DE69125406T2

DE69125406T2 - Aufladegerät

Info

Publication number: DE69125406T2
Application number: DE69125406T
Authority: DE
Inventors: Norihisa Hoshika
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2011-01-25
Also published as: EP0439168B1; EP0439168A3; DE69125406D1; EP0439168A2; US5357322A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufladegerät zum Aufladen eines beweglichen, fotoempfindlichen Elementes, wie es z.B. in einem fotoelektrischen Kopierer oder einem Laserdrucker verwendetet wird, durch Berühren eines Aufladeelementes, an dem eine äußere Spannung angelegt ist.
Was das gleichmäßige Aufladen der Oberfläche eines Bildträgerelementes betrifft, z.B. eines fotoempfindlichen Elemen tes oder eines dielektrischen Elementes, das in einem Bilderzeugungsgerät, z.B. einem Kopierer oder einem Aufzeichnungsgerät verwendet wird, so kommt meistens ein Corotron oder Scorotron, die gleichmäßige Ladeeigenschaften aufweisen, oder ein anderes Koronaentladegeräte zum Einsatz.
Die Koronaentladegeräte weisen zahlreiche Nachteile auf. Sie erfordern eine Hochspannungsquelle, die sehr teuer ist. Sie benötigen selbst einen großen Raum und weiteren Raum als Schutzraum für die Hochspannungsquelle. Sie erzeugen relativ große Mengen Ozon oder Koronaprodukte. Um die genannten Nachteile zu kompensieren, werden weitere Vorrichtungen und Mechanismen benötigt, die das Gerät sperrig und teuer machen.
Demzufolge wurde kürzlich ein Berührungsaufladegerät anstelle des Koronaentladegerätes vorgestellt.
Das Berührungsaufladegerät ist so konstruiert, daß ein leitendes Grundbauelement (Berührungsaufladeelement) von einer Stromquelle mit einer Spannung (z.B. eine Gleichsspannung von etwa 1 - 2 kV oder eine durch Gleichspannung beeinflußte Wechselspannung) gespeist und mit dem Bildträgerelement (das auf zuladende Bauelement), in Berührung gebracht wird, um die Oberfläche des Bildträgerelementes auf das gewünschte Niveau auf zuladen. Dieses leitende Grundbauelement ist eine Rolle (japanisches Offenlegungsschrift Nr. JP-A-56-91 253), eine Lamelle (japanische Offenlegungsschriften Nr. JP-A-56-104349 und JP-A-60-147756), ein Auflade-Reinigungs- Element (japanisches Offenlegungsschrift Nr. JP-A-56-1651 66) oder ein Element ähnlicher Konfiguration.
Wenn jedoch das Bildträgerelement, d.h. das fotoempfindliche Element einen Defekt (Oberflächenfehler des aufzuladenden Elementes) aufweist, findet beim Berührungsaufladesystem zwischen den mit einer Spannung gespeisten und am Bildträgerelement anliegenden Berührungsaufladeelementen und dem Defekt des Bildträgerelementes leicht eine Funkenentladung statt. Wenn eine solche Entladung stattfindet, wird die elektrische Ladung nicht auf der gesamten Berührungsfläche zwischen dem Aufladeelement und dem fotoempfindlichen Element, einschließlich Defektstelle, aufgebracht (lokale Ladungslücke).
Um dieses Problem zu vermeiden, ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. JP-A-1-93760, die die gleiche Priorität wie das Dokument EP-A-0 308 185 hat, und die auf den Rechtsnachfolger dieser Anmeldung übertragen wurde, vorgeschlagen worden, das als Berührungsaufladeelement in Form einer Lamelle verwendete leitende Grundbauelement mft einer Widerstandsschicht aus einem Werkstoff oder aus mehreren Werkstoffen zu beschichten, dessen bzw. deren elektrischer Widerstand größer ist als die des leitenden Grundbauelementes an den Stellen, die auf das Bildträgerelement elektrostatischen Einfluß haben.
Die Aufladelamelle mit der auf der Oberfläche aufgebrachten elektrischen Widerstandsschicht ist effektiv. Bei ihrer Herstellung sind jedoch zahlreiche Einzelschritte erforderlich. Außerdem wird eine höhere Herstellungsgenauigkeit gefordert. Dadurch steigt der Preis der Aufladelamelle.
Das Dokument EP-A-O-308 185, das mit dem Dokument JP-A- 193760 eine gemeinsam Priorität hat, bezieht sich auf ein Aufladegerät zum Aufladen eines beweglichen Bauelementes, das ein das aufzuladende Bauelement berührendes Aufladeelement und eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Spannung auf das Aufladeelemet aufweist.
Um das Auftreten einer lokalen Ladungslücke zu verhindern, ist das Aufladeelement normalerweise mit einem Material mit hohem spezifischen Volumenwiderstand beschichtet. Wegen dieser Beschichtung wird die Herstellung eines solchen Aufladegerätes komplizierter und teurer.
Gemäß S.M. SZE "Physics of Semiconductor Devices", 2.Ausgabe, Seite 31 und A. Früling "Cours d'electricite", Seite 212 wird der spezifische Oberflächenwiderstand als Verhältnis von spezifischem Volumenwiderstand und Schichtdicke ausgedrückt. Diese Gleichung gilt jedoch nur, wenn der spezifische Volumenwiderstand im gesamten Material homogen ist, was aber nicht immer zutrifft. Demzufolge muß der Oberflächenwiderstand sich nicht im direkten Verhältnis zum spezifischen Volumenwiderstand verändern.
Gemäß JIS (japanischer Industriestandard K 6911) ergibt sich der spezifische Oberflächenwiderstand aus dem Verhältnis von Potentialsteigung in Richtung parallel zum Strom entlang der Materialoberfläche und Strom pro Breite dieser Oberfläche. Außerdem ist in diesem Standard folgendes Meßverfahren offenbart:
s = π(D + d)Rs/(D - d)
wobei s: spezifischer Oberflächenwiderstand
d: Außendurchmesser des Innenkreises der Oberflächenelektrode
D: Innendurchmesser der ringförmigen Oberflächenelektrode
Rs: Oberflächenwiderstand, ausgedrückt als Verhältnis der zwischen den beiden Elektroden auf der Materialoberfläche aufgebrachten Gleichspannung und dem durch die Oberflächenschicht fließenden Strom.
Bei Verwendung eines Aufladeelementes in Form einer Lamelle tritt die aus dem Defekt des aufzuladenden Bauelementes resultierende Funkenentladung an zwei von der Berührungslinie zwischen dem auf zuladenden Bauelement 1 und der Kante der Aufladelamelle 30 entfernten Stellen auf, wie Figur 7 zeigt. In dieser Figur bezeichnet P einen Defekt im aufzuladenden Bauelement 1 und 5 die Funkenentladung.
Demzufolge muß bei einer Lamelle als Aufladeelement die Widerstandsschicht sowohl auf deren Berührungsfläche als auch auf deren Stirnfläche aufgetragen werden. Sollte der Versuch unternommen werden, die Widerstandsschicht auf der Stirnfläche und dem Kantenabschnitt aufzutragen, wird die Dicke der aus dem Widerstandsmaterial bestehenden Schicht an der Kante verringert. Um aber auch an der Kante die geforderte Minimaldicke zu gewährleisten, muß die gesamte Schichtdicke vergrößert werden, woraus eine Erhöhung der Anzahl der Beschichtungsschritte und mit steigender Dicke der Widerstandsschicht eine Verschlechterung der Aufladeeigenschaft resultiert.
Wenn an der leitenden Grundschicht ein Widerstandsblech (massiv) mit einer Dicke von über 100 µm befestigt wird, ist es in der Praxis schwierig, die Befestigung an der Kante mit hoher Genauigkeit vorzunehmen. In diesem Fall wäre es erforderlich, den Raum zwischen der Widerstandsschicht und der Kantenecke zu füllen. Das verursacht jedoch zusätzliche Herstellungsschwierigkeiten.
Figur 8 zeigt den Fall, bei dem die Widerstandsschicht an der Stirnfläche der Aufladelamelle 30 nicht aufgetragen wurde. Hier ist die Stirnfläche der Leiterbasis 31 dieser Aufladelamelle abgerundet, gekennzeichnet mit dem Bezugszeichen d, und deshalb die Leiterbasis an dieser Stelle nicht exponiert. In dieser Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 32 die Widerstandsschicht.
Demzufolge wird bei einer solchen Aufladelamelle der Abrundungsschritt notwendig und eine hohe Genauigkeit der Befestigung der Widerstandsschicht gefordert. Da in diesem Fall die Leiterbasis 31 der Lamelle an der Berührungsfläche eine geringe Dicke hat, ist außerdem der Berührungszustand instabil.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist demzufolge die Bereitstellung eines Aufladeelementes, das eine einfache Konstruktion aufweist und die Funkenentladung verhindert. Das wird erreicht bei einem Aufladegerät gemäß Anspruch 1 dieser Erfindung.
Durch Bestimmen geeigneter Werte für den spezifischen Volumenwiderstand und den spezifischen Oberflächenwiderstand kann die Funkenentladung ohne zusätzliche Maßnahmen verhindert werden. Das ist bei einem Aufladeelement in Form einer Aufladelamelle von Vorteil, da das Beschichten der Lamellenstirnfläche sich als besonders schwierig erweist.
Diese Aufgabe und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen augenscheinlicher.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 zeigt die Schnittdarstellung des Hauptteiles eines Bilderzeugungsgerätes, bei dem als Aufladevorrichtung eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Figur 2 zeigt vergrößert die im Gerät gemäß Figur 1 verwendete Aufladelamelle.
Figur 3 zeigt im Diagramm die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem spezifischen Oberflächenwiderstand bei verschiedenen Aufladelamellen.
Figur 4 zeigt die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem spezifischen Volumenwiderstand bei den gleichen Aufladelamellen.
Figur 5 zeigt vergrößert eine Aufladelamelle der Zweischichten-Type.
Figur 6 zeigt im Diagramm die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem spezifischen Volumenwiderstand von Aufladelamellen der Zweischichten-Type.
Figur 7 zeigt in der Schnittansicht das Auftreten einer lokalen Ladungslücke.
Figur 8 zeigt in der Schnittansicht eine Aufladelamelle mit unbeschichteter Stirnfläche

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ausführungsform 1 (Figuren 1 - 4)

(1) Bilderzeugungsgerät (Figur 1)

Figur 1 zeigt den Hauptteil eines Bilderzeugungsgerätes, bei dem die Berührungsaufladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das fotoelektrische, fotoempfindliche Bauelement 1 (Bildträgerelement) liegt in Form einer rotierenden Trommel vor. Bei dieser Ausfürungsform weist die Trommel eine fotoempfindliche Schicht 1a aus organischem Fotoleiter mit einer Dicke von 25 µm und einer Dielektrizitätskonstanten von etwa 3 und ein leitendes Grundbauelement 1b aus Aluminium auf. Die Trommel dreht sich mit einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit (Verarbeitungsgeschwindigkeit) in Uhrzeigerrichtung.
Bei dieser Ausführungsform ist das Bildträgerelement als Trommel konstruiert, es kann aber auch als Rotationsriemen ausgeführt sein. Egal, ob in Form einer Trommel oder eines Riemens ausgeführt, kann es nahtlos sein oder eine Naht aufweisen, falls ein Synchronisiersigual verwendet wird. Das Bilderzeugungsgerät weist weiterhin auf
- eine Gruppe kurzer Fokuslinsen 2 als Belichtungsvorrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes auf der fotoempfindlichen Trommel 1,
- eine Entwickelvorrichtung 3,
- eine Übertragungsrolle 4 (Übertragungsvorrichtung),
- Taktgeberrollen (Registrierrollen) zum Einzelzuführen von Übertragungsmaterial P von einer nicht dargestellten Blattzuführstation zur Bildübertragungsstelle zwischen der fo toempfindlichen Trommel 1 und der Ubertragungsrolle 4 in zeitgesteuerter Beziehung zur Rotation der fotoempfindlichen Trommel 1,
- eine zwischen der Taktgeberrolle 6 und der Übertragungsrolle 4 positionierte Materialführung7 zum Führen des Übertragungsmaterials P,
- eine Transportvorrichtung 8 zum Transportieren des Übertragungsblattes P zu einer nicht dargestellten Fixiereinrichtung, nachdem das Übertragungsmaterial P den zwischen der fotoempfindlichen Trommel 1 und der Übertragungsrolle 4 vorhandenen Spalt zur Übertragung des Bildes passiert hat, und
- eine Reinigungsvorrichtung zum Beseitigen des Resttoners oder ähnlichen Materials von der fotoempfindlichen Trommel 1 nach der Bildübertragung.
Gekennzeichnet mit Bezugszeichen 10 ist ein Berührungsaufladeelement in Form einer Lamelle, von dem die fotoempfindlichen Trommel 1 nach dem Reinigen berührt und gleichmäßig aufgeladen wird. Die Aufladelamelle 10 wird später noch im Detail beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform sind die fotoempfindliche Trommel 1, die Aufladelamelle 10, die Entwickelvorrichtung 3 und die Reinigungsvorrichtung 4 (vier Verfahrensvorrichtungen) in einer Verarbeitungspatrone 20 als Einheit mit vorbestimmter Lagebeziehung zueinander angeordnet. Die Patrone 20 wird auf den Schienen 11 und 12 senkrecht zum Blatt mit Figur 1 in die Hauptbaugruppe des Kopierers eingesetzt. Das Ziehen der Patrone aus der Hauptbaugruppe erfolgt in umgekehrter Richtung.
Wenn die Verarbeitungspatrone 20 richtig in die Hauptbaugruppe des Kopiergerätes eingesetzt ist, werden die Hauptbaugruppe und die Verarbeitungspatrone 20 zur Gewährleistung des Kopiervorgangs mechanisch und elektrisch miteinander gekoppelt.

(2) Aufladelamelle 10 (Figur 2)

Figur 2 zeigt die vergrößerte Ansicht der im Gerät gemäß Figur 1 verwendeten Aufladelamelle 10.
Die Aufladelamelle 10 ist an der Metallstützplatte 15 befestigt. Sie berührt die fotoempfindliche Trommel 1 entgegen deren Drehrichtung unter dem Berührungswinkel θ (spitzer Winkel) an einer Stelle, die dem Winkel α von der horizontalen Mittellinie der fotoempfindlichen Trommel 1 (aufzuladendes Bauelement) aus gerechnet entspricht. Der Berührungswinkel ist der Winkel, der zwischen dem in Drehrichtung der Trommel verlaufenden Abschnitt der an der Berührungsstelle von Trommeloberfläche und Lamellenkante an die Trommel angelegten Tangente und der die Oberfläche der Trommel berührenden Lamellenfläche gebildet wird.
Die Berührungsstelle unter dem Winkel α wird unter Beachtung des Positionierens der einzelnen Verfahrensvorrichtungen, des Durchmessers der fotoempfindlichen Trommel und anderer Faktoren entsprechend ausgewählt.
Der Berührungswinkel θ der Aufladelamelle 10 wird vom Gesichtspunkt der Stabilität der Aufladewirkung aus gesehen vorzugsweise nicht größer als 30 Grad gewählt.
Die Berührung ist nicht auf die Richtung entgegen der Trommeldrehrichtung beschränkt, sondern kann auch in Trömmeldrehrichtung (stumpfer Berührungswinkel) vorgenommen werden. Bevorzugt wird jedoch die Berührung entgegen der Trommeldrehrichtung, weil das Restmaterial, wie z.B. der Toner, zurückgehalten wird und dadurch nicht auf die aufgeladene Oberfläche gelangt (Oberflächenabschnitt von der Kante aus in Trommeldrehrichtung gesehen). Dadurch kann ungleichmäßiges Aufladen kaum auftreten.
An der Rückseite der Aufladelamelle 10 ist eine Gegenelektrode 21 elektrisch mit der Aufladelamelle gekoppelt. Die an die Aufladelamelle 10 angelegte Spannung wird durch die aus Metall gefertigte Lamellenstützplatte 15 auf die leitende Farbe 22, die eine elektrische Verbindung zwischen der Metallplatte und der Gegenelektrode herstellt, und schließlich auf die Gegenelektrode 21 übertragen.

(3) Versuche (Figuren 3 und 4)

Bei dieser Ausführungsform wurden folgende Parameter gewählt:
α = Grad
θ = 10 Grad
Dicke der Aufladelamelle = 1,5 mm
Freie Länge der Lamelle 10, l = 9,0 mm
Es wurden verschiedene Aufladelamellen vorbereitet, wobei deren Herstellung aus Epichlorhydrin-Gummi oder EPDM erfolgte, dem leitende Pulver wie Ruß, Metalloxid (Zinkoxid, Titanoxid oder ähnliches) oder andere Materialien zugesetzt worden waren, um verschiedene spezifische elektrische Widerstände zu erhalten. Untersucht wurden die Aufladeeigenschaften und die lokalen Ladungslücken. Bei den Aufladelamellen A, B, C, D, E, F und G weisen die Lamellen A - D einen mit leitendem Pulver versetzten Epichlorhydrin-Gummi und die Lamellen E - G ein mit leitendem Pulver versetztes EPDM-Material als Basiswerkstoff auf.
Bewertet wurden die Aufladeeigenschaften und die lokale Ladungslücke nach Erzeugung von Halbtonbildern bei Verwendung des im japanischen Offenlegungspatent JP-A-60-149669 offenbarten Berührungsaufladeelementes.

BILDERZEUGUNGSBEDINGUNGEN

Erzeugungsgeschwindigkeit: 72 mm/s
Durchmesser der fotoempfindlichen Trommel: 30 mm
Angelegte Vorspannung: WS + GS
WS: 500 Hz, 1800 Vpp
GS: -700 V
Vorbelichtung: keine
Potentiale: dunkler Abschnitt VD = -700 V
heller Abschnitt VL = -230 V
Halbtonabschnitt VH -400 V

Aufladeeigenschaften

Die Aufladeeigenschaften wurden auf der Grundlage bewertet, ob das Halbtonbild im Hintergrund das punkte- und sandähnliche Muster aufweist.

(Lokale Ladungslücke)

Die fotoempfindliche Schicht wurde abgelöst (etwa 1 mm), um die Aluminiumbasisschicht freizulegen und bewußt eine fehlerhafte Trommel bereitzustellen. Wenn der daraus auf dem übertragenen Bild entstandene Fehler als Punkt auftritt, ist davon auszugehen, daß keine örtliche Aufladung entsteht. Erreicht der auf dem übertragenen Bild zu erkennende Punkt aber eine Größe von etwa 3 mm, ist mit einer kleinen lokalen Ladungslücke zu rechnen.
Die Lamellen A - G wurden wie folgt bewertet: Tabelle 1
Das Grundmaterial der Aufladelamellen A - D ist Epichlorhydrin-Gummi (das der Lamellen E - G ist EPDM).
Bei den Aufladelamellen A - G wurde der spezifische Oberflächenwiderstand und der spezifische Volumenwiderstand bei verschiedenen angelegten Spannungen gemessen.
Figur 3 zeigt den gemessenen spezifischen Oberflächenwiderstand als Funktion der angelegten Spannung.
Figur 4 zeigt den gemessenen spezifischen Volumenwiderstand als Funktion der angelegten Spannung.
An eine Widerstandszelle (erhältlich bei Yokogawa-Hewlett- Packard, Japan) wurde eine konstante Hochspannungsquelle angeschlossen und die Spannung über die zu testende Lamelle angelegt. 30 Sekunden nach dem Anlegen der Spannung wurde der elektrische Strom abgelesen und aus dem Strom der Widerstand erhalten. Die getestete Lamelle hatte eine Dicke von t = 1,5 mm und eine Größe von 100 mm x 100 mm. Die Mes sungen wurden bei 30 ºC und 60 % Luftfeuchtigkeit vorgenommen.
Nachfolgend wird das in Figur 3 gezeigte Diagramm beschneben. Auf der Abszisse ist die angelegten Spannung und auf der Ordinate der spezifische Oberflächenwiderstand des getesteten Materials aufgetragen.
Die Kurve mit den Quadrat-Kennzeichen bezieht sich auf die Probenlamelle G. Die Ergebnisse zeigen, daß die Aufladung ungeeignet ist und die lokale Ladungslücke nicht bewertet werden konnte.
Die Kurve mit den Kreis-Kennzeichen bezieht sich auf die untersuchten Lamellen B, C und D. Die Aufladeeigenschaften waren gut und eine lokale Ladungslücke war nicht entstanden.
Die Kurve mit den Dreieck-Kennzeichen bezieht sich auf die untersuchten Lamellen A, E und F. Die lokale Ladungslücke trat geringfügig in Erscheinung.
Es wird angenommen, daß die lokale Ladungslücke durch die Fortbewegung der elektrischen Ladung auf der Aufladelamelle entsteht. Wenn der spezifische Oberflächenwiderstand einen bestimmten Wert nicht übersteigt, dann tritt die lokale Ladungslücke nicht auf. Aus Figur 3 ist zu erkennen, daß dieser Wert nicht weniger als 5x10&sup7; Ohm/ beträgt. Zu erkennen ist ebenfalls, daß der spezifische Oberflächenwiderstand sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung ändert und selbst bei der angelegten Spannung von nicht weniger als 500 V vorzugsweise nicht weniger als 5x10&sup7; Ohm/ beträgt.
Nachfolgend wird das in Figur 4 gezeigte Diagramm näher erläutert. Auf der Abszisse ist die angelegte Spannung und auf der Ordinate der spezifische Volumenwiderstand aufgetragen. Die mit "x" gekennzeichnete Kurve entspricht der Probe G. Ein geeignetes Aufladen war nicht möglich.
Die Kurve mit den Kreis-Kennzeichen bezieht sich auf die Lamellen A - F. Die Aufladeeigenschaften waren gut.
Es wird angenommen, daß der Spannungsabfall über die Aufladelamelle vom spezifischen Volumenwiderstand der Aufladelamelle abhängig ist. Deshalb vergrößert sich dieser Spannungsabfall mit dem Oberflächenpotential der Auflade fläche der Aufladelamelle. Bei einem geringen Oberflächenpotential ist das elektrische Feld zwischen der Oberfläche der Aufladelamelle und der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel schwach und deshalb der Homogenisierungseffekt des elektrischen Wechselspannungsfeldes zur Gewährleistung des stabilen Aufladens nicht ausreichend, woraus ein ungeeignetes Aufladen resultiert.
Demzufolge ist ungeeignetes Aufladen dann nicht zu verzeichnen, wenn der spezifische Volumenwiderstand der Aufladelamelle einen bestimmten Wert nicht übersteigt. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß geeignete Aufladeeigenschaften erreicht werden können, wenn dieser Wert 1x10&sup9; Ohm cm nicht übersteigt.
Ähnlich dem spezifischen Oberflächenwiderstand verändert der spezifische Volumenwiderstand sich in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Deshalb sollte er auch beim Anlegen einer Spannung von 100 V nicht mehr als 1x10&sup9; Ohm cm betragen.
Wie bereits beschrieben, kann die lokale Ladungslückeverhindert werden, wenn ein spezifischer Oberflächenwiderstand nicht unter 5x10&sup7; Ohm/ ausgewählt wird. Die Aufladeeigenschaft ist gut bei einem spezifischen Volumenwiderstand der Aufladelamelle von nicht mehr als 1x10&sup9; Ohm cm. Bei Erfüllung dieser beiden Forderungen ist es möglich, auch in einer Lamelle mit nur einer Schicht das Auftreten der Ladungslücke zu verhindern und gute Aufladeeigenschaften zu erhalten.
Der beschriebene spezifische Oberflächenwiderstand ist die Minimalgröße, bei der kein Abfließen von Ladung auftritt. Der erwähnte spezifische Volumenwiderstand ist die Maximalgröße für das Erreichen einer guten Aufladeeigenschaft. Demzufolge werden die Obergrenze des spezifischen Oberflächenwiderstandes und die Untergrenze des spezifischen Volumenwiderstandes von einem mit dieser Materie vertrauten Spezialisten auf der Grundlage der vorherrschenden Umgebungsbedingungen festgelegt.
Die genannten Forderungen sind nicht auf das Aufladen bei Verwendung eines elektrischen Wechselfeldes begrenzt, sondem gelten auch für das Aufladen bei Verwendung eines elektrischen Gleichfeldes.

Ausführungsform 2 (Figuren 5 und 6)

Die Aufladelamelle 10 dieser Ausführungsform ist zweischichtig im Aufbau und setzt sich aus einer Widerstandszwischenschicht 10a als Basis und einer Deckschicht 10b zusammen.
Die Aufladelamelle 10 ist an einer Stützplatte 15 ausme tall befestigt. An diese Metallplatte wird die geforderte Spannung angelegt, die eine nicht dargestellte Vorspannungsquelle liefert. Das Anlegen der Spannung erfolgt an die Rückseitenelektrode 21 über die leitende Farbe 22. Die an die Rückseitenelektrode 21 angelegte Spannung erzeugt ein ausreichendes elektrisches Feld, um das Aufladen in dem kleinen Spalt zwischen der fotoempfindlichen Trommel 1 (aufzuladendes Bauelement) und der Aufladelamelle 10 über die Widerstandszwischenschicht 10a und die Deckschicht 10b der Aufladelamelle 10 zu gewährleisten.
Nachfolgend werden die beiden Schichten 10a und 10b, aus denen die Aufladelamelle sich zusammensetzt, näher beschrieben.
Was die Widerstandszwischenschicht 10a betrifft, kann der in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebene Gummiwerkstoff verwendet werden, wobei dessen Dicke 1 - 3 mm beträgt.
Der die Deckschicht 10b bildende Werkstoff hat einen spezifischen Oberflächenwiderstand von nicht weniger als 5x10&sup7; Ohm/ und die Üecksch4chticke beträgt 3 - 100 µm. Bei einer Dicke unter 5 µm würde eine damit in Verbindung stehende unvermeidliche Ungleichmäßigkeit der Beschichtung in der Erzeugung eines kaum beschichteten Abschnittes resultieren. Vom Gesichtspunkt der Beschichtungsstabilität gesehen sollte unter Beachtung der Ungleichmäßigkeit die Schichtdicke nicht weniger als 10 µm betragen.
Der Werkstoff der Schicht 10b sollte flexibel sein, gute Oberflächeneigenschaften, einen niedrigen Reibungskoeffizienten und Verschleißbeständigkeit aufweisen.
Als weiche, elastische Schmierschicht 10b erweist sich ein weiches, elastisches Material wie Urethankunstharz, Polyurethanelastomer oder ein ähnliches Material, in dem Pulver aus fluoriertem Kunstharz (PTFE, PFA oder ähnliches Material) und widerstandssteuerndes, leitendes Pulver (Ruß, Titanoxid oder ein anderes Metalloxid) verteilt sind, um den erforderlichen spezifischen Oberflächenwiderstand von 5x10&sup7; Ohm/ zu erhalten.
Zur Verringerung des Reibungskoeffizienten wird überwiegend PTFE als Dispergiermittel verwendet. Das Pulver hat eine Partikelgröße von 0,1 - mehrere µm. Als Dispersionsmenge werden 10 oder mehr, meistens 15 - 40 Masseteile bevorzugt.
Der Gehalt an leitendem Pulver zum Zwecke der Widerstandssteuerung ist abhängig vom Widerstand, vom Material und von der Partikelgröße des leitenden Pulvers; im Falle von Kohlenstoff werden 3 - 5, im Falle von Zinkoxid 6 - 10 Masseteile bevorzugt.
Die Widerstandszwischenschicht 10a als Basis und die weiche, elastische Schmierschicht 10b sind vollständig miteinander verbunden. Selbst wenn die zweischichtige Lamelle gebogen wird, bleiben die beiden Schichten ohne jegliches Abschälen fest miteinander verbunden. Die Oberflächenrauhig keit der weichen elastischen Schmierschicht 10b beträgt nicht mehr als 2 µm (Rz) und der dynamische Reibungskoeffizient nicht mehr als 0,1. Dieser geringe Reibungskoeffizient wird dadurch erzeugt, daß die PTFE-Partikel auf der Schmierschicht 10b freiliegen, eine geringe Oberflächenrauhigkeit erzeugen und dadurch die tatsächlichen Berührungsflächen verkleinern.
Die Lamelle 10 wird mit einem Berührungsdruck von 10 - 15 g/cm gegen das organische Fotoleitermaterial des fotoempfindliche Bauelement gepreßt und mit einer Spannung WS + GS gespeist, um den Aufladevorgang über einen großen Zeitraum vorzunehmen. Das fotoempfindliche Bauelement ist selbst nach der Bilderzeugung auf 3x10³ Übertragungsblättern kaum beschädigt. Der Nachweis für die Erzeugung guter Bilder wurde erbracht.
Auch bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit wird die Lamelle nicht nach hinten gebogen und dadurch ein gutes Ergebnis erzielt.
Die weiche, elastische Schmierschicht 10b wirkt als Schutzschicht gegen das Übertreten von Öl von der Widerstandszwischenschicht 10a auf das fotoempfindliche Bauelement 1.
Mit einer einschichtigen Lamelle, die nur die Widerstandszwischenschicht 10a ohne die weiche elastische Schmierschicht 10b aufwies, wurden Dauerstandversuche durchgeführt. Bei hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit wurde schon nach wenigen verarbeiteten Blättern die Lamellenkante nach hinten gebogen. Selbst bei normaler Temperatur und normaler Luftfeuchtigkeit war die Oberfläche des fotoempfindlichen Bauelementes schon nach 500 verarbeiteten Blättern beschädigt, so daß die Bilder Streifen zeigten.
Bei dieser Ausführungsform wurde die von Achison Kabushiki Kaisha unter der Schutzmarke Emlaron 345 erhältliche PTFE- Dispersionsfarbe mit dispergiertem Kohlenstoff verwendet, um einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 1,7x10&sup8; Ohm/ zu erhalten (wenn 1,0 kV angelegt werden). Diese Farbe wurde mit einer Schichtdicke von 30 µm auf die Lamelle B getupft. Die Deckschicht 10b hat im Vergleich zum Epichlorhydringummi der Basisschicht 10a einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten, so daß die Gleiteigenschaften wesentlich verbessert werden. Deshalb wird das Zurückbiegen der Lamelle bei Beginn der Rotation der fotoempfindlichen Trommel 1 verhindert. Außerdem kann die durch die Druckberührung mit der Lamelle erzeugte Drehmomentvergrößerung reduziert werden, so daß bei Langzeiteinsatz eine Verringerung der Trommelbeschädigung zu erwarten ist.
Bei Verwendung von Polykarbonatharz für die Herstellung des fotoempfindlichen Bauelementes hatte die Deckschicht 10b einen dynamischen Reibungskoeffizienten von 0,1 - 0,2, während dieser bei der Schicht 10a aus Epichlorhydringummi 1,0 und mehr betrug.
Der Zweischichtenaufbau ist vorteilhaft, weil eine Lamelle mit niedrigem Reibungskoeffizienten oder anderen positiven Merkmalen hergestellt werden kann.
Wenn die Forderung nach einem spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 1x10&sup9; Ohm cm besteht, kann die Grundschicht 10a in Form eines Films hergestellt werden.
Ein Film erweist sich deshalb von Vorteil, weil der Berührungsdruck mit der fotoempfindlichen Trommel verringert werden kann und dadurch nur eine geringere Möglichkeit der Beschädigung der fotoempfindlichen Trommel besteht. Mit einer Grundschicht 10a in Form eines Films anstelle von Gummimaterial kann der gewünschte geringe Berührungsdruck auch dann realisiert werden, wenn deren freie Länge (1 in Figur 2) klein ist. Dadurch wird der erforderliche Platz verringert.
Der bei dieser Ausführungsform für die Grundschicht 10a verwendete Epichlorhydringummi hat den Nachteil, daß im Falle einer direkten Berührung der fotoempfindlichen Trommel 1 über einen großen Zeitraum das im Gummi vorhandene Öl, auch wenn die Menge gering ist, auf die fotoempfindliche Trommel 1 übertragen wird und diese verunreinigt. Vom Gesichtspunkt des Verhinderns der Trommelverunreinigung erweist die Deckschicht 10b sich als effektiv.
Von den im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschriebenen Aufladelamellen sind es nur die Lamellen B, C und D, die gute Aufladeeigenschaften aufweisen und das Auftreten der örtlichen Ladungslücke ausreichend verhindern. Wie aus Figur 4 zu erkennen ist, liegt bei den Lamellen B, C und D der spezifische Volumenwiderstand im Bereich 5x10&sup7; - 1x10&sup9; Ohm cm. Generetl besteht zwischen dem spezifischen Oberflächenwiderstand und dem spezifischen Volumenwiderstand eine starke Wechselbeziehung, so daß bei einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 5x10&sup7; Ohm/ oder darüber und einem spezifischen Volumenwiderstand von 1x10&sup9; Ohm cm oder darunter der Materialwiderstand folglich auf einen sehr kleinen Bereich begrenzt ist. Unter Beachtung der Vanation in der Widerstandssteuerung und der Variation bei der Herstellung ist die Auswahl schwierig.
Wenn die Aufladelamelle sich jedoch aus zwei Schichten zusammensetzt (10a, 10b) und die Dicke der Deckschicht 10b (die Schicht, die an der fotoempfindlichen Trommel 1 anliegt) 1/10 - 1/50 der Dicke der Widerstandszwischenschicht 10a beträgt, wird der steuerbare Widerstandsbereich der Schichten 10a und 10b vergrößert.
Der die Aufladeeigenschaft beeinflussende spezifische Volumenwiderstand ist abhängig vom Widerstand der Aufladelamelle bei konstanter Dicke. Wenn die Dicke der Deckschicht 10b in dem genannten Bereich 1/10 - 1/50 liegt, ist der Widerstand gleich&sub1; auch wenn das Material einen 10- bis 50-fach höheren spezifischen Volumenwiderstand hat. Selbst bei Verdoppelung des Widerstandes der Grundschicht 10a kann die Deckschicht 10b einen um mehr als eine Ordnung größeren spezifischen Volumenwiderstand aufweisen und das gewährleistet die Steuerung des Widerstandes dieser Deckschicht auf nicht unter 5x10&sup7; Ohm/ und macht eine Vergrößerung des spezifischen Volumenwiderstandes der als Basis dienenden Widerstandszwischenschicht 10a nicht erforderlich, um der Forderung nach einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 5x10&sup7; Ohm/ oder größer zu genügen. Demzufolge kann das Material mit dem niedrigeren spezifischen Volumenwiderstand verwendet werden.
Auf Grund der Forderung, einen Ladungsabfluß an der Lamellenkante (Figur 7) zu verhindern, ist die Untergrenze des spezifischen Volumenwiderstandes jedoch eingeschränkt.
Unter Berücksichtigung der erwähnten Fakten wurden die Flächen der bei der ersten Ausführungsform verwendeten Aufladelamelle (die als Grundschicht dienende Widerstandszwischenschicht der Lamellen H, I und J) mit einer 30 µm dikken Schicht 10b aus PTFE-Dispersionsfarbe mit feinverteilten Kohlenstoffpartikeln zur Gewährleistung des spezifischen Oberflächenwiderstandes von 1,7x10&sup8; Ohm/ (bei angelegter Spannung von 1,0 kV) überzogen. Die Lamelle wurde getrennt und die Trennfläche wie in Figur 5 gezeigt den gegebenen Bedingungen ausgesetzt. Nach Durchführung der Bilderzeugung wurde der Grad der lokalen Ladungslücke untersucht.
In Figur 6 ist die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und dem spezifischen Volumenwiderstand für die drei Lamellen H, I und J in Diagrammform dargestellt.
Daraus ist zu erkennen, daß die lokale Ladungslücke bei den Lamellen H und I nicht auftritt. Ladungsabfluß an der Kante ist nicht zu verzeichnen. Bei der Lamelle J ist die lokale Ladungslücke zu erkennen, d.h., an der Stirnflächenkante wird Ladung abgeleitet.
Um das Abfließen von Ladung an der Stirnflächenkante zu verhindern, muß die als Basis verwendete Widerstandszwischenschicht 10a zwangsläufig einen spezifischen Volumenwiderstand von 1x10&sup6; Ohm cm oder größer haben.
Somit wird der Auswahlbereich für den spezifischen Volumenwiderstand der Deckschicht 10b auf 1x10&sup9; Ohm cm erwejtert, so daß er um eine Ordnung über 1x10&sup8; Ohm cm liegt. Für die Widerstandszwischenschicht 10a kann daher ein Wert zwischen 1x10&sup6; und 1x10&sup9; Ohm cm gewählt werden. Durch die Erweiterung der Auswahlbereiche für die entsprechenden Schichten 10a und 10b wird die Herstellung der Aufladelamellen erleichtert.
Bei der in Figur 5 gezeigten Lamelle ist die Schicht 10b auf der gesamten Berührungsfläche vorhanden, kann aber auch nur den Aufladebereich ganz nahe am Berührungsabschnitt bedecken, um die erwarteten Funktionen ausreichend zu erfüllen.
Das Material der Deckschicht 10b ist nicht auf die PTFE- Dispersionsfarbe begrenzt, sondern kann auch widerstandsgesteuertes Nylon, Polyurethanelastomer oder ein ähnlicher Werkstoff sein.
Das Aufladeelement der Berührungstype gemäß der vorliegenden Erfindung hat, wie bereits beschrieben, einen einfachen Aufbau und kann mit geringen Kosten und bei geringerer Anzahl von Fertigungsschritten stabil hergestellt werden. Außerdem sind die Aufladeeigenschaften gut und das Auftreten der lokalen Ladungslücke kann entsprechend verhindert werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezugnahme auf die darin offenbarten Konstruktionen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die genannten Details begrenzt und mit dieser Anmeldung ist beabsichtigt, Modifikationen und Änderungen, die sich aus Verbesserungen oder innerhalb des Geltungsbereiches der folgenden Ansprüche ergeben können, mit zu erfassen.

Claims

1. Aufladegerät zum Aufladen eines beweglichen aufzuladenden Bauelementes (1), das aufweist

- ein Aufladeelement (10), von dem das auf zuladende Bauele ment (1) berührt wird und

- Vorrichtungen (15, 21, 22) zum Anlegen einer Spannung an das Aufladeelement (10), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Seite des Aufladeelementes (10), die mit dem aufzuladenden Bauelement nicht in Berührung steht, eine Rückseitenelektrode (21) erzeugt wird, wobei das Aufladeelement bei einer Umgebungstemperatur von 23 ºC und einer Feuchtigkeit von 60 % einen spezifischen Volumenwiderstand von nicht mehr als 1x10&sup9; Ohm cm bei einer angelegten Spannung von 100 V und an der mit dem auf zuladenden Bauelement (1) in Berührung stehenden Fläche einen spezifischen Oberflächenwiderstand von nicht weniger als 5x10&sup7; Ohm/ bei einer angelegten Spannung von nicht unter 500 V hat.

2. Aufladegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannung eine aus einer Wechselspannung und einer Gleichspannung sich zusammensetzende Überlagerungsspannung dient

3. Aufladegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eine Gleichspannung ist.

4. Aufladegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladeelement (10) sich aus einer das aufzuladende Bauelement berührenden ersten Schicht (10b) und einer zweiten Schicht (10a) zusammensetzt, wobei die Rückseitenelektrode (21) auf der Fläche der zweiten Schicht (10a) erzeugt wird, die keine Berührung mit der ersten Schicht (10b) hat.

5. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Umgebungstemperatur von 23 ºC und einer Luftfeuchtigkeit von 60 % die erste Schicht (10b) einen spezifischen Oberflächenwiderstand von 5 10&sup7; Ohm/ oder mehr bei einer angelegten Spannung von 500 V oder mehr und die zweite Schicht (10a) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 10&sup9; Ohm cm oder weniger bei einer angelegten Spannung von 100 V hat.

6. Aufladegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladeelement aus Gummi hergestellt ist.

7. Aufladegerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummimaterial ein Epichlorhydringummi ist.

8. Aufladegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuladende Bauelement (1) ein Bildträgerelement ist.

9. Aufladegerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildträgerelement (1) eine drehbare fotoempfindliche Trommel ist.

10. Aufladegerät gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladebelement (10) sich entlang der Achse der fotoempfindlichen Trommel (1) erstreckt.

11. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (10a) eine Dicke von 1 - 3 mm hat.

12. Aufladegerät gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche des die fotoempfindliche Trommel (1) berührenden Aufladeelementes (10) und dem in Drehrichtung zeigenden Abschnitt der an die fotoempfindliche Trommel am Berührungspunkt angelegten Tangente ein Berührungswinkel (θ) vorhanden ist, wobei dieser Berührungswinkel (θ) ein spitzer Winkel ist.

13. Aufladegerät gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungswinkel (θ)nicht größer als 30 Grad ist.

14. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (10a) aus Gummimaterial hergestellt ist.

15. Aufladegerät gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummimateriakl Epichlorhydringummi ist.

16. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10b) eine PTFE-Dispersionsfarbe ist.

17. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10b) eine Dicke von 3 - 100 IFM hat.

18. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10b) ein Nylonharz ist.

19. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10b) ein Polynrethanelastomer ist.

20. Aufladegerät gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (10b) Pulver aus fluoriertem Harz enthält

21. Aufladegerät gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufladeelement (10) Lamellenform hat.