. Die Ziehgeschwindigkeit betrug konstante 50 mm/min. Die Belastung wurde zu dem Zeitpunkt abgelesen, an dem die Dehnung 100% erreichte (F100). Durch diesen Wert, geteilt durch die Querschnittsfläche, ist die Zugspannung M100 definiert, d. h.
M100 (kgf/cm) = F100 (kgf)/Querschnittsfläche des Materials (cm²) (1)
Als Meßgröße für das Ermüdungsmaß wurde der Außendurchmesser (D1) der Aufladewalze 2 gemessen und die Aufladewalze mit einem Gesamtdruck von 1000 g gegen die lichtempfindliche Trommel 1 gepreßt. Sie wurden einen Monat lang in einer Umgebung mit 40ºC und 95% Luftfeuchtigkeit stehengelassen. Danach wurde wie in Fig. 12 gezeigt der Durchmesser D2 gemessen. Das Ermüdungsmaß ist durch (D1-D2) definiert.
Aus den Versuchsergebnissen geht hervor, daß das Ermüdungsmaß der Aufladewalze 2 mit zunehmender Zugspannung M100 des Schlauchs 2c abnimmt. Das liegt daran, daß ein Schlauch 2c mit hoher Zugspannung oder großer Festigkeit bereitgestellt ist und daher die Kraft, die sich durch das Anpressen der Aufladewalze 2 gegen die lichtempfindliche Trommel 1 ergibt, in dem Schlauch 2c großflächig verteilt wird, so daß eine lokale Verformung der Aufladewalze 2 am Kontaktabschnitt verringert wird. Mit der Abnahme des Ermüdungsmaßes kann entsprechend die fehlerhafte Aufladung oder Bildunschärfe verringert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt das Ermüdungsmaß, das nicht zu einer fehlerhaften Bilderzeugung führt, 0,2 mm oder weniger, wobei die Zugspannung M100 des Schlauchs 2c, die dies erfüllt, 100 kgf/cm oder mehr beträgt.
Indern für den Schlauch 2c wie beschrieben das Material mit einer Zugspannung M100 von nicht weniger als 100 kgf/cm² verwendet wird, kann die Aufladewalze 2 ein geringes Ermüdungsmaß und eine gute Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, weswegen das Aufladegeräusch ausreichend vermindert werden kann. Darüber hinaus kann die fehlerhafte Aufladung verhindert werden.

Ausführungsbeispiel 4

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Aufladewalze 2 hergestellt, indem ein Schäummaterial aufgeschäumt wird, wie im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde. In diesem Fall besteht für die Luft keine Möglichkeit, an der Grenzfläche zum Schlauch zu entweichen, woraufhin die Luft als eine große Anzahl von Blasen zurückbleibt, die nachstehend "Hohlräume" genannt werden. Dies ist anhand der äußeren Erscheinung nicht zu erkennen. Jedoch wurde folgendes festgestellt. Wenn sich dieses Aufladeelement mit der lichtempfindlichen Trommel in Kontakt befindet und sich die lichtempfindliche Trommel dreht, gelangt verbliebener Toner, der nicht durch die Reinigungsklinge entfernt wurde, zwischen dem Aufladeelement und der lichtempfindlichen Trommel hinein, wobei der verbliebene Toner in den Hohlräumen zurückbleiben kann, was eine fehlerhafte Aufladung und schwarze Punkte in dem Bild zur Folge hat.
Es ist möglich, die Hohlräume durch Abschleifen der elastischen Oberfläche des Schaumstoffmaterials zu entfernen. Jedoch tritt dann die Schwierigkeit auf, daß die Geradheit in Längsrichtung nur schwer aufrechtzuerhalten ist, und darüber hinaus sind die Herstellungskosten höher. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Schaumstoffmaterial an seiner Oberfläche mit einer eine Einheit bildenden hautförmigen Schicht versehen, weswegen die Zellen des Schaumstoffmaterials nicht nach außen freiliegen. Der Hohlraum unterscheidet sich in dieser Hinsicht von einer Zelle.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden bei der Aufladewalze 2 mit dem Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durch Aufschäumen verschiedene Konfigurationen von Hohlräumen 2g ausgebildet, und es wurden Beanspruchungsprobeläufe durchgeführt, um nach 10000 Blättern die Bildqualität, eingeschlossen einer fehlerhaften Aufladung, zu bewerten.
Im Fall von Fig. 13 wiesen die Hohlräume 2g eine im wesentlichen kreisförmige Konfiguration auf. Fig. 14 zeigt die Versuchsergebnisse. Aus dieser Figur geht hervor, daß die fehlerhafte Aufladung eher von dem Außendurchmesser als von der Tiefe der Hohlräume 2g abhängt. Des weiteren geht daraus hervor, daß keine fehlerhafte Aufladung auftritt, falls der Außendurchmesser nicht mehr als 5 mm beträgt.
Anschließend erfolgten die Untersuchungen für den Fall, daß die Hohlräume 2g oval waren, wobei sich die längere Seite in Umfangsrichtung der Aufladewalze befand. In Fig. 15 ist ein Beispiel für derartige Hohlräume gezeigt.
Die Innenfläche des Schlauchs 2c wurde mit Sandpapier willkürlich in Umfangs- und in Längsrichtung aufgerauht. Ein leitender Gummi als Material des Schaumstoffmaterials 2b und der Metallkern 2a wurden eingeführt und ein eine Baueinheit ausbildendes Aufschäumen durchgeführt, wodurch die in Umfangsrichtung längeren Hohlräume 2g erzeugt wurden. Es ist an dieser Stelle hinzuzufügen, daß wenn das Aufrauhen lediglich in Umfangsrichtung erfolgt, sich das Entweichen der Luft nur über die Umfangsrichtung erstreckt, woraufhin sich die Hohlräume 2g um den gesamten Umfang herum erstrecken.
Fig. 16 zeigt die Wechselbeziehung zwischen dem Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g und der Bildbewertung. Im Fall der ovalen Hohlräume 2g mit der längeren Achse in Umfangsrichtung trat die fehlerhafte Aufladung nicht auf, falls der Maximaldurchmesser nicht größer als 5 mm war.
Darüber hinaus wurden Untersuchungen für den Fall von Hohlräumen 2g mit einer ovalen Konfiguration durchgeführt, bei der sich die längere Seite in Längsrichtung der Aufladewalze befand. In Fig. 17 ist ein Beispiel für derartige Hohlräume 2g gezeigt.
An der Innenfläche des Schlauchs 2c wurden in Längsrichtung etwa 150 Rinnen mit einer Höhe von 0,3 mm ausgebildet. Es wurden der Metallkern 2a und ein leitender Gummi als Material für das Schaumstoffmaterial 2b eingeführt und das eine Baueinheit ausbildende Aufschäumen durchgeführt, wodurch die in Längsrichtung langen Hohlräume 2g ausgebildet wurden.
Fig. 18 zeigt die Beziehung zwischen dem Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g und der Bildbewertung. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel trat die fehlerhafte Aufladung nicht auf, falls die Länge der längeren Seite des Hohlraums 2g nicht mehr als etwa 7 mm betrug.
Daraus geht hervor, daß die fehlerhafte Aufladung leichter auftritt, wenn die Hohlräume 2g in Umfangsrichtung länger sind.
Vorstehend wurden drei Hohlraumkonfigurationen untersucht, woraufhin in allen Fällen zufriedenstellende Bilder bereitgestellt werden konnten, falls der Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g kleiner als 5 mm war.
Es wurden die Dicke und die Härte des Schlauchs 2c der Aufladewalze 2 verändert und Untersuchungen zur Wechselbeziehung zwischen den Hohlräumen und dem Bild durchgeführt.
Fig. 19 und Fig. 20 zeigen die Beziehung zwischen dem Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g und der fehlerhaften Aufladung, wenn die Dicke und die Härte des Schlauchs 2c verändert werden. In der Figur bezeichnet "o" ein zufriedenstellendes Bild, und "x" bezeichnet das Auftreten einer fehlerhaften Aufladung.
Die Aufladewalze 2, die mit Bezug auf Fig. 19 Verwendung fand, war ähnlich der gemäß Ausführungsbeispiel 2. Ihre Härte betrug etwa 40 Grad (IRHD), und die Dicke des Schlauchs 2c wurde geändert. Hinsichtlich der Dicke des Schlauchs 2c ist es aufgrund der Stabilität bei der Herstellung des Schlauchs 2c schwer, einen dünnen Schlauch 2c mit einer Dicke von 0,15 mm oder weniger herzustellen. Vom Standpunkt des Aufladegeräuschs ist der Schlauch nicht geeignet, falls seine Dicke 0,3 mm oder mehr beträgt. Aus diesem Grund wurde die Beziehung zwischen dem maximalen Hohlraumdurchmesser und dem Bild im Bereich von 0,15 mm- 0,30 mm für den Schlauch untersucht. Wie aus der Figur hervorgeht, können zufriedenstellende Bilder bereitgestellt werden, falls der Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g ungeachtet der Dicke des Schlauchs 2c nicht mehr als 5 mm beträgt.
Die in Bezug zu Fig. 20 stehende Aufladewalze 2 war ähnlich der gemäß Ausführungsbeispiel 2, wobei die Dicke des Schlauchs 2c etwa 0,25 mm betrug. Die der Internationalen Gummihärte (IRHD) entsprechende Härte wurde in einem Bereich zwischen etwa 30 Grad und etwa 50 Grad geändert. Es stellte sich heraus, daß der Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g für zufriedenstellende Bilder 5 mm betrug. Beträgt die Internationale Gummihärte des Schlauchs 2c weniger als 30 Grad, kann die Ermüdung der Aufladewalze, wenn das Gerät ohne Drehung der Aufladewalze oder des lichtempfindlichen Elements stehengelassen wird, nicht leicht rückgängig gemacht werden, was eine fehlerhafte Aufladung zur Folge haben kann. Daher ist es vorzuziehen, daß die Internationale Gummihärte (IRHD) nicht weniger als 30 Grad beträgt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, beträgt der Maximaldurchmesser der Hohlräume 2g vorzugsweise nicht mehr als 5 mm, um zufriedenstellende Bilder bereitzustellen. Die Vorteile sind insbesondere dann beachtlich, wenn die Dicke des Schlauchs nicht weniger als 0,15 mm und nicht mehr als 0,3 mm oder die IRHD-Härte der Aufladewalze 2 nicht mehr als 30 Grad beträgt. Die Bereiche sind vom Standpunkt der Herstellung der Aufladewalze 2 praxisgerecht. Um eine stabilisierte Herstellung des Schlauchs 2c zu erlauben und das Problem des Aufladegeräuschs beim Anlegen einer Wechselspannung zu vermeiden, ist der vorstehend angegebene Bereich der am besten geeignete.
Darüber hinaus sind Kombinationen der Ausführungsbeispiele 1-4 möglich. Insbesondere ist es wünschenswert, daß die Asker-C-Härte der Oberfläche des Aufladeelements 55 Grad oder weniger beträgt, die IRHD-Härte 80 Grad oder weniger beträgt, die Zugspannung bei Dehnung des Schlauchelements um 100% 100 kgf/cm² oder mehr beträgt und der Maximaldurchmesser der Hohlräume in der Außenfläche des Schaumstoffelements 5 mm oder weniger beträgt.
Es folgt nun eine Beschreibung eines Beispiels, bei dem die Aufladeelemente gemäß den Ausführungsbeispielen 1-4 in eine Verfahrenskartusche eingebaut sind, die herausnehmbar in ein Bilderzeugungsgerät eingesetzt werden kann, wobei das Bildtrageelement durch das Aufladeelement aufgeladen wird.
Bei der Verfahrenskartusche für ein Bilderzeugungsgerät wird ein Aufladeelement gemäß einem beliebigen dieser Ausführungsbeispiele als Aufladeelement zur Aufladung des Bildtrage elements verwendet. Fig. 21 zeigt einen Aufbau der Verfahrenskartusche.
Die Verfahrenskartusche umfaßt ein elektrofotografisches lichtempfindliches Element in Form einer drehbaren Trommel als einem Bildtrageelement, eine Aufladewalze 2 als ein Kontaktaufladeelement, eine Entwicklungsvorrichtung 6 und eine Reinigungsvorrichtung 9 (vier Verfahrenseinrichtungen). Allerdings kann die Verfahrenskartusche auch nur das lichtempfindliche Element 1 und das Aufladeelement 2 enthalten.
Die Aufladewalze 2 entspricht einer beliebigen Aufladewalze gemäß den Ausführungsbeispielen 1, 2, 3 oder 4.
Die Entwicklungsvorrichtung 6 umfaßt eine Entwicklungshülse 60, einen Entwickler (Toner) 61 und eine Entwicklungslamelle zur Aufbringung des Entwicklers auf die Entwicklungshülse 60 mit einer gleichmäßigen Dicke.
Die Reinigungsvorrichtung 9 weist eine Reinigungsklinge 90 auf.
Mit der Bezugszahl 11 ist ein Trommelverschluß bezeichnet, wobei dieser von der durch die durchgezogene Linie gekennzeichneten Schließposition aus zu der durch die unterbrochene Linie gekennzeichneten Öffnungsposition hin geöffnet werden kann. Wenn die Verfahrenskartusche aus der Hauptbaueinheit des (nicht dargestellten) Bilderzeugungsgeräts herausgenommen wird, befindet sich der Verschluß in der durch die durchgezogene Linie gekennzeichneten Schließposition und schützt die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel, indem er die freiliegende Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 bedeckt.
Wenn die Verfahrenskartusche in die Hauptbaueinheit des Bilderzeugungsgeräts eingesetzt ist, wird der Verschluß 11 wie durch die unterbrochene Linie gekennzeichnet geöffnet, oder der Verschluß 11 wird während des Einsetzens der Verfahrenskartusche selbsttätig geöffnet. Ist die Verfahrenskartusche richtig eingesetzt, befindet sich der freiliegende Abschnitt der lichtempfindlichen Trommel 1 in Preßkontakt mit einer Übertragungswalze 8 in der Hauptbaueinheit des Bilderzeugungsgeräts.
Die Verfahrenskartusche ist mit der Hauptbaueinheit des Bilderzeugungsgeräts mechanisch und elektrisch verbunden, wodurch die lichtempfindliche Trommel 1, die Entwicklungshülse 60 und dergleichen durch den Antriebsmechanismus in der Hauptbaueinheit des Bilderzeugungsgeräts betrieben werden können. Darüber hinaus werden über Elektroden von der Spannungsquelle (Stromkreis) in der Hauptbaueinheit aus die Aufladevorspannung an die Aufladewalze 2 und die Entwicklungsvorspannung an die Entwicklungshülse 60 oder dergleichen angelegt. Dadurch wird ein Bilderzeugungsbetrieb ermöglicht.
Mit der Bezugszahl 5 ist ein Laserstrahl bezeichnet, der von einer (nicht dargestellten) Laserabtastvorrichtung in der Hauptbaueinheit eingeleitet und in die Verfahrenskartusche auf die Oberfläche der sich drehenden lichtempfindlichen Trommel 1 projiziert wird und diese abtastet.
Da die Einrichtung für den Aufladevorgang nicht in der Laserdrucker-Hauptbaueinheit befestigt ist, sondern zusammen mit der Verfahrenskartusche in diese herausnehmbar eingesetzt werden kann, pflanzen sich die durch das Gegeneinanderschlagen der Aufladewalze und der lichtempfindlichen Trommel erzeugten Schwingungen über die gesamte Verfahrenskartusche fort, weswegen das Aufladegeräusch verstärkt wird. Daher werden die schlagenden Aufladegeräusche, die eines der der Erfindung zugrunde liegenden Probleme sind, verstärkt, was ein als noch störender empfundenes Geräusch zur Folge hat. Bei einer Verwendung der Aufladewalze mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau kann das Aufladegeräusch selbst dann deutlich unterdrückt werden, wenn eine oszillierende Spannung angelegt wird, weswegen das Aufladegeräusch nicht stark sein kann. Darüber hinaus kann eine kompakte Verfahrenskartusche mit hoher Bildqualität und ohne fehlerhafte Aufladung oder dergleichen bereitgestellt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann erfindungsgemäß das Aufladegeräusch in ausreichendem Maße vermindert und das Schmelzen des Toners auf der Oberfläche des Aufladeelements verhindert werden.
Darüber hinaus weist die Aufladewalze eine geringe Ermüdung und eine zufriedenstellende Oberflächenbeschaffenheit auf, so daß das Auftreten der fehlerhaften Aufladung verhindert werden kann.
Des weiteren kann das Zurückbleiben (Stagnation) des Toners unterdrückt werden, weswegen eine fehlerhafte Aufladung vermieden werden kann.
Somit kann ein Bilderzeugungsgerät bereitgestellt werden, das ein Bild mit recht hoher Qualität zur Verfügung stellen kann.
Die an das Aufladeelement angelegte Spannung ist vorzugsweise eine Spannung mit einer sich periodisch ändernden Spannungshöhe, wobei die Wellenform der oszillierenden Spannung eine Sinuswelle, eine dreieckförmige Welle, eine rechteckförmige Welle oder dergleichen sein kann. Die oszillierende Spannung kann eine Kombination aus einer Gleichspannung und einer Wechselspannung sein, die durch Ein- und Ausschalten einer Gleichspannung bereitgestellt wird. Um eine punktförmige Ungleichmäßigkeit bei der Aufladung des aufzuladenden Elements zu verhindern, ist der Spitze-Spitze-Spannungswert der oszillierenden Spannung vorzugsweise nicht kleiner als das Zweifache der Aufladungsstartspannung des aufzuladenden Elements. Die Aufladungsstartspannung ist eine Gleichspannung, wenn die Aufladung des aufzuladenden Elements bei Anlegung lediglich einer Gleichspannung zwischen dem Aufladeelement und dem aufzuladenden Element beginnt und allmählich erhöht wird.
Auch wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf die offenbarten Aufbaubeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt und ist diese Patentanmeldung bestrebt, jegliche in den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche fallenden Abwandlungen und Änderungen abzudecken.

Claims

1. Aufladeelement zur Aufladung eines aufzuladenden Elements, mit

einem Trägerelement,

einem oberflächenelastischen Element, das von dem Trägerelement getragen wird, wobei das elastische Element ein Schaumstoffelement und außerhalb des Schaumstoffelements eine Überzugsschicht in Form eines Schlauchs umfaßt,

wobei die Zugspannung des Schlauchs bei einer Dehnung um 100% nicht weniger als 100 kgf/cm² beträgt.

2. Element nach Anspruch 1, wobei der Schlauch aus Urethanharz, Polyesterharz, Polyethylenharz, TFA-Harz (Perfluoralkoxy), FEP, PTFE (Polytetrafluorethylenharz) oder einem synthetischen Gummi wie zum Beispiel EPDM, Styrol-Butadien- Gummi oder dergleichen besteht, in dem elektrisch leitende Teilchen dispergiert sind.

3. Element nach Anspruch 2, wobei die in dem Harz des Schlauchs dispergierten leitenden Teilchen aus Kohlenstoff, Zinnoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder dergleichen gewählt sind.

4. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schlauch aus Polyester-Polyurethan-Harz besteht, das dispergierten Kohlenstoff enthält.

5. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schlauch eine Dicke von 0,15-0,3 mm aufweist.

6. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schlauch einen spezifischen Durchgangswiderstand von etwa 10³-10&sup9; Ωcm aufweist.

7. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufladeelement mit einer Spannung versorgt werden kann.

8. Element nach Anspruch 7, wobei die Spannung eine oszillierende Spannung ist.

9. Element nach Anspruch 8, wobei die Spannung in Form einer von einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannung vorliegt.

10. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Überzugsschicht einen spezifischen Durchgangswiderstand aufweist, der größer als der des Schaumstoffelements ist.

11. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Überzugsschicht außerhalb des Schlauchs eine leitende Schicht und eine Widerstandsschicht in dieser Reihenfolge umfaßt.

12. Element nach Anspruch 11, wobei die leitende Schicht einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10¹-10&sup6; Ωcm aufweist.

13. Element nach Anspruch 11 oder 12, wobei die leitende Schicht eine Schichtdicke von etwa 10 um aufweist.

14. Element nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die leitende Schicht aus Nylon besteht, das dispergierten Kohlenstoff oder Zinnoxid enthält.

15. Element nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Widerstandsschicht einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10&sup7;-10¹&sup0; Ωcm aufweist.

16. Element nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die Widerstandsschicht eine Dicke von etwa 200 um aufweist.

17. Element nach einem der Ansprüche 11 bis 16 mit zudem einer Schutzschicht.

18. Element nach Anspruch 17, wobei die Schutzschicht einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10&sup7;-10¹² Ωcm aufweist.

19. Element nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Schutzschicht eine Dicke von etwa 5 um aufweist.

20. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaumstoffelement einen spezifischen Durchgangswiderstand von 10²-10&sup6; Ωcm aufweist.

21. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Schaumstoffelement ein aufgeschäumter Polyurethangummi oder ein aufgeschäumter Epichlorhydringummi ist, der dispergierten Kohlenstoff enthält.

22. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Schaumstoffschicht eine Dicke von etwa 2,5 mm aufweist.

23. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Zugspannung des Schlauchs bei einer Dehnung um 100% nicht weniger als 100 kgf/cm² beträgt.

24. Element nach nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Maximaldurchmesser von Hohlräumen, die in der Oberfläche des an den Schlauch angrenzenden Schaumstoffelements ausgebildet sind, nicht mehr als 5 mm beträgt.

25. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schlauch zu einem seiner Längsenden hin mit einem sich nach innen verjüngenden Abschnitt versehen ist.

26. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufladeelement in Form einer Walze vorliegt.

27. Element nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aufladeelement mit einem aufzuladenden Element in Kontakt gebracht werden kann, um das aufzuladende Element aufzuladen.

28. Aufladevorrichtung zur Aufladung eines aufzuladenden elektrofotografischen Elements, mit

einem Aufladeelement, das mit dem aufzuladenden elektrofotografischen Element zur Aufladung desselben in Kontakt gebracht werden kann, wobei das Aufladeelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche definiert ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28 mit einer Einrichtung zur Zuführung einer oszillierenden Spannung an das Aufladeelement.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Einrichtung zur Zuführung einer von einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannung eingerichtet ist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Einrichtung zur Zuführung einer mit einer Frequenz von bis zu 1500 Hz oszillierenden Spannung eingerichtet ist.

32. Bilderzeugungsgerät mit einem lichtempfindlichen Element und einer Aufladevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 28 bis 31, deren Aufladeelement sich in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element befindet.

33. Verfahrenskartusche, die herausnehmbar in ein Bilderzeugungsgerät eingesetzt werden kann, mit

einem aufzuladenden Element, das ein Bild tragen kann,

einem Aufladeelement, das zur Aufladung des aufzuladenden Elements mit dem aufzuladenden Element in Kontakt gebracht werden kann, wobei von einer Spannungsquelle einer Hauptbaueinheit des Geräts aus zwischen dem Aufladeelement und dem aufzuladenden Element eine Spannung angelegt werden kann und das Aufladeelement gemäß einem der Ansprüche 1-27 definiert ist.

34. Verfahrenskartusche nach Anspruch 33, wobei das aufzuladende Element ein elektrofotografisches lichtempfindliches Element ist.

35. Verfahrenskartusche nach Anspruch 34 mit einer Entwicklungsvorrichtung zur Entwicklung des elektrofotografischen lichtempfindlichen Elements.