DE69221973T2

DE69221973T2 - Aufladungsvorrichtung, Prozesskassette und Bilderzeugungsgerät hiermit

Info

Publication number: DE69221973T2
Application number: DE69221973T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Goto; Takahiro Inoue; Hiroshi Sasame; Manabu Takano; Shinichi Tsukida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-07-31
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: EP0526236B1; JPH0535051A; JP2561400B2; EP0526236A2; US5272506A; DE69221973D1; EP0526236A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lade(Entlade) -vorrichtung, die mit einem zu ladenden Element, wie beispielsweise einem elektrofotografischen fotosensitiven Element, in Kontakt bringbar ist, um es zu laden oder zu entladen, eine eine derartige Ladevorrichtung umfassende Prozeßkartusche und ein dieselbe umfassendes Bilderzeugungsgerät.
Die Art der Ladevorrichtung ist auf dem Gebiet eines Bilderzeugungsgeräts, wie beispielsweise einem elektrofotografischen Gerät, bekannt. Bei dieser Art des Geräts befindet sich ein Ladeelement in der Gestalt einer leitenden Walze oder eines leitenden Blatts im Kontakt mit der Oberfläche des elektrofotografischen fotosensitiven Elements (dem zu ladenden Element), und eine oszillierende Spannung in der Gestalt einer mit einer Gleichspannung überlagerten Wechselspannung wird dazwischen angelegt, um zum Laden des fotosensitiven Elements ein oszillierendes elektrisches Feld zu erzeugen.
Diese Art der Ladevorrichtung beinhaltet ein Problem des sogenannten Ladegeräusches, das durch das oszillierende elektrische Feld zwischen dem fotosensitiven Element und und dem Ladeelement erzeugt wird. Der Mechanismus der Erzeugung des Geräusches wurde herausgefunden. Wenn das oszillierende elektrische Feld erzeugt wird, ziehen sich das fotosensitive Element und das Ladeelement gegenseitig elektrostatisch an. Bei den maximalen und minimalen Spitzen der oszillierenden Spannung ist die Anziehungskraft groß, so daß das Ladeelement zu dem fotosensitiven Element gedrückt und verformt wird. In der Mitte der Oszillation ist die Anziehungskraft klein und deshalb zeigt das Ladeelement aufgrund der Rückstellung des Ladeelement die Neigung, sich von dem fotosensitiven Element wegzubewegen. Deshalb wird die Vibration mit der doppelten Frequenz als die Frequenz der oszillierenden Spannung erzeugt.
Das Ladeelement und das fotosensitive Element werden aneinander gerieben. Wenn die elektrostatische Anziehungskraft bei der maximalen und der minimalen Spitze der oszillierenden Spannung groß ist, wird das Ladeelement stark zu dem fotosensitiven Element hingezogen, woraus eine Verzögerung der Relativbewegung folgt. Im Gegensatz dazu ist die Anziehungskraft in der Mitte der oszillierenden Spannung klein, so daß die Relativbewegung nicht verzögert wird. Deshalb wird die Vibration auch durch Haftung und Schlupf verursacht, wie wenn ein nasses Glas mit einem Finger gerieben wird. Diese Vibration hat auch eine Frequenz, die doppelt so hoch wie die Frequenz der angelegten oszillierenden Spannung ist.
Die Vibration ist eine durch die an das Ladeelement angelegte oszillierende Spannung erzwungene Vibration und befindet sich entlang der Länge (Erzeugungslinienrichtung) des elektrofotografischen fotosensitiven Elements in derselben Phase. Deshalb gibt es keinen Knoten oder Antiknoten. Deshalb erfolgt die Vibration nur in der Umfangsrichtung. Wie in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 45981/1991 offenbart ist, ist bekannt, däß mehrere Vibrationsdämpfer durch Bindematerial montiert sind, um eine Resonanz in der Richtung der Länge der fotosensitiven Trommel zu verhindern. Die vorstehend diskutierten Vibrationen sind jedoch vollkommen unterschiedliche Vibrationen. Außerdem wird in der japanischen veröffentlichten Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 38289/1990 vorgeschlagen, daß das Innere einer dünnen Metalltrommel eines elektrofotografischen fotosensitiven Elements mit geschäumtem Material gefüllt wird, um eine große Wärmekapazität und eine hohe mechanische Festigkeit vorzusehen. Das eingefüllte geschäumte Material ist jedoch zum Dämpfen der Vibration nicht wirksam, da es nicht die Wirkung der Dämpfung der erzwungenen Vibration hat.
Wie beschrieben ist, wird das Ladegeräusch durch Vibration erzeugt, wenn die oszillierende Spannung zwischen dem Ladeelement und dem fotosensitiven Element angelegt wird. Die Grundfrequenz des Geräusches ist doppelt so hoch wie die Frequenz der angelegten oszillierenden Spannung. Wenn die oszillierende Spannung eine 300 Hz Wechselspannung umfaßt, hat das erzeugte Geräusch die Komponente mit 600 Hz. Das Geräusch kann eine höhere Frequenz umfassen, die ein ganzzahliges Mehrfaches dieser Frequenz ist. Manchmal umfaßt das Geräusch die Frequenzkomponente, die ein ganzzahliges Mehrfaches der Frequenz der angelegten oszillierenden Spannung ist.
Das Geräusch umfaßt ein Luftgeräusch, das direkt von dem Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement und dem fotosensitive Element erzeugt wird, und einen Körperschall, der durch die Vibration des fotosensitiven Elements verursacht wird, zu der Prozeßkartusche und/oder zu der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts übertragen wird, und wobei dann das Geräusch verursacht wird, wobei die Prozeßkartusche das fotosensitive Element umfaßt und an dem Bilderzeugungsgerät entfernbar montierbar ist. Insgesamt ist das letztgenannte Geräusch ausgeprägter.
Das Ladegeräusch wird durch die Frequenz der oszillierenden Spannung beeinflußt, die an das Ladeelement angelegt ist. Insbesondere wenn die Frequenz nicht höher als 200 Hz ist, ist das Geräusch akustisch nicht so ausgeprägt. Wenn sie jedoch höher ist, erhöht sich die akustische Ausprägung des Geräusches proportional zu der Frequenz. Sie erhöht sich im allgemeinen bis zu der Frequenz von 1000 bis 1500 Hz und umfaßt kleine Spitzen und Löcher aufgrund der Resonanz des fotosensitiven Elements. Über 1500 Hz nimmt sie allmählich ab.
Bei der Kontaktladung können Zyklusmarken aufgrund des oszillierenden elektrischen Felds zwischen dem zu ladenden Element und dem mit der oszillierenden Spannung versorgten Ladeelement erzeugt werden. Deshalb ist beim Erhöhen der Verarbeitungsgeschwindigkeit (der Umfangsgeschwindigkeit des fotosensitiven Elements) eine höhere Ladefrequenz vorzuziehen. Bei der digitalen Bildaufzeichnung wie bei dem Laserstrahldrucker werden aufgrund der Kombination der Zyklusmarken und der Wiederholfrequenz des digitalen Bilds geflammte Muster erzeugt. Deshalb ist eine höhere Frequenz vorzuziehen, um das Problem zu vermeiden. Das zeigt jedoch die Neigung, das Ladegeräusch zu erhöhen.
Außerdem geht der neue Bedarf in die Richtung zu der kleinen Größe des Bilderzeugungsgeräts, das die Ladevorrichtung aufnimmt. Bei der kleinen Größe ist das Ladegeräusch von der Ladevorrichtung oder der Prozeßkartusche, die diese aufnimmt, nicht leicht in dem Bilderzeugungsgerät zu absorbieren oder aufzubrauchen. Das erhöht auch das Ladegeräusch.
Demgemäß ist es ein Anliegen der vorliegenden Erfindung, eine Prozeßkartusche und ein Bilderzeugungsgeräts zu schaffen, bei denen das Ladegeräusch verringert ist.
Ein weiteres Anliegen der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Prozeßkartusche und eines Bilderzeugungsgeräts, bei denen eine Verformung des zu ladenden Elements, wie beispielsweise eines Bildträgerelements, gedämpft wird und somit die Vibration aufgrund der Verformung gedämpft wird.
Die Beschreibung des europäischen Patents Nr. EP-A-0.329.366 offenbart ein Ladeelement zum Laden einer fotosensitiven Trommel, wobei das Ladeelement mit einer elastischen Lage versehen ist, die Vibrationen aufgrund der angelegten pulsierenden Spannung absorbiert.
Erfindungsgemäße Prozeßkartuschen sind in den Ansprüchen 1 bis 3 definiert und erfindungsgemäße Bilderzeugungsgeräte sind in den Ansprüchen 4 bis 9 definiert.
Damit die vorliegende Erfindung leichter verständlich wird, werden nun ihre Ausführungsbeispiele anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Prozeßkartusche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ladefrequenz und einem Ladegeräusch zeigt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht zeigt, die eine Messung des Ladegeräusches darstellt;
Fig. 4 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ladefrequenz und einem Ladegeräusch zeigt;
Fig. 5 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ladefrequenz und einem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel zeigt;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Bilderzeugungsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine Schnittansicht einer beispielhaften fotosensitiven Trommel zeigt, die mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;
Fig. 8 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Ladefrequenz und einem Ladegeräusch zeigt;
Fig. 9 eine Kurve einer Beziehung zwischen einer Ladefrequenz und einem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel zeigt;
Fig. 10 eine Vorderansicht einer beispielhaften fotosensitiven Trommel zeigt, die mit der vorliegenden Erfindung verwendbar ist;
Fig. 11 eine Kurve einer Beziehung zwischen der Ladefrequenz und dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dort eine Prozeßkartusche gezeigt, die eine Ladevorrichtung der Kontaktart gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufnimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Ladeelement der Ladevorrichtung der Kontaktart die Gestalt einer leitenden Walze 2 (Ladewalze). Das elektrofotografische fotosensitive Element hat die Gestalt einer fotosensitiven Trommel 1, die einen geerdeten leitenden Zylinder 1b aus Aluminium, Eisen, Edelstahl oder dergleichen und eine organische Fotoleiterlage (OPC)1a mit einer Dicke von 20 µm aufweist.
Die Prozeßkartusche bei diesem Ausführungsbeispiel ist für einen Laserstrahldrucker gestaltet. Bei der mit der fotosensitiven Trommel 1 in Kontakt befindlichen Ladewalze 2 wird ein in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 149669/1988 offenbartes Ladeverfahren verwendet, bei dem das Ladeelement von einer Spannungsquelle E mit einer oszillierenden Spannung in der Gestalt einer Kombination einer Gleichspannung von -500 V bis -700 V und einer Sinuswellen-Wechselspannung mit einer Spitze-Spitze-Spannung von 1600 V bis 2000 V versorgt, wodurch zwischen der fotosensitiven Trommel 1 und der Ladewalze 2 ein oszillierendes elektrisches Feld erzeugt wird, durch das die fotosensitive Trommel 1 mit einem vorgegebenen Potential elektrisch geladen wird. Bei der fotosensitiven Trommel 1 wird eine OPC verwendet, die im Infrarotbereich sensibilisiert ist. Wenn der (nicht gezeigte) Laserstrahl durch die Öffnung der Prozeßkartusche darauf projiziert wird, nimmt das Potential des projizierten Abschnitts ab, so daß ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird. Bei einer Entwicklungsvorrichtung 3 wird ein Ein-Komponenten-Toner verwendet, der mit der negativen Polarität geladen ist und von der Sprungentwicklungsart ist. Er beeinflußt die Umkehrentwicklung, so daß die Tonerpartikel an den Bereichen auf dem fotosensitiven Element mit niedrigem Potential angelagert werden. Das Tonerbild wird von der fotosensitiven Trommel 1 auf ein Übertragungsmaterial übertragen, und danach wird der darauf befindliche Resttoner durch eine Reinigungseinrichtung 4 der Gegenblattart entfernt. Die entfernten Tonerpartikel werden in dem Reinigerbehälter 4a gesammelt. Die obigen Einrichtungen werden als eine Einheit oder eine Prozeßkartusche gebildet. Die Prozeßeinheit ist an dem Laserstrahldrucker entfernbar montierbar. Die Prozeßkartusche kann jedoch zumindest die fotosensitive Trommel 1 und die Ladewalze 2 aufnehmen.
Verschiedene Untersuchungen wurden gemacht, um das Problem des Ladegeräusches zu lösen, und als ein Ergebnis wurde herausgefunden, daß es eine ausgeprägte Beziehung zwischen dem Ladegeräusch und dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel 1 (die Definition wird nachfolgend detailliert beschrieben) und zwischen dem Ladegeräusch und der Frequenz der oszillierenden Spannung gibt, die zwischen der Ladewalze 2 und der fotosensitiven Trommel 1 angelegt wird. Deshalb kann das Ladegeräusch wirksam verhindert werden, indem die Parameter geeignet ausgewählt werden.

Versuch 1

Die fotosensitive Trommel 1 wird in einer nackten Prozeßkartusche gedreht, während eine Wechselspannung in einer Sinuswellenform an die Ladewalze angelegt ist. Währenddessen wird die Frequenz der Wechselspannungskomponente geändert, und das von der Prozeßkartusche erzeugte Ladegeräusch wird gemessen. Die
Versuchsergebnisse sind in der Fig. 2 gezeigt. Für die Messung des Ladegeräusches werden die Prozeßkartusche und ein normales Geräuschmeßgerät 31 (NL-02 erhältlich von Rion) in einem Abstand von 50 cm von der Reinigungseinrichtung der Prozeßkartusche in einer schalltoten Kammer angeordnet, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Der Schalldruckpegel des Ladegeräusches wird nach der A-Bewertung gemessen. Die verwendete Ladewalze 2 weist ein elektrisch leitendes Kernmetall (runde Stange) mit einem Durchmesser von 6 mm und darauf eine elastische Lage aus EPDM (Ethylen Propylen Dien Terpolymer) mit einer elektrischen Leitfähigkeit und mit einer Dicke von 3 mm und des weiteren eine Nylonlage auf, in der Kohlenstoffpartikel verteilt sind und die eine Dicke von 20 µm hat. Die Walzenhärte beträgt 60 Grad (Asker C, 1 kgf). Der Widerstand der Walze beträgt 10&sup5; bis 10&sup6; Ω. Der Widerstand wird folgendermaßen bestimmt. Ein Aluminiumzylinder mit denselben Abmessungen wie die fotosensitive Trommel 1 wird vorbereitet. Die Ladewalze 2 wird damit in Kontakt gebracht und eine Last von 500 g wird auf jedes der Längsenden der Ladewalze 2 aufgebracht. Dann wird eine Gleichspannung von 300 V an die Ladewalze angelegt. Der durch den Aluminiumzylinder fließende elektrische Strom wird gemessen und der Widerstand wird auf der Grundlage des gemessenen Stroms bestimmt. Die an die Ladewalze 2 angelegte Wechselspannung hat die Gestalt einer Sinuswelle und ihre Spitze-Spitze-Spannung war 2000 V. Zu der Wechselspannung wurde eine Gleichspannung mit -600 V hinzugefügt. Die Umfangsgeschwindigkeit der sich drehenden fotosensitiven Trommel 1 beträgt 50 mm/Sek. Die fotosensitive Trommel 1 ist mit einer OPC-Lage mit einer Dicke von 20 µm überzogen und ihr Aluminiumzylinder hat einen Durchmesser von 30 mm.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist dort eine Beziehung zwischen der Frequenz der Wechselspannung (Abszisse) und einem Unterschied zwischen dem Schalldruck zu dem Zeitpunkt, wenn die fotosensitiven Trommel unter Anlegen der Ladespannung gedreht wird, und dem Schalldruck zu dem Zeitpunkt gezeigt, wenn die mit der Gleichspannung überlagerte Wechselspannung an die Ladewalze 2 (Ordinate) angelegt wird. Der Schalldruckpegel war 45 dB, als die Ladespannung nicht angelegt war. Die Untersuchungen und Versuche durch die Erfinder zeigten, daß das Ladegeräusch nach Feldversuchen unter Verwendung von mehreren Personen unerheblich war, wenn der Unterschied des Schalldruckpegels nicht mehr als 4 dB beträgt. Die Dämpfungswirkung des Ladegeräusches wurde auf der Grundlage dieses Ergebnisses bewertet.
Eine durchgezogene Linie a in der Kurve der Fig. 2 repräsentiert einen Aluminiumzylinder der fotosensitiven Trommel mit einer Dicke von 0,6 mm; eine durchgezogene Linie b für 0,8 mm; eine durchgezogene Linie c für 1,0 mm; eine durchgezogene Linie für 1,5 mm; eine durchgezogene Linie e für 2,0 mm; und eine durchgezogene Linie f für 3,0 mm. Die Beziehung zwischen der Frequenz und der Dicke des Aluminiumzylinders in dieser Kurve ist folgendermaßen, wenn das Ladegeräusch unerheblich ist: Tabelle 1
Aus der Kurve der Fig. 2 und der vorstehenden Tabelle 1 ist verständlich, daß das Ladegeräusch bei jedem Frequenzbereich verhindert werden kann, wenn die Dicke des Aluminiumzylinders der fotosensitiven Trommel 1 nicht geringer als 3 mm ist, und daß das Ladegeräusch in Abhängigkeit von der Ladefrequenz unerheblich gemacht werden kann, selbst wenn die Dicke des Aluminiumzylinders geringer als 3 mm ist.

Versuch 2

Die dem Versuch 1 ähnlichen Versuche wurden unter Verwendung einer Prozeßkartusche durchgeführt, die eine fotosensitive Trommel mit einem Durchmesser von 60 mm aufnimmt. Die Versuchsbedingungen und Parameter sind dieselben wie beim Versuch 1, außer der Durchmesser der fotosensitiven Trommel, und deshalb wird deren detaillierte Beschreibung unterlassen.
Fig. 4 zeigt eine Kurve einer Beziehung zwischen der Ladefrequenz, der Dicke des Aluminiumzylinders und dem Ladegeräusch. Die Ordinate ist dieselbe wie in Fig. 2. Eine durchgezogene Linie a repräsentiert den Aluminiumzylinder mit einer Dicke von 0,8 mm; eine durchgezogene Linie b für 1,0 mm; eine durchgezogene Linie c für 1,5 mm; eine durchgezogene Linie d für 2,0 mm; eine durchgezogene Linie e für 3,0 mm; und eine durchgezogene Linie f für 5,00 mm. In dieser Kurve ist die Frequenz für die Dicken der Aluminiumzylinder folgendermaßen, wobei das Ladegeräusch unerheblich ist, d.h. daß es keine Belästigung verursacht. Tabelle 2
Aus der Kurve der Fig. 4 und der vorstehenden Tabelle 2 wird dasselbe wie beim Versuch 1 auf den Aluminiumzylinder mit dem Durchmesser von 60 mm angewendet. Aus den Ergebnissen der Versuche 1 und 2 wird die Beziehung zwischen dem Ladegeräusch und der Querschnittsfläche sowie die Beziehung zwischen dem Ladegeräusch und der Dicke des Aluminiumzylinders der fotosensitiven Trommel erwartet.
Fig. 5 zeigt die von den Ergebnissen der Versuche 1 und 2 erhaltene Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel und der Frequenz der oszillierenden Spannung, wobei das Ladegeräusch unerheblich ist. Das im Anspruch 1 verwendete spezifische Gewicht ist folgendermaßen definiert:
= [Gewicht (g) der fotosensitiven Trommel pro Einheitslänge (cm)] / [Querschnittsfläche der fotosensitiven Trommel, d.h. die Fläche (cm²) innerhalb eines Kreises des Außendurchmessers des Aluminiumzylinders]
Da die Dicke der fotosensitiven Lage verglichen mit dem Außendurchmesser des Aluminiumzylinders vernachlässigbar klein ist, wird die Querschnittsfläche der fotosensitiven Trommel einschließlich der fotosensitiven Lage so betrachtet, als wenn sie gleich der Fläche des Kreises mit demselben Durchmesser wie der Außendurchmesser des Aluminiumzylinders wäre.
Da außerdem das spezifische Gewicht der fotosensitiven Lage verglichen mit dem des Zylinders, der diese stützt, vernachlässigbar klein ist, wird deshalb das spezifische Gewicht der fotosensitiven Lage vernachlässigt. Deshalb ist das spezifische Gewicht der fotosensitiven Trommel das spezifische Gewicht des Elements, das die fotosensitive Lage stützt.
Die ganze Länge der fotosensitiven Trommel befindet sich im Kontakt mit der Ladewalze und deshalb ist die Gesamtlänge der Trommel dieselbe wie die wirksame Ladefläche.
Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt eine Beziehung zwischen einem spezifischen Gewicht und einer Dicke des Aluminiumzylinders der fotosensitiven Trommel. Tabelle 3
Das spezifische Gewicht wird so ausgedrückt:
= {(D/w)² - (D/2-t)²} x 2,7/(D/2)²
wobei D ein Außendurchmesser eines Aluminiumzylinders (cm) ist, t eine Dicke (cm) ist und die Dichte von Aluminium 2,7 (g/cm³) ist.
Wie aus der Kurve der Fig. 5 verständlich ist, kann die Beziehung zwischen einer Ladefrequenz f (Hz) und dem spezifischen Gewicht (g/cm3) des die fotosensitive Lage stützenden Aluminiumzylinders, wobei das Ladegeräusch unerheblich ist, im allgemeinen durch eine geradlinige Linie repräsentiert werden, die folgendermaßen ausgedrückt wird:
≥ 1,4 x 10&supmin;³ x f (f ≤ 350 Hz) ...Zeile 1
≥ 4 x 10&supmin;&sup4; x f + 0,35 (35) Hz < f ≤ 1500 Hz) ...Zeile 2
≥ 0,95 (f > 1500 Hz) ...Zeile 3
Da das akustisch lästige, d.h. ausgeprägte, Geräusch die Frequenz von nicht geringer als 200 Hz hat, sind die vorstehenden Gleichungen insbesondere bei der Ladefrequenz von nicht geringer als 200 Hz wirksam. Wie vorher beschrieben ist, ergibt sich durch den Anstieg der Verarbeitungsgeschwindigkeit des fotosensitiven Elements die Notwendigkeit, Zyklusmarken und geflammte Muster zu vermeiden, und deshalb beträgt die oszillierende Frequenz zumindest 200 Hz. Deshalb ist die Zeile 1 in dem folgenden Bereich wirksam.
= 1,4 x 10&supmin;³ x f (200 ≤ f ≤ 350) ...(2)
Es werden die Gründe beschrieben, warum der bevorzugte Bereich des spezifischen Gewichts der fotosensitiven Trommel größer als ein konstantes Niveau ist, wenn die Ladefrequenz nicht geringer als 1500 Hz ist.
Wie aus den Kurven der Fig. 2 und 4 verständlich ist, steigt der Schalldruckpegel des Ladegeräusches nicht an, wenn die Ladefrequenz nicht geringer als 1500 Hz ist. Vielmehr kann es sein, daß der Druckpegel mit einem Anstieg der Frequenz abnimmt. Es ist verständlich, daß das Unbehagen in diesem Bereich stärker ansteigt, als es allein durch den Schalldruckpegel ausgedrückt wird. Aufgrund dessen wurden die Versuche nicht nur bezüglich dem Unbehagen des Ladegeräusches als Schalldruckpegel ausgeführt (sondern durch die Feldversuche durch mehrere Personen wie in den vorangegangenen Versuchen). Als ein Ergebnis wurde herausgefunden, daß das Ladegeräusch in dem Bereich von nicht geringer als 1500 Hz nicht unbehaglich ist, wenn die fotosensitive Trommel ein derartiges spezifisches Gewicht hat, daß das Ladegeräusch nur bei der Ladefrequenz von 1500 Hz gedämpft wird.
Fig. 6 zeigt einen Laserstrahldrucker 61, bei dem die Prozeßkartusche montiert ist, wobei die Prozeßkartusche die fotosensitive Trommel aufnimmt, die die vorstehenden Beziehungen zwischen der Ladefrequenz f und dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel erfüllt, die in den Zeilen 1 bis 3 ausgedrückt sind.
Im Betrieb wird die fotosensitive Trommel 1 durch die Ladewalze 2 gleichförmig geladen, und die geladene fotosensitive Trommel 1 wird durch einen Laserstrahl belichtet und raster-abgetastet, der durch eine Laserabtasteinrichtung gemäß einem Bildsignal moduliert ist. Dadurch wird auf der fotosensitiven Trommel 1 ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt. Das elektrostatische latente Bild wird durch eine Entwicklungsvorrichtung 3 auf eine derartige Weise entwickelt, daß der Toner an den Bereichen angelagert wird, an denen das Potential durch die Belichtung mit dem Laserstrahl abnimmt (Umkehrentwicklung). Das Tonerbild wird durch eine Übertragungswalze 66 auf ein Übertragungsmaterial übertragen. Das Übertragungsmaterial ist in einer Kassette 63 untergebracht und wird nacheinander durch eine Aufnahmewalze 64 ausgefördert. Ein Drucksignal wird dem Laserstrahldrucker von einem Hostcomputer zugeführt. Dann wird das Übertragungsmaterial durch die Aufnahmewalze 64 ausgefördert und synchron mit dem Bildsignal durch eine Zeitgebungswalze 65 der Übertragungswalze 66 zugeführt. Dann wird das Tonerbild auf das Übertragungsmaterial übertragen. Die Übertragungswalze 66 weist ein elektrisch leitendes elastisches Material auf. Ein Walzenspalt ist zwischen der fotosensitiven Trommel 1 und der Übertragungswalze 66 ausgebildet, und das Bild wird durch das elektrische Überlagerungsübertragungsfeld elektrostatisch übertragen. Das Übertragungsmaterial, das das Bild empfangen hat, wird in einer Fixiervorrichtung fixiert und wird durch Ausstoßwalzen zu einer Ausstoßablage 69 ausgestoßen. Der nach der Bildübertragung auf dem fotosensitiven Element verbleibende Resttoner wird durch ein Reinigungsblatt 4 entfernt.
Bei einem derartigen Laserstrahldrucker 61 wurde die Ladewalze 2 mit Wechselspannungen mit einer Spitze-Spitze- Spannung von 2000 V und Frequenzen von 400 Hz und 800 Hz versorgt.
Der Aluminiumzylinder hatte einen Durchmesser von 30 mm und eine die vorstehend beschriebenen Beziehungen erfüllende Dicke, die in den Zeilen 1 bis 3 ausgedrückt sind. Insbesondere war die Dicke des Aluminiumzylinders 1,5 mm für die Ladefrequenz von 400 Hz und war 2,0 mm für 800 Hz. Es hat sich bestätigt, daß das Ladegeräusch kaum zu der Außenseite des Laserstrahldruckers durchdringt.
Somit wird die tatsächliche Geräuschquelle gedämpft, wenn die vorstehenden Bedingungen in der nackten Prozeßkartusche erfüllt sind, d.h. in der Prozeßkartusche selbst, und deshalb wird das Ladegeräusch in dem Laserstrahldrucker kaum verstärkt und wird außerdem nicht zu der Außenseite des Druckers durchdringen. Deshalb kann das Ladegeräusch verhindert werden, wenn die vorstehend beschriebene Prozeßkartusche verwendet wird, selbst wenn der Aufbau des äußeren Gehäuses des elektrofotografischen Druckers unterschiedlich ist.
Es wurde herausgefunden, daß bei einem derartigen Bilderzeugungsgerät das Ladegeräusch außerhalb des Geräts kaum eine akustische Belästigung hervorruft, wenn die Ladefrequenz nicht höher als 200 Hz ist, und deshalb ist die vorstehend beschriebene Beziehung zwischen der Ladefrequenz und dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel oder des Zylinders tatsächlich wirksam, wenn die Ladefrequenz nicht geringer als 200 Hz ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel wird beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Material 1c mit einer bestimmten Masse so in den Aluminiumzylinder 1b der fotosensitiven Trommel eingesetzt, daß es sich mit dessen innerer Fläche im Kontakt befindet, wie in der Fig. 7 gezeigt ist, anstatt daß es die Dicke des Aluminiumzylinders erhöht. Die dafür verwendbaren Materialien umfassen ein thermoplastisches Harzmaterial, wie beispielsweise ABS-Harz, Polykarbonatharz oder Polyacetalharz, thermisch einzurichtendes Harzmaterial, wie beispielsweise Epoxidharz oder Phenolharz, synthetisches Harzmaterial, wie beispielsweise Silikongummi, Urethangummi, EPDM, Chloroprengummi oder NBR, eine Flüssigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Si-Öl, oder Pulvermaterial, wie beispielsweise Harzpulver oder Si-Pulver, oder dergleichen, weil es möglich ist, eine derartige Konfiguration vorzusehen, daß es sich im engen Kontakt mit der inneren Fläche des Zylinders 1b befindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das ABS-Harzmaterial verwendet. Es wird in einem Zylinder mit einem Außendurchmesser verarbeitet, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Zylinders 1b ist, so daß es sich im Kontakt mit der inneren Fläche des Zylinders befindet. Durch Ändern des Innendurchmessers des ABS Harzzylinders 1c wird dessen Masse geändert. Dann wurde die Beziehung zwischen der Ladefrequenz, der Masse und dem Ladegeräusch untersucht.
Fig. 8 zeigt eine Kurve der Ergebnisse der Untersuchungen. Die Ordinate der Kurve der Fig. 8 ist dieselbe wie die Ordinate der Fig. 2 oder 4. Der Außendurchmesser des Zylinders 1b beträgt 30 mm, wie bei Versuch 1. Die Dicke des Zylinders 1b beträgt 0,6 mm, so daß der Innendurchmesser des Zylinders 1b 28,8 mm wird. In der Fig. 8 steht die durchgezogene Linie a für nichts in der fotosensitiven Trommel; eine durchgezogene Linie b steht für einen ABS- Zylinder 1c mit einem Außendurchmesser von 28,8 mm, einem Innendurchmesser von 26,8 mm (1 mm dick); eine durchgezogene Linie c steht für den eingesetzten ABS-Zylinder mit einem Außendurchmesser von 28,8 mm, einem Innendurchmesser von 24,8 mm (2 mm dick); eine durchgezogene Linie d steht für den eingesetzten ABS-Zylinder mit einer Dicke von 3 mm und denselben Außendurchmesser; eine durchgezogene Linie e steht für den eingesetzten ABS-Zylinder mit einer Dicke von 4 mm und denselben Außendurchmesser; eine durchgezogene Linie f steht für den eingesetzten ABS-Zylinder mit einer Dicke von 5 mm und denselben Außendurchmesser; und eine durchgezogene Linie g steht für den eingesetzten ABS-Zylinder mit einer Dicke von 7 mm und denselben Außendurchmesser. Aus dieser Kurve wird die Frequenz relativ zu der Dicke des ABS- Zylinders in der folgenden Tabelle 4 ausgedrückt, wobei das Ladegeräusch keine Belästigung verursacht. Tabelle 4
Fig. 9 zeigt eine Kurve einer Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel und der Ladefrequenz, bei der das Ladegeräusch keine Belästigung verursacht, wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen. Die Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht und der Dicke des in die fotosensitive Trommel eingesetzten ABS-Zylinders ist folgendermaßen: Tabelle 5
Das spezifische Gewicht des Aluminiumzylinders ist folgendermaßen:
= [{3/2)² - (2,88/2)²} x 2,7 + {(2,88/2² - (2,88/2-t)²} x 1,04]/(3/2)²
wobei der Außendurchmesser des Aluminiumzylinders 3 cm beträgt, sein Innendurchmesser 2,88 cm beträgt, die Dichte von Aluminium ist 2,7 g/cm³, der Außendurchmesser des ABS- Zylinders beträgt 2,88 mm, die Dicke des ABS-Zylinders ist t cm und die Dichte des ABS-Materials ist 1,04 g/cm³.
Wie aus der Kurve der Fig. 9 verständlich ist, kann die Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel (ihr spezifisches Gewicht umfaßt den Aluminiumzylinder und den ABS-Zylinder) und der Ladefrequenz, bei der das Ladegeräusch keine Belästigung verursacht, wie in Fig. 5 durch geradlinige Linien angenähert werden. Deshalb wird das spezifische Gewicht der fotosensitiven Trommel (g/cm³), das zum Dämpfen des Ladegeräusches vorzuziehen ist, relativ zu der Ladefrequenz f (Hz) durch die vorangegangenen Ungleichungen (Zeilen 1 bis 3) ausgedrückt, d.h.:
≥ 1,4 x 10&supmin;³ x f (200 ≤ f ≤ 350 Hz)
≥ 4 x 10&supmin;&sup4; x f + 0,35 (350 Hz < f ≤ 1500 Hz)
≥ 0,95 (f > 1500 Hz)
Dasselbe wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen gilt bezüglich der Ladefrequenz von nicht geringer als 1500 Hz.
Wie verständlich ist, erhöht sich das spezifische Gewicht der ganzen fotosensitiven Trommel nicht nur durch Erhöhen des spezifischen Gewichts durch Erhöhen der Dicke der fotosensitiven Trommel, sondern auch durch Einsetzen eines Materials mit einer bestimmten Masse, um das Ladegeräusch zu dämpfen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der ABS-Zylinder in den fotosensitiven Zylinder eingesetzt. Das Ladegeräusch kann jedoch auf ähnliche Weise durch Einsetzen eines Materials mit einer bestimmten Masse und mit einer Konfiguration gedämpft werden, das in der Lage ist, sich im engen Kontakt mit der inneren Fläche des Zylinders zu befinden. Des weiteren kann durch Auswählen des spezifischen Gewichts relativ zu der Frequenz der Wechselspannung oder der Wechselspannungskomponente, die an die Ladewalze angelegt wird, jede Ladefrequenz in dem Laserstrahldrucker unter Verwendung der Prozeßkartusche abgedeckt werden.
Fig. 10A und 10B zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel. Die Fig. sind Längsschnittansichten der fotosensitiven Trommel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Dicke des Aluminiumzylinders in dem zentralen Abschnitt in der Längsrichtung (Fig. 10A) groß, und ein Material ist nur in den zentralen Abschnitt des Aluminiumzylinders eingesetzt (Fig. 10B).
Dieselben Untersuchungen wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wurden bezüglich der Beziehung zwischen der Ladefrequenz, dem Gewicht des inseitigen Materials und der Dicke des Zylinders als Ausdruck des nicht-belästigenden Ladegeräusches durchgeführt. Es wurde herausgefunden, daß die Massen, die sich auf das spezifische Gewicht bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beziehen, das Gewicht (g) der wirksamen Ladezonenlänge der fotosensitiven Trommel / eines Bereichs eines Außendurchmessers der fotosensitiven Trommel (Zylinder) sind, d.h. die Schnittfläche des Stützelements für die fotosensitive Lage (cm²) / eine Länge L (cm) einer wirksamen Ladezone der fotosensitiven Trommel. Hier ist die wirksame Ladezone die Zone, in der sich die fotosensitive Trommel im Kontakt mit der Ladewalze in der Längsrichtung der fotosensitiven Trommel befindet. Bei den tatsächlichen Versuchen hatte der Aluminiumzylinder einen Durchmesser von 30 mm, und die Dicke des Aluminiumzylinders auf eine Länge von 100 mm des zentralen Abschnitts änderte sich, um 2 mm, 3 mm, 4 mm und 5 mm zu sein, und die Dicke des anderen Abschnitts war 0,6 mm.
Wie bei dem eingesetzten Material ist ein ABS-Zylinder mit einem Außendurchmesser, der wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gleich dem Aluminiumzylinder ist, und einer Länge von 100 mm in den Aluminiumzylinder eingesetzt und bei dem zentralen Abschnitt in der Längsrichtung angeordnet, und die Dicke des ABS-Zylinders 10 beträgt 4 mm, 6 mm, 8 mm oder 12 mm. Die Dicke des Zylinders beträgt 0,6 mm. Der wirksame Ladebereich der Ladewalze hat eine Länge von 220 mm.
Die folgenden Tabellen 6 und 7 zeigen jeweils eine Beziehung zwischen der Dicke in dem zentralen Abschnitt des Zylinders und der Ladefrequenz, wobei das Ladegeräusch keine Belästigung verursacht, und eine Beziehung zwischen der Dicke des in den Zylinder eingesetzten ABS-Zylinders und der Ladefrequenz, wobei das Ladegeräusch keine Belästigung verursacht. Tabelle 6 Tabelle 7
Fig. 11 zeigt eine Aufzeichnung der Beziehung zwischen der Ladefrequenz und dem spezifischen Gewicht (wie in diesem Ausführungsbeispiel definiert ist) ähnlich dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Die folgende Tabelle 8 zeigt eine Beziehung zwischen der Dicke des Aluminiumzylinders in dem zentralen Abschnitt, der Dicke des ABS-Zylinders und dem spezifischen Gewicht. Tabelle 8
Das spezifische Gewicht (g/cm³) wird aus dem Wert berechnet, der durch die Division des Gewichts W (g) der fotosensitiven Trommel in der wirksamen Ladezone L (22 cm) durch die Schnittfläche der fotosensitiven Trommel (die Fläche eines Kreises mit einem Durchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des Zylinders ist) S (cm²) multipliziert mit der Länge L (cm) der wirksamen Ladezone erhalten wird, d.h. = W/SL.
Das Gewicht (g) der fotosensitiven Trommel in der wirksamen Ladezone wird folgendermaßen ausgedrückt:
W = {(1,5/2)² - (1,5/2-t&sub1;)²} x 2,7 x 10 + {(1,5/2)² - (1,5/2-0,6)²} x 2,7 x (22-10)
wobei die Dichte von Aluminium 2,7 (g/cm³) ist, die Dicke des Aluminiumzylinders in dem zentralen Abschnitt beträgt t&sub1; (cm), und die Länge des dicken Abschnitts beträgt 10 cm.
Das Vorstehende gilt, wenn die Dicke in dem zentralen Abschnitt ansteigt.
Wenn der ABS-Zylinder mit einer Länge von 10 cm eingesetzt ist, wird das folgendermaßen ausgedrückt:
W = {(1,5/2)² - (1,5/2-t&sub2;)²} x 1,04 x 10 + {(1,5/2)² - (1,5/2-0,6)²} x 2,7 x (22-10)
wobei die Dichte des ABS-Materials 1,04 (g/cm³) ist, und die Dicke des ABS-Zylinders beträgt t&sub2; (cm).
Aus der Fig. 11 wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel, ähnlich wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen, die Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel und der Ladefrequenz, wobei das Ladegeräusch keine Belästigung hervorruft, im wesentlichen durch die Linien der Kurve in Fig. 5 angenähert, und deshalb ist das spezifische Gewicht (g/cm³) der fotosensitiven Trommel, das geeignet ist, um das Ladegeräusch in Bezug auf die Ladefrequenz f (Hz) zu dämpfen, dasselbe wie in den vorangegangenen Ungleichungen, d.h..
≥ 1,4 x 10&supmin;³ x f (200 Hz ≤ f ≤ 350 Hz)
≥ 4 x 10&supmin;&sup4; x f + 0,35 (350 Hz < f ≤ 1500 Hz)
≥ 0,95 (f > 1500 Hz)
Für die Ladefrequenz von nicht geringer als 1500 Hz gilt dasselbe wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen.
Wie aus dem Vorangegangenen verständlich ist, ist nur der Anstieg der Masse der fotosensitiven Trommel an dem zentralen Abschnitt (zumindest 50 mm Länge oder zumindest 20 % Länge der wirksamen Ladelänge) wirksam, wenn die Definition des spezifischen Gewichts dieser Erfindung verwendet wird, um das Ladegeräusch zu verhindern, ähnlich wie bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Länge des ABS-Zylinders oder dergleichen kürzer, und deshalb ist der Einsetzvorgang oder dergleichen einfacher, und außerdem wird sein enger Kontakt mit der inneren Fläche des Zylinders sichergestellt.
Es wird der Grund beschrieben, warum durch Erhöhen des spezifischen Gewichts der fotosensitiven Trommel eine Dämpfungswirkung des Ladegeräusches erzeugt wird. Wenn die oszillierende Spannung zwischen der fotosensitiven Trommel und der Ladewalze angelegt wird, bildet sich dazwischen ein oszillierendes elektrisches Feld, um die Ladewalze und die fotosensitive Trommel zwangsweise zu vibrieren. Die Vibration ist in der Ladewalze relativ groß und in der fotosensitiven Trommel relativ klein. Die Erfinder haben herausgefunden, daß das durch die Vibration der fotosensitiven Trommel erzeugte Geräusch und das Geräusch, das durch die die Prozeßkartusche bildenden Behälter, wie beispielsweise ein Reinigungseinrichtungsbehälter, eine Prozeßkartuschenabdeckung oder dergleichen, als ein Ergebnis der Übertragung der Vibration von der fotosensitiven Trommel erzeugt wird, ausgeprägter als das Geräusch sind, das durch die Vibration der Ladewalze erzeugt wird. Dasselbe gilt für das Bilderzeugungsgerät, weil die Vibration auf die Seitenplatten oder die Reinigungseinrichtung des Bilderzeugungsgeräts übertragen wird, wo die fotosensitive Trommel direkt auf einem Rahmen des Bilderzeugungsgeräts gestützt ist. Eine derartiges Ladegeräusch ist beachtlich, wenn sich die fotosensitive Trommel dreht, und die fotosensitive Trommel und der Prozeßkartuschenbehälter werden gemäß der Ladefrequenz vibriert. Die Vibration wird durch das oszillierende elektrische Feld erzeugt und umfaßt Teilknoten und Schleifen. Wie vorstehend beschrieben ist, erhöht es sich im wesentlichen monoton, und deshalb kann der Einfluß der Resonanz kaum beobachtet werden. Es ist deshalb wirksamer, die Vibration der fotosensitiven Trommel und des Prozeßkartuschenbehälters zu dämpfen, anstatt die Vibration der Ladewalze zu dämpfen, um das Ladegeräusch zu dämpfen. Die Erfinder haben herausgefunden, daß das Dämpfen der Vibration der fotosensitiven Trommel wirksamer ist.
Wie in den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 beschrieben ist, ist der Anstieg des spezifischen Gewichts der fotosensitiven Trommel ausgeprägt, um die Vibration der fotosensitiven Trommel zu dämpfen.
Es ist allgemein bekannt, daß die Vibration gemäß der Masse abnimmt. Dieselbe Ladegeräusch-Verhinderungswirkung kann auf der Grundlage desselben Konzepts des spezifischen Gewichts sowohl für den Anstieg der Zylinderdicke als auch für das Einsetzen des Materials mit einer bestimmten Masse (ABS- Zylinder oder dergleichen) geschaffen werden. Der Grund hierfür ist nicht klar, wird aber folgendermaßen betrachtet. Bei dem System, bei dem sich der ABS-Zylinder in der fotosensitiven Trommel befindet, ist die Dämpfungswirkung nicht so beachtlich, wenn sich die fotosensitive Trommel nicht dreht, als bei dem System, bei dem die Dicke des Aluminiumzylinders erhöht ist. Es hat jedoch dieselbe vorteilhafte Wirkung wie das System mit der erhöhten Dicke, wenn sich die fotosensitive Trommel dreht. Das ist in der nachfolgenden Tabelle 9 gezeigt. Tabelle 9
( ): Schalldruckpegel ohne Anlegen der oszillierenden Spannung
Bei dieser Tabelle waren die Meßbedingungen dieselben wie bei den vorangegangenen Versuchen, und die Ladefrequenz war 800 Hz. Somit ist das Konzept des spezifischen Gewichts vom Standpunkt des Dämpfens der Vibration sehr wirksam, wenn sich das drehbare Element dreht. Der Grund wird folgendermaßen betrachtet. Die Masse des Materials im Innern der fotosensitiven Trommel dämpft die Vibration des Aluminiumzylinders durch die Fliehkraft.
Um die erzwungene Vibration während der Drehung der fotosensitiven Trommel zu verhindern, ist das Verbinden eines Vibrationdämpfungsmaterials zum Zweck des Verhinderns der Resonanz alleine nicht ausreichend, wie es in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 45981/1991 offenbart ist, und es ist erforderlich, daß eine gleichförmige Masse über den ganzen Umfang der fotosensitiven Trommel existiert.
Insgesamt ist es zum Zweck des Dämpfens des durch das oszillierende elektrische Feld verursachten Geräusches wirksamer, die Vibration des drehbaren Elements (die fotosensitive Trommel bei diesem Ausführungsbeispiel) zu dämpfen, das als ein Weg für die Übertragung der Vibration auf das andere Element dient, wie beispielsweise auf einen Behälter der Kartusche, anstatt die Vibration des am stärksten vibrierenden Elements (die Ladewalze bei diesem Ausführungsbeispiel) zu dämpfen. Hier ist das spezifische Gewicht des drehbaren Elements, d.h. der fotosensitiven Trommel, das Gewicht (g) der wirksamen Ladezone der fotosensitiven Trommel geteilt durch (Querschnittsfläche der fotosensitiven Trommel (cm²) x Länge der wirksamen Ladezone der fotosensitiven Trommel (cm)), wobei das auf alle die Ausführungsbeispiele 1 bis 3 anwendbar ist. Das Ladegeräusch kann gedämpft werden, wenn das spezifische Gewicht so ausgewählt ist, daß die in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele beschriebenen Beziehungen relativ zu der Ladefrequenz des vibrierenden elektrischen Felds erfüllt werden, das auf die Ladevorrichtung der Kontaktart aufgebracht wird.
Bei der vorangegangenen Beschreibung wurde nur die Ladefrequenz als ein Parameter genommen, als das spezifische Gewicht der fotosensitiven Trommel betrachtet wurde. Der Grund dafür ist folgendermaßen.
Gemäß den Untersuchungen der Erfinder ist das Ladegeräusch von der Härte der Ladewalze, der Oberflächenrauhigkeit, der Wellengestalt der angelegten Wechselspannung und der Spitze- Spitze-Spannung abhängig, aber die Beiträge dieser Parameter sind in dem Bereich unerheblich, in dem gute Ladungseigenschaften erzeugt werden. Angesichts der Härte der Ladewalze wird beispielsweise die Walze für eine lange Zeitdauer in einem Druckkontakt mit der fotosensitiven Trommel 1 gehalten, wenn die Ladewalze in der Kartusche vorgesehen ist. Unter diesem Gesichtspunkt hat die elastische Lage der Ladewalze 2 eine derartige Eigenschaft, daß die bleibende Verformung aufgrund der Kompression klein ist. Die bleibende Verformung aufgrund des Drucks ist groß, wenn die Härte der elastischen Lage groß ist. Wenn die elastische Lage aus Silikongummi, Urethangummi oder EPDM hergestellt ist, beträgt die Walzenhärte der Ladewalze 2 in der Prozeßkartusche zumindest 50 Grad (Asker C, 1 kgf). In einem derartigen Härtebereich hat die Walzenhärte keinen großen Einfluß auf das Ladegeräusch. Insbesondere beträgt bei dem vorstehend beschriebenen Meßverfahren die Verteilung 1 dB/5 Grad (das Ladegeräusch nimmt um 1 dB ab, wenn die Walzenhärte um 5 Grad reduziert wird). Das Ladegeräusch kann durch Aufrauhen der Oberfläche abnehmen, aber das Ladegeräusch nimmt nicht ab, wenn die mittlere Oberflächenrauhigkeit Rz an zehn Punkten nicht größer als 25 µm ist. Die Oberflächenrauhigkeit Rz ist gemäß den Untersuchungen der Erfinder jedoch für die guten Ladungseigenschaften vorzugsweise geringer als 20 µm, und deshalb kann keine ausgeprägte Ladegeräusch-Verhinderungswirkung erwartet werden.
Die an die Ladewalze und die fotosensitive Trommel angelegte oszillierende Spannung kann wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen die Gestalt einer Sinuswelle, einer Dreieckswelle oder einer Rechteckwelle haben. Es kann eine Pulswelle sein, die durch Ein- und Ausschalten einer Gleichspannungsquelle erzeugt wird. Mit anderen Worten ist die Spannung verwendbar, wenn sie sich mit der Zeit regelmäßig ändert. Die Sinuswelle enthält nicht die Hochfrequenzkomponente und deshalb ist die Sinuswelle vorzuziehen, da das Ladegeräusch gering ist.
Wenn die Spitze-Spitze-Spannung der oszillierenden Spannung abnimmt, nimmt das Ladegeräusch ab, aber es tritt eine Neigung zum punktförmigen Laden auf. Wie in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 149669/1988 gezeigt ist, kann die gute Ladeleistung geschaffen werden, wenn die zwischen der fotosensitiven Trommel und der Ladewalze angelegte Spannung eine Spitze-Spitze-Spannung hat, die nicht geringer als zweimal die Ladeanfangsspannung ist, die die Spannung ist, wenn das Laden der fotosensitiven Trommel erfolgt, wenn nur die Gleichspannung an die Ladewalze angelegt ist. Wenn beispielsweise das fotosensitive OPC- Element eine Dicke von 20 µm hat, kann die gute Ladeleistung mit der Spitze-Spitze-Spannung von 1200 bis 2500 V geschaffen werden. Hier ist die obere Grenze durch das abnormale Entladen von der Ladewalze 2 zu der fotosensitiven Trommel vorgesehen. In diesem Bereich beträgt die Ladegeräusch- Dämpfungswirkung gemäß den Untersuchungen der Erfinder höchstens 1 dB/400 V (das Ladegeräusch nimmt durch Reduzieren der Spitze-Spitze-Spannung um 400 V um 1 dB ab) bei dem vorstehend beschriebenen Meßverfahren. Deshalb ist es nicht sehr wirksam, um das Ladegeräusch zu dämpfen.
Demgemäß hat die Ladefrequenz in dem guten Ladeleistungsbereich einen großen Einfluß auf das Ladegeräusch.
Bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel wurde die Beschreibung bezüglich der Ladewalze gemacht, aber die vorliegende Erfindung ist auf eine andere Ladevorrichtung der Kontaktart anwendbar, wie beispielsweise ein Ladeblatt, was von den Erfindern bestätigt wurde. Als das mit der vorliegenden Erfindung verwendbare Bilderzeugungsgerät wurde die Beschreibung bezüglich eines Laserstrahldruckers unter Verwendung einer Prozeßkartusche gemacht, aber dieselbe vorteilhafte Wirkung kann bei einem anderen Bilderzeugungsgerät, wie beispielsweise einem elektrofotografischen Drucker oder einem Kopiergerät, erzeugt werden. Selbst bei dem Bilderzeugungsgerät, bei dem die fotosensitive Trommel, die Ladewalze, die Entwicklungsvorrichtung, die Reinigungseinrichtung oder dergleichen nicht als eine Einheit gebildet sind, sondern austauschbare separate Einheiten sind, kann die Ladegeräusch- Dämpfungswirkung durch Verwenden der vorstehend beschriebenen Beziehung zwischen der Ladefrequenz und dem spezifischen Gewicht der fotosensitiven Trommel geschaffen werden. Bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen enthält die Prozeßkartusche die Entwicklungsvorrichtung, die Reinigungseinrichtung, die Kontaktladevorrichtung und die fotosensitive Trommel als eine Einheit, aber dasselbe gilt für die Prozeßkartusche ohne die Entwicklungsvorrichtung.
Wie vorstehend beschrieben ist, nimmt wegen der Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht des Stützelements des zu ladenden Elements und der Frequenz f der zwischen dem zu ladenden Element und dem Ladeelement angelegten oszillierenden Spannung die Verformung des zu ladenden Elements ab, so daß die Vibration aufgrund der Verformung reduziert wird. Deshalb wird der dadurch erzeugte Körperschall reduziert. Das dämpft das von der Prozeßkartusche oder dem Bilderzeugungsgerät erzeugte Ladegeräusch. Der leise Betrieb verbessert zusammen mit der geringen Ozonproduktion durch das Ladesystem der Kontaktart die Umgebung.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier offenbarten Baugruppen beschrieben ist, ist sie nicht auf die hier festgelegten Details begrenzt und bei dieser Anmeldung ist beabsichtigt, daß solche Abwandlungen oder Änderungen abgedeckt sind, die zum Zweck von Verbesserungen innerhalb dem Umfang der folgenden Ansprüche gemacht werden.
Der Inhalt unserer beiden anderen europäischen Anmeldungen Nr. 92 307 004.9 (EP-A-0 526 235) und 92 306 962.9 (EP-A-0 526 208) hat dieselbe Priorität und dasselbe Anmeldedatum wie die vorliegende Anmeldung.

Claims

1. Prozeßkartusche, die zur Verwendung bei einem elektrophotographischem Gerät mit einer Ladeenergieversorgung angepaßt ist, die eine oszillierende Ladespannung mit einer Frequenz in dem Bereich von 200 bis 350 Hertz vorsieht, mit:

einer photosensitiven Trommel;

einem Ladeelement zur Kontaktaufladung der Trommel, wobei die Trommel und das Ladeelement so eingerichtet sind, daß die Trommel bei einem Anlegen einer oszillierenden Ladespannung zwischen dem Ladeelement und der Trommel geladen werden kann, die eine Frequenz innerhalb des Bereichs von 200 bis 350 Hertz hat;

dadurch gekennzeichnet, daß

die photosensitive Trommel ein spezifisches Gewicht hat, dessen Größe die folgende Beziehung erfüllt:

≥ 1,4 x 10&supmin;³ x f,

wobei f die spezifische Größe der Frequenz der Ladespannung innerhalb des Bereichs ist und das spezifische Gewicht das Gewicht (g) des mit dem Ladeelement in Kontakt stehenden Abschnitts der Trommel geteilt durch das Produkt der Querschnittsfläche (cm²) der Trommel mit der Länge (cm) des Abschnitts ist.

2. Prozeßkartusche, die zur Verwendung bei einem elektrophotographischem Gerät mit einer Ladeenergieversorgung angepaßt ist, die eine oszillierende Ladespannung mit einer Frequenz in dem Größenbereich größer als 350 Hertz und kleiner als oder gleich 1500 Hertz vorsieht, mit:

einer photosensitiven Trommel;

einem Ladeelement zur Kontaktaufladung der Trommel, wobei die Trommel und das Ladeelement so eingerichtet sind, daß die Trommel bei einem Anlegen einer oszillierenden Ladespannung zwischen dem Ladeelement und der Trommel geladen werden kann, die eine Frequenz innerhalb des Größenbereichs größer als 350 Hertz und kleiner als oder gleich 1500 Hertz hat;

dadurch gekennzeichnet, daß

≥ 4,0 x 10&supmin;&sup4; x f + 0,35,

3. Prozeßkartusche, die zur Verwendung bei einem elektrophotographischem Gerät mit einer Ladeenergieversorgung angepaßt ist, die eine oszillierende Ladespannung mit einer Frequenz in dem Größenbereich größer als 1500 Hertz vorsieht, mit:

einer photosensitiven Trommel;

einem Ladeelement zur Kontaktaufladung der Trommel, wobei die Trommel und das Ladeelement so eingerichtet sind, daß die Trommel bei einem Anlegen einer oszillierenden Ladespannung zwischen dem Ladeelement und der Trommel geladen werden kann, die eine Frequenz innerhalb des Größenbereichs größer als 1500 Hertz hat;

dadurch gekennzeichnet, daß

die photosensitive Trommel ein spezifisches Gewicht hat, dessen Größe die folgende Beziehung erfüllt: ≥ 0,95,

wobei das spezifische Gewicht das Gewicht (g) des mit dem Ladeelement in Kontakt stehenden Abschnitts der Trommel geteilt durch das Produkt der Querschnittsfläche (cm²) der Trommel mit der Länge (cm) des Abschnitts ist.

4. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät der Bauart, die eine Prozeßkartusche nutzt, wobei das Gerät eine Ladeenergieversorgungseinrichtung umfaßt, die zum Erzeugen

einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz in dem Bereich von 200 bis 350 Hertz an der Prozeßkartusche betreibbar ist, und darin eine Prozeßkartusche nach Anspruch 1 entfernbar montiert hat, wobei das Ladeelement an die Energieversorgungseinrichtung gekuppelt ist

5. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät der Bauart, die eine Prozeßkartusche nutzt, wobei das Gerät eine Ladeenergieversorgungseinrichtung umfaßt, die zum Erzeugen einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz innerhalb des Größenbereichs größer als 350 Hertz und kleiner als oder gleich 1500 Hertz an der Prozeßkartusche betreibbar ist, und darin eine Prozeßkartusche nach Anspruch 2 entfernbar montiert hat, wobei das Ladeelement an die Energieversorgungseinrichtung gekuppelt ist.

6. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät der Bauart, die eine Prozeßkartusche nutzt, wobei das Gerät eine Ladeenergieversorgungseinrichtung umfaßt, die zum Erzeugen einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz innerhalb des Größenbereichs größer als 1500 Hertz an der Prozeßkartusche betreibbar ist, und darin eine Prozeßkartusche nach Anspruch 3 entfernbar montiert hat, wobei das Ladeelement an die Energieversorgungseinrichtung gekuppelt ist.

7. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät mit:

einer photosensitiven Trommel;

einer Ladeenergieversorgungseinrichtung, die zum Erzeugen einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz in dem Bereich von 200 bis 350 Hertz betreibbar ist,

einem Ladeelement, das an die Ladeenergieversorgungseinrichtung gekuppelt ist und zur Kontaktaufladung der Trommel betreibbar ist; und

einer Einrichtung zum Erzeugen von Bildern auf der geladenen Trommel;

dadurch gekennzeichnet, daß

≥ 1,4 x 10&supmin;³ x f,

8. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät mit:

einer photosensitiven Trommel;

einer Ladeenergieversorgungseinrichtung, die zum Erzeugen einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz in dem Größenbereich größer als 350 Hertz und kleiner als oder gleich 1500 Hertz betreibbar ist,

einer Einrichtung zum Erzeugen von Bildern auf der geladenen Trommel;

dadurch gekennzeichnet, daß

≥ 4,0 x 10&supmin;&sup4; x f + 0,35,

9. Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät mit:

einer photosensitiven Trommel;

einer Ladeenergieversorgungseinrichtung, die zum Erzeugen einer oszillierenden Ladespannung mit einer Frequenz in dem Größenbereich größer als 1500 Hertz betreibbar ist,

einer Einrichtung zum Erzeugen von Bildern auf der geladenen Trommel;

dadurch gekennzeichnet, daß

≥ 0,95,

10. Prozeßkartusche nach Anspruch 1, 2 oder 3 oder Bilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei das Ladeelement in der Form einer Walze (2) ist.

11. Prozeßkartusche nach Anspruch 1, 2, 3 oder 10 oder Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 10, wobei die Masse des photosensitiven Elementes an seinem länglichen Mittelabschnitt von seiner Masse an seinen Endabschnitten verschieden ist.

12. Prozeßkartusche oder Gerät nach Anspruch 11, wobei die Masse in dem Mittelabschnitt größer als in den Endabschnitten ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, wobei die Masse in dem Mittelabschnitt durch zusätzliches Material erhöht ist, das an dem Mittelabschnitt vorgesehen ist.

14. Gerät nach Anspruch 13, wobei das Material nur an dem länglichen Mittelabschnitt vorgesehen ist.