DE69225165T2

DE69225165T2 - Arbeitseinheit und Bilderzeugungssystem

Info

Publication number: DE69225165T2
Application number: DE69225165T
Authority: DE
Inventors: Hiroto Hasegawa; Hideo Nanataki; Kazuaki Ono; Yasumasa Otsuka; Hiroshi Sasame; Akihiko Takeuchi; Koichi Tanigawa; Hideyuki Yano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1998-08-27
Anticipated expiration: 2012-02-27
Also published as: US5321482A; EP0501768A1; US5589924A; DE69225165D1; CN1065939A; JP2962919B2; EP0501768B1; CN1030484C; JPH0566698A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bilderzeugungsgerät, wie beispielsweise Prozeßkartuschen und auf Bilderzeugungsmaschinen.
In der Vergangenheit wurde in einem elektrophotographischen System als einem Beispiel für Bilderzeugungssysteme ein Corona- Lader als eine Ladeeinrichtung verwendet. Mit dem Corona-Lader trat jedoch ein Problem auf, das darin bestand, daß er nicht nur eine hohe Spannung erforderlich macht, sondern daß er auch eine Reinigungseinrichtung für Coronadrähte erforderlich macht.
Im Gegensatz dazu ist eine Ladeeinrichtung in Kontaktbauweise unter Verwendung einer leitenden Walze, einer leitenden Klinge und dergleichen kürzlich in die Praxis umgesetzt worden. Es wurde festgestellt, daß eine derartige Ladeeinrichtung einen Vorteil ergibt, der darin besteht, daß sie nicht nur keine große elektrische Stromquelle mit einem Prozeß bei geringem Druck, sondern auch keine spezielle Reinigungseinrichtung erfordern. Bei einer derartigen Ladeeinrichtung in Kontaktbauweise wird ein Ladepotential auf einem zu ladenden Objekt erzeugt, indem ein leitendes Ladeelement mit dem zu ladenden Objekt in Kontakt gebracht wird und indem eine Spannung aufgebracht wird, um somit eine Entladung in einem Spalt zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Objekt hervorzurufen. Das Objekt kann einheitlich geladen werden, indem auf es eine Spannung aufgebracht wird, die durch überlagern einer Wechselstromspannung über eine Gleichstromspannung erzielt wird und die dem Ladepotential entspricht.
Genauer gesagt kann, wie in dem US-Patent Nr. 4,851,950 offenbart ist, ein zu ladendes Objekt einheitlich geladen werden, indem ein wechselndes elektrisches Feld mit einer Spannung von Spitzenwert zu Spitzenwert, die mehr als das Doppelte der Ladestartspannung bei Aufbringen der Gleichstromspannung auf das zu ladende Objekt ist, zwischen dem Ladeelement und dem zu ladenden Objekt erzeugt wird.
Nachfolgend wird eine herkömmliche Reinigungseinheit erläutert. Bei der Reinigungseinrichtung des elektrophotographischen Systems wird im allgemeinen der nicht übertragene Resttoner, der auf einem photosensitiven Element (Bildträgerelement) verbleibt, abgeschabt, um von dem photosensitiven Element entfernt zu werden, indem drehbar eine Reinigungswalze mit dem photosensitiven Element in Kontakt gebracht wird, oder indem eine Reinigungs klinge gegen das photosensitive Element in Anlage gebracht wird. Bei elektrophotographischen Systemen, die Prozeßkartuschen ver wenden, wir in vielen Fällen insbesondere eine aus Urethan-Gumrni hergestellte Reinigungsklinge gegen das photosensitive Element in einer Gegenrichtung, die zu einer Drehrichtung des photosensitiven Elements entgegengesetzt ist, unter Berücksichtigung des einfachen Aufbaus und der Kostengünstigkeit gezwängt.
Wenn die Reinigungsklinge verwendet wird, überdreht sich jedoch bei einer groß werdenden Reibkraft zwischen der Klinge und dem photosensitiven Element die Klinge oft, um ein sog. "Klingenaufwenden" hervorzurufen. Wenn ein Toner an einer Kante der Klinge zurückbleibt, obwohl die Klinge selten überdreht wird, weil der Toner als Schmiermittel wirkt, tritt während einer anfänglichen Betriebsbedingung des elektrophotographischen Systems und (oder) der Prozeßkartusche, da der Toner nicht an der Klingenkante vorhanden ist, ein Klingenaufwenden häufig auf.
Um dies zu vermeiden, wurde in der Vergangenheit die Reibkraft zwischen dem photosensitiven Element und der Reinigungsklinge verringert, indem ein Pulver auf die Kante der Reinigungsklinge bei Beginn eines Betriebs des elektrophotographischen Systems und (oder) der Prozeßkartusche aufgebracht wurde. Ein derartiges Pulver muß die Eigenschaften haben, daß es nicht schädlich oder giftig ist, daß es einen Partikeldurchmesser hat, der wirksam ist, um das Klingenaufwenden zu verhindern, daß es einfach in dem Lösungsmittel verteilt werden kann, und daß es eine hervorragende Lösungsmittelbeständigkeit hat. Daher wurde das Pulver hauptsächlich verwendet, das aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) zusammengesetzt ist, das die chemische Gleichung "-(CH&sub2;CF&sub2;)n-" hat, wie beispielsweise "KYNAR", "FORAFLON" (beides Markennamen). Obwohl das PVDF einen Partikeldurchmesser von ungefähr 0,1 - 0,2um hat, wird sein Nebenpartikeldurchmesser 20 - 50 um in aggregiertem Zustand und, selbst wenn Ethylalkohol als das Lösungsmittel verwendet wird, verteilt es sich gut in dem Lösungsmittel und hat eine gute Streicheigenschaft und löst sich in dem Ethylalkohol nicht auf. Daher wurde das PVDF als das Material zum Bestreichen oder Beschichten der Reinigungsklinge verwendet.
Wenn die PVDF-Partikel auf die Reinigungsklinge, die gegen das Bildträgerelement anliegt, bei der Ladeeinrichtung in Kontaktbauweise aufgebracht werden, muß das in Kontakt kommende Ladeelement an einer stromabwärtigen Seite der Reinigungsklinge in einer Verschieberichtung des photosensitiven Elements unter Berücksichtigung des Aufbaus des elektrophotographischen Systems angeordnet sein. Somit fallen die PVDF-Partikel, die vorbeigetreten sind oder durch die Reinigungsklinge übermäßig aufgebracht werden, mit dem Ergebnis auf das photosensitive Element, daß befürchtet wird, daß die herabgefallenen Partikel an dem stromabwärtigen in Kontakt kommenden Ladeelement anhaften. Da die PVDF-Partikel insbesondere die starke Klumpenbildungsneigung haben und dazu neigen, an Nylon-Harz zu haften, das viel als das Oberflächenbeschichtungsmaterial für das in Kontakt kommende Ladeelement verwendet wird, tritt, wenn einmal die PVDF-Partikel an der Fläche des in Kontakt kommenden Ladeelements anhaften, ein Problem auf, das darin besteht, daß die Partikel selbst durch den Gleitkontakt zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element nur schwer zu entfernen sind. Da weiterhin das PVDF-Material ein mit starkem Widerstand behaftetes Material ist, das einen ihm eigenen spezifischen Widerstandswert von 10¹² Ωcm oder darüber hat, wird befürchtet, wenn ein derartiges Material an der Oberfläche des in Kontakt kommenden Ladeelements anhaftet, daß die Oberflächenabschnitte des photosensitiven Elements, die mit der Oberfläche des Ladeelements in Kontakt kommen, an dem das Material anhaftet, nicht ausreichend aufgeladen werden können, woraus eine schlechte Aufladung folgt.
Die vorstehend genannten Nachteile treten unvermeidbar bei den Systemen auf, die das in Kontakt kommende Ladeelement und die Reinigungsklinge verwenden, das mit dem Bildträgerelement in Kontakt kommt. Nun wird berücksichtigt, daß eine zusätzliche Reinigungseinrichtung vorgesehen ist, um die PVDF-Partikel von dem in Kontakt kommenden Ladeelement zu entfernen. In diesem Fall wird jedoch befürchtet, daß das in Kontakt kommende Ladeelement aufgrund des Gleitkontaktes zwischen ihm und der Reinigungseinrichtung beschädigt wird und daß das gesamte System teurer wird.
In Übereinstimmung mit einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsblatt mit folgendem geschaffen:
einem Bildträgerelement;
einem Reinigungselement, das in Kontakt mit dem Bildträgerele ment ist, um davon Toner zu entfernen;
einer Ladeeinrichtung, die in Kontakt mit dem Bildträgerelement ist, um eine Fläche das Bildträgerelements zu laden, die durch die Reinigungseinrichtung gereinigt ist; und
einem Schmiermittel, das an einem Kontaktbereich zwischen dem Bildträgerelement und dem Reinigungselement vorgesehen ist; dadurch gekennzeichnet, daß
die Oberfläche der Ladeeinrichturig einen spezifischen Widerstand von 10&sup7; bis 19&sup9; Ωcm hat; und
der spezifische Widerstand des Schmiermittels mehr als 1/100 des spezifischen Widerstands der Oberfläche der Ladeeinrichtung und zwischen 10&sup5; bis 10¹¹ Ωcm ist.
Durch Verwendung eines Schmiermittels und einer Ladeeinrichtung mit den vorstehend genannten Eigenschaften werden, selbst wenn das Schmiermittel an der Oberfläche der Ladeeinrichtung anhaftet, keine bemerkenswerten schwarzen Punkte in dem sich ergebenden Bild erzeugt und eine abnormale oder schlechte Ladung tritt nicht auf.
(Es sollte bemerkt werden, daß die Patentanmeldung EP-A-0460658 Stand der Technik gemäß Art. 54 (3) und (4) EPÜ bildet. Diese Anmeldung offenbart die Verwendung eines Schmiermittels, das dem ähnlich ist, das detailliert nachfolgend beschrieben wird, aber sie berücksichtigt nicht die Eigenschaften der Oberfläche der Ladeeinrichtung oder die Relativeigenschaften des Schmiermittels und der Oberfläche der Ladeeinrichtung.)
Die Erfindung sieht auch ein Reinigungselement zum Reinigen eines Bildträgerelements eines Bilderzeugungsgeräts oder einer Prozeßkartusche vor, wobei das Element einen Kontaktbereich, um mit dem Bildträgerelement in Kontakt zu kommen, und ein Schmiermittel hat, das an dem Kontaktbereich vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel einen spezifischen Widerstand von 10&sup5; bis 10¹¹ Ωcm hat. Bei der Verwendung des Reinigungselements der Erfindung sollte der gewählte spezifische Widerstand zumindest 1/100 des spezifischen Widerstands des Ladeelements des Geräts sein, in dem die Klinge zu verwenden ist.
Andere bevorzugte Merkmale und Nebenaspekte der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Seitenaufriß eines Bilderzeugungssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Reinigungselements der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer Ladewalze der Fig. 1;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Reinigungselements der Fig. 1;
Fig. 5 ist ein Seitenaufriß eines Bilderzeugungssysterns gemäß einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist ein Seitenaufriß einer Prozeßkartusche, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist; und
Fig. 7 ist ein Seitenaufriß einer elektrophotographischen Kopiermaschine, an der die Prozeßkartusche der Fig. 6 entfernbar montiert werden kann.
Fig. 1 ist ein Seitenaufriß eines elektrophotographischen Bilderzeugungssystems (beispielsweise eines Druckers, einer Kopiermaschine und dergleichen), beim dem die vorliegende Erfindung angewendet ist. Dieses System wird nun erläutert.
Eine photosensitive Trommel 3, die als ein Bildträgerelement dient, wird in einer durch den Pfeil gezeigten Richtung verschoben oder gedreht. Eine elektrophotographische photosensitive Oberfläche 3a der Trommel 3 wird durch eine in Kontakt tretende Ladewalze 2 geladen, die als eine Ladeeinrichtung dient. Die geladene photosensitive Trommel 3 wird dann durch ein Bildinformationslicht 4 (beispielsweise ein Licht, das von einer Vorlage im Fall einer Kopiermaschine reflektiert wird, oder ein Laserstrahl, der einem Signal von einem Hostcomputer im Fall des Druckers entspricht) belichtet, um darauf ein elektrostatisch latentes Bild auszubilden. Das auf der Trommel ausgebildete latente Bild wird durch eine Entwicklungshülse 5a einer Entwick lungsvorrichtung 5 entwickelt, um als ein Tonerbild sichtbar gemacht zu werden. Das auf der photosensitiven Oberfläche 3a ausgebildete Tonerbild wird auf ein Aufzeichnungsblatt 5 durch eine Übertragungswalze 5 übertragen, die als eine Übertragungseinrichtung dient. Das nicht eingebrannte, auf das Aufzeichnungs blatt 5 übertragene Tonerbild wird dann auf dem Blatt mit Hitze von einer Fixiervorrichtung 7 (die eine Heizwalze 7a und eine Druckwalze 7b umfaßt) fixiert, so daß ein permanentes Bild auf dem Aufzeichnungsblatt 5 ausgebildet ist. Andererseits wird der nicht übertragene Resttoner, der auf der photosensitiven Ober fläche 3a verbleibt, von der Trommel durch eine Reinigungsklinge 1 entfernt, die als ein Reinigungselement dient und mit der photosensitiven Oberfläche 3a in Kontakt ist, wodurch die nächste Bilderzeugung vorbereitet wird. Die Reinigungsklinge 1 hat ein rechtwinkliges freies Ende, mit einer Dicke, die kleiner als die eines (durch einen Halter 1b gehaltenen) Grundendes der Klinge ist.
Im übrigen ist eine Kassette 30, die eine Vielzahl Aufzeichnungsblätter in sich enthält, entfembar an dem Bilderzeugungssystem montiert. Eine Blattzufuhrwalze 31 dient dazu, das Aufzeichnungsblatt aus der Kassette 30 heraus zu fördern. Das geförderte Aufzeichnungsblatt wird zu einem Paar Registrierwalzen 32 geschickt, die dazu dienen, das Blatt in Lagegenauigkeit zu dem auf der photosensitiven Oberfläche 3a der Trommel ausgebildeten Bild zu fördern. Führungen 33a - 33d dienen dazu, das Aufzeichnungsblatt in einer vorbestimmten Richtung zu führen. Ein Paar Auswurfwalzen 34 dient dazu, das Aufzeichnungsblatt, auf dem das Bild aufgezeichnet wurde, auf ein Fach 35 auszuwerfen.
Als nächstes wird die Ladewalze 2 vollständig erläutert. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, hat die Ladewalze 2 einen Durchmesser von 12 mm und weist einen Metallkern 21 auf, der einen Durchmesser von 6 mm und drei Funktionsschichten 22 - 24 hat, die den Metallkern überziehen.
Nun wird jede dieser Schichten erläutert; eine erste oder innerste Schicht ist aus einem leitfähigen Material hergestellt, das dadurch erhalten wird, daß leitfähiges Karbonpulver in Butadien- Gummi verteilt wird, und sie dient dazu, der Walze die Weichheit zu verleihen, die ausreicht, um einen einheitlichen Spalt zwischen der photosensitiven Trommel und der Ladewalze aufrechtzuerhalten. Genauer gesagt wurde herausgefunden, daß die Härte einer derartigen Schicht mit der Dicke von 3 mm, die auf den Metallkern aufgezogen ist, 550 war (einem Meßtest folgend, wobei das Gewicht von 1 Kilo der Gummiwalze mittels eines Asker-C- Härtetestmessers aufgebracht wurde).
Eine zweite Schicht oder Zwischenschicht 23 ist eine Widerstandsschicht, deren Widerstand dadurch geregelt wurde, daß die leitfähigen Karbonpulver in Urethan-Gummi mit einer Dicke von 200 um verteilt wurden. Es wurde herausgefunden, daß der tatsächliche Gesamtwiderstandswert der ersten und zweiten Schicht im Bereich von 10&sup5; Ω lag (dem Meßtest folgend, wobei ein metallischer Streifen mit einer Breite von 1 cm um die zweite Schicht gewickelt wurde und der Widerstandswert zwischen dem metallischen Streifen und dem Metallkern gemessen wurde).
Eine dritte oder äußerste Schicht 24 ist eine Überzugsschicht mit einer Dicke von ungefähr 5 um und ist aus Nylonharz hergestellt. Diese Schicht ist vorgesehen, um das Abscheiden von Weichmachern aus den inneren Gummi- und Urethanschichten zu verhindern. Da jedoch Nylonharz alleine zu einem Anstieg des Widerstandswerts bei Zuständen mit geringer Temperatur und geringer Feuchtigkeit führt, um ein schlechtes Laden hervorzurufen, wurde ein leitfähiges Füllmaterial in dem Nylonharz verteilt. Im übrigen war der spezifische Widerstandswert dieser äußersten Schicht normalerweise 10&sup7; - 10&sup9; Ωcm.
Die so gebildete photosensitive Oberfläche 3a, die einheitlich mit der Spannung von -700 V durch die Ladewalze geladen ist, wird dann durch einen Halbleiterlaserstrahl 4 belichtet, dessen Intensität ansprechend auf das Bildsignal moduliert wird. Das elektrische Potential des geladenen Abschnitts der photosensitiven Oberfläche wird auf ungefähr -150 V verändert. Das so ausgebildete latente Bild wird dann durch die Entwicklungsvorrichtung 5 sichtbar gemacht. Die Entwicklungsvorrichtung 5 führt die Umkehrentwicklung mit einem negativen Ein-Komponententoner aus. Das Entwicklungsverf ahren war das Sprungentwicklungsverfahren. Nun wird ein Spalt oder Spiel von ungefähr 200 um - 800 um zwischen der Umfangsfläche der Entwicklungshülse 5a und der photosensitiven Oberfläche 3a eingerichtet.
Das Tonerbild, das auf dem Abschnitt mit niederem elektrischen Potential der photosensitiven Oberfläche 3a mittels der Entwicklungsvorrichtung 5 ausgebildet ist, wird dann auf das Aufzeichnungsblatt S durch die Übertragungswalze 6 übertragen, auf die die Hochspannung von 2 KV aufgebracht ist. Das auf das Aufzeichnungsblatt S übertragene Tonerbild wird auf dem Blatt mit Hitze mittels der Fixierwalze 7 fixiert, und dann wird das Aufzeichnungsblatt aus dem Bilderzeugungssystem ausgeworfen. Auf diese Art und Weise ist ein Zyklus der Bilderzeugung beendet.
Andererseits wird, wie vorstehend erwähnt ist, der Resttoner (der nicht auf das Auf zeichnungsblatt 5 übertragen ist), der auf der photosensitiven Oberfläche 3a verbleibt, von der photosensitiven Oberfläche 3a mittels der stromabwärtigen Reinigungsklinge 1 entfernt und in einem Reinigungsbehälter 1a gesammelt. Der Klingenhalter 1b dient dazu, die Reinigungsklinge (das Reinigungselement) 1 zu halten. Im übrigen dient eine Schnecke 1c, die in dem Reinigungsbehälter enthalten ist, dazu, den gesammelten Toner in einen (nicht gezeigten) Reservoirabschnitt zu fördern.
Wie später beschrieben wird, sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das vorstehend erwähnte Ladeelement, Entwicklungselement und Reinigungselement als eine Einheit oder Prozeßkartusche zusammengesetzt, um die Wartung des Bilderzeugungssystems (Drucker und dergleichen) zu vereinfachen. Diesbezüglich wird eine Klinge in Chipbauweise, die aus Urethan-Gummi hergestellt ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, als das Reinigungselement verwendet, um die Kartusche einfacher und billiger zu machen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Klinge in Chipbauweise oder Reinigungsklinge so eingerichtet, daß ein Anlagewinkel der Klinge gegen die photosensitive Oberfläche 3a 24º ist, wobei eine Eindringstrecke der Klinge zu der photosensitiven Oberfläche 3a 0,7 mm ist und ein Liniendruck der Klinge 35 g/cm ist. Durch Einrichten der Reinigungsklinge in der vorstehend erwähnten Wei se wird es möglich, ein schlechtes Reinigen und ein Aufwenden der Klinge während des Fördern des Aufzeichnungsblatts zu verhindern.
Da im übrigen während des Förderns des Aufzeichnungsblatts der Toner an einer Kante der Reinigungsklinge 1 verbleibt und als ein Schmiermittel wirkt, tritt ein Aufwenden der Klinge selten auf; bei einem anfänglichen Betriebszustand jedoch, bei dem der Toner nicht an der Klingenkante vorhanden ist, wird die Wahrscheinlichkeit des Aufwendens der Klinge erhöht werden, da der Reibungskoeffizient zwischen der Klinge 1 und der photosensitiven Oberfläche 3a groß ist.
Daher wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein mit einem niedrigen Widerstand behaftetes Schmiermittel 9, das einen relativ geringen Widerstandswert hat, auf einen Anlageabschnitt zwischen der photosensitiven Oberfläche 3a und dem Reinigungselement (der Reinigungsklinge) 1 aufgebracht oder damit bestri chen. Das mit einem niedrigen Widerstand behaf tete Schmiermittel kann Graphitfluoridpartikel, die die chemische Gleichung "-(CF)n- " haben ("CEFBON" Markenname, verkauft durch Central Glass Co,, Ltd. in Japan), ultrafeines Akrylpulver oder feines oder pulverisiertes Styrenpulver aufweisen, die den spezifischen Widerstand von ungefähr 10¹&sup0; Ωcm haben, der kleiner als der des PVDF- Materials ist.
Auf diese Weise ist es durch Verwendung des mit einem niedrigen Widerstand behafteten Schmiermittels möglich, das Aufwenden der Klinge zu verhindern und das schlechte Laden der photosensitiven Oberfläche 3a selbst dann zu unterdrücken, wenn das Schmiermittel an der Oberfläche der Ladewalze anhaftet, wodurch die Ausbildung von schwarzen Punkten auf dem weißen Hintergrund bei dem Umkehrentwicklungsverfahren verhindert wird.
Im übrigen besteht kein Problem, solange der spezifische Widerstandswert des mit einem niedrigen Widerstand behafteten Schmiermittels 10&sup5; - 10¹¹ Ωcm ist; vorzugsweise ist aber der spezifische Widerstandswert des mit einem niedrigen Widerstand behafteten Schmiermittels mehr als 1/100 von dem der äußersten Schicht der Ladewalze. Wenn der spezifische Widerstandswert des Schmiermittels geringer als 10&sup5; Ωcm ist, wird beim Herabtropfen des Schmiermittels von der Kante der Reinigungsplatte, um beispielsweise zwischen die Ladewalze und das photosensitive Element oder zwischen die Entwicklungshülse und das photosensitive Element zu gelangen, befürchtet, daß die abnormale Entladung (Lecken) auftritt, um zu einer Verschlechterung des Bildes zu führen. Wenn andererseits der spezifische Widerstandswert des Schmiermittels mehr als 10¹¹ Ωcm ist, wie vorstehend erwähnt ist, wird befürchtet, daß die schlechte Entladung auftritt, um zur Verschlechterung des Bildes zu führen.
Nun werden die Graphitfluoridpartikel ("CEFBON CMA" Markenname), die als das mit einem niedrigen Widerstand behaftete Schmiermittel bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden, erläutert.
Das CEFBON CMA hat einen mittleren Partikeldurchmesser von ungefähr 2 um und eine geringe Tendenz zur Klumpenbildung, und es hat die Eigenschaft, daß es nur schlecht an dem Kunstharz haftet, das als die Oberflächenschutzschicht der in Kontakt kommenden Ladeeinrichtung verwendet wird. Wenn das CEFBON CMA an dem Nylonharz haftet, wird es weiterhin einfach von dem Harz durch den Gleitkontakt zwischen dem Ladeelement und dem photosensitiven Element entfernt. Obwohl in diesem Fall weiße Punkte auf einem schwarzen Bild für einige anfängliche Aufzeichnungsblätter erzeugt werden können, werden, wenn weitere Blätter durch das System hindurchtreten, die weißen Punkte von dem schwarzen Bild verschwinden. Dä der spezifische Widerstandswert des CEFBON CMA so gering wie 10¹&sup0; Ωcm ist, tritt, wenn das CEFBON CMA an der Fläche der Ladewalze haftet, das schlechte Laden nur schwer auf, wodurch schwarze Punkte nur schwer auf einem weißen Bild erscheinen.
Nun wird der Unterschied zwischen den PVDF-Partikeln (KYNAR) und den Graphitfluoridpartikeln (CEFBON CMA) erläutert, wenn die Reinigungsklinge 1, die an dem System angebracht ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, mit diesen bestrichen wird.
Die Reinigungsklinge 1 wurde mit beiden Partikeln in einer derartigen Weise bestrichen, daß sie in den Ethylalkohol mit 10 Gewichtsprozent verteilt wurden, wobei die Klingenkante mit einer Breite von ungefähr 2 mm bestrichen wurde, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Es wurden nämlich beide entgegengesetzte flachen Oberflächen X und Y und eine flache Endoberfläche Z (die die entgegengesetzten Oberflächen x, Y verbindet) des Kantenabschnitts der Reinigungsklinge 1 bestrichen.
Im übrigen hatte der in dem Versuch verwendete elektrophotographische Drucker eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 100 mm/sek und war so aufgebaut, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Eine OPC- Trommel mit einem Durchmesser von 30 mm wurde als das photosensitive Element 3a verwendet. Ferner wurde die Ladewalze 2 mit einem Durchmesser von 12 mm gegen das photosensitive Element 3a mit einem Gesamtdruck von 9,8 N durch eine Federvorspannkraft vorgespannt und wurde drehend durch die Drehung des photosensitiven Elements 3a angetrieben. Eine Hochspannung, die durch Überlagern der gleichstromgeregelten Sinuswelle mit der Gleichstromspannung von -700 V entsprechend dem gewünschten photosen sitiven Ladepotential Vd erzielt wurde, wurde auf die Ladewalze 2 aufgebracht. Da tatsächlich der Gleichstromwert auf 600 uA eingeregelt wurde, wurde die Spannung von Spitzenwert zu Spitzenwert der auf der Ladewalze erzeugten Sinuswelle 2000 V.
Das Versuchsergebnis ist in der folgenden Tabelle 1 gezeigt: Tabelle 1
In der vorstehenden Tabelle 1 bedeutet "weißer Punkt" ein weißer Punkt auf einer schwarzen Kopie (oder auf einer Festkopie); die Bezeichnung "schwarzer Punkt" bedeutet einen schwarzen Punkt auf einer weißen Kopie; "0" bedeutet, daß der Punkt nicht auf der Kopie oder dem Bild auftaucht; "A" bedeutet, daß der Punkt auf dem Bild auftaucht, aber unbedeutend ist und daher kein Problem darstellt; und "X" bedeutet, daß die Punkte einen schlechten Einfluß auf das Bild bewirken (nicht gut).
Wie in der Tabelle 1 gezeigt ist, wurde herausgefunden, daß bei Verwendung des CEFBON die schwarzen Punkte auf dem weißen Bild (aufgrund der schlechten Ladung), die zu der schlimmsten Bildverschlechterung für den Drucker führen, nicht erzeugt wurden, und daß die weißen Punkte auf dem schwarzen Bild (aufgrund der Blockierung einer Belichtung durch Pulverpartikel, die von dem Ladeelement herabfallen) dadurch zum Verschwinden gebracht werden konnten, daß einige weitere Blätter vorbeitreten.
Obwohl das Problem bestand, daß das Bestreichen der Reinigungsklinge mit den Partikeln zum Verhindern des anfänglichen Klingenaufwendens den schlechten Einfluß beim Kontaktladen beeinflussen kann, kann auf diese Weise dieses Problem gelöst werden, indem die Graphitfluoridpartikel als das Bestreichungsmaterial verwendet wurden, wie vorstehend erwähnt ist.
Mit der Anordnung des dargestellten Ausführungsbeispiels ergaben sich keine Probleme bei der Coronaladung, die für gewöhnlich als die herkömmliche Ladeeinrichtung verwendet wird, und es wurde herausgefunden, daß die Prozeßkartusche und das erfindungsgemäße Bilderzeugungssystem einfach, kostengünstig und sehr wirkungsvoll als eine Einrichtung zum Lösen der Probleme ist, die den Systemen eigen sind, bei denen eine Reinigungsklinge als eine Reinigungseinrichtung verwendet wird und bei denen ein Kontaktladen bewirkt wird.
Als nächstes wird ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 erläutert. Während der grundsätzliche Aufbau dieses Ausführungsbeispiels ähnlich zu dem des vorangehenden Ausführungsbeispiels ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Klinge als ein in Kontakt tretendes Ladeelement verwendet. Eine Ladeklinge 8 ist im Vergleich zu der Ladewalze einfacher und kostengünstig.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Ladeklinge aus im wesentlichen demselben Material wie das der Ladewalze des vorangehenden Ausführungsbeispiels hergestellt. Genauer gesagt weist die Ladeklinge ein Sockelelement, das aus Silikongummi mit einer Dicke von 2 mm hergestellt ist und dem Karbon zugefügt ist, um es leitfähig zu machen, eine Widerstandsschicht, die das Sockelelement überzieht und aus Urethan-Gummi mit einer Dicke von 200 um hergestellt ist, und eine Deckschicht auf, die die Widerstandsschicht überzieht und aus Tolidin mit einer Dicke von 5 um hergestellt ist.
Die so ausgebildete Ladeklinge wurde in den elektrophotographischen Drucker der Fig. 1 anstelle der Ladewalze 2 eingebaut und das Bild wurde ausgegeben. Die Ladeklinge 8 wurde in einer derartigen Weise montiert, daß sie unter einem Winkel von 150 bezüglich der Drehrichtung der photosensitiven Trommel geneigt war und gegen letztere in der Gegenrichtung in Anlage war. Die Bedingungen der Spannung, die auf die Ladeklinge aufgebracht war, waren die gleichen wie diejenigen der Ladewalze.
Zunächst wurde die Reinigungsklinge mit den PVDF-Partikeln (KYNAR) bestrichen, die in dem Ethylalkohol mit 10 Gewichtsprozent verteilt waren, und das Bild wurde ausgegeben. Da mit den PVDF-Partikeln bestrichen wurde, wurde, obwohl das anfängliche Klingenaufwenden nicht auftrat, ein vertikaler schwarzer Streifen auf dem Bild selbst von dem ersten Kopierblatt erzeugt. Bei einer Untersuchung der Ladeklinge bezüglich dieses Punkts wurde der Klumpen von PVDF-Partikeln an der Klingenkante gefunden und es wurde festgestellt, daß die Position des Klumpens der Klmgenkante der Position des vertikalen schwarzen Streifens auf dem Bild entsprach. Somit wurde herausgefunden, daß der Mangel (Streifen) des Bildes durch die schlechte Ladung aufgrund der PVDF-Partikel hervorgerufen wurde.
Während der vertikale Streifen allmählich mit Zunahme der Anzahl der Kopien dünner wurde, weil der PVDF-Klumpen allmählich kleiner wurde, hatten ungefähr die ersten 100 Kopien den Mangel des Bildes. Nun wurde derselbe Versuch unter einer Bedingung durch geführt, daß die Reinigungsklinge mit Graphitfluoridpartikeln ("CEFBON CMA", Markennarne), die die chemische Gleichung "- (CF)n-" haben und in dem Lösungsmittel (beispielsweise Ethylalkohol oder Isopropylalkohol (IPA)) mit 10 Gewichtsprozent verteilt sind, als dem Schmiermittel bestrichen wurde.
Da das CEFBON CMA eine geringe Tendenz zur Klumpenbildung hat, kann es nur schwer verklumpen. Selbst wenn es von der Reinigungsklinge abgefallen ist, um an dem photosensitiven Element anzuhaften, wurde herausgefunden, daß die schlechte Ladung nicht auftrat, weil die CEFBON CMA-Partikel durch die Ladeklinge aufgrund ihrer kleineren Partikeldurchmesser vorbeitreten konnten.
Selbst wenn der Klumpen der CEFBON CMA-Partikel die Ladeklinge erreichte, wurde ferner herausgefunden, daß die Ladefähigkeit der Ladeklinge aufgrund des geringen elektrischen Widerstands des CEFBON CMA nicht verringert war.
Bei Systemen, bei denen die Ladeklinge verwendet wird, war es auf diese Weise durch Verwendung der Graphitfluoridpartikel mit der chemischen Gleichung "-(CF) -" anstelle der PVDF-Partikel, die als das Bestreichungsmaterial zum Verhindern des anfänglichen Klingenaufwendens verwendet werden, möglich, den Mangel des Bildes aufgrund des vertikalen schwarzen Streifens zu verhindem, der durch das schlechte Ladens wegen des Klumpens hervorgerufen wurde.
Selbst wenn die Graphitfluoridpartikel von der Reinigungsklinge 1 abfielen und an der Übertragungswalze 5 anhaften würden, wird im übrigen der Übertragungsvorgang nicht ungünstig beeinflußt, da die Übertragungswalze den höheren Widerstandswert hat.
Während die Reinigungsklinge als das Reinigungselement bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendet wurde, sollte bemerkt werden, daß das vorstehend erwähnte Laden in Kontaktart selbst dann bewirkt werden kann, wenn ein Reinigungselement verwendet wird, das gegen die photosensitive Trommel in Anlage kommt, um zu einem Problem der Reibung zwischen den beiden Ele menten zu führen (beispielsweise eine Reinigungswalze, die gegen das photosensitive Element in Anlage kommt und in der Gegenrichtung gedreht wird).
Als nächstes wird eine Prozeßkartusche unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert, bei der die vorliegende Erfindung angewendet ist
Dieselben Bestandselemente wie diejenigen der vorangehenden Ausführungsbeispiele sind im übrigen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und deren detaillierte Erläuterung wird weggelassen.
Eine Prozeßkartusche 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist als eine Einheit (Kartusche) aufgebaut, wobei sowohl eine in Kontakt tretende Ladewalze 2, eine Reinigungsvorrichtung C, eine Entwicklungsvorrichtung 5 als auch ein elektrophotographisches photosensitives Element 3 in einen Rahmen 105 eingebaut sind, der entfembar in einem Bilderzeugungssystem montiert werden kann. Im übrigen bezeichnet das Bezugszeichen 5b eine Rührschau fel&sub1; um den in der Entwicklungsvorrichtung 5 enthaltenen Toner zur Entwicklungshülse 5a zu fördern; 5c bezeichnet eine Streichklinge zum Regulieren einer Dicke einer Tonerschicht um die Entwicklungshülse 5a; und 106 bezeichnet einen Trommelverschluß zum Schützen der Oberfläche 3a des photosensitiven Elements 3, wenn die Prozeßkartusche 100 aus dem System entfernt ist. Der Trommelverschluß 106 wird geöffnet, um eine durch eine strichlierte Linie gezeigte Stellung 106a zu erreichen, wenn die Prozeßkartusche 100 in dem System montiert wird, wodurch die Übertragung des Tonerbilds auf das Auf zeichnungsblatt nicht verhindert wird.
Als nächstes wird eine elektrophotographische Kopiermaschine, in der die Prozeßkartusche 100 montiert werden kann, unter Bezugnahme auf die Fig. 7 erläutert. Im übrigen zeigt Fig&sub5; 7 einen Zustand, bei dem die Prozeßkartusche 100 bereits in der Kopier maschine montiert worden ist&sub5; Die Prozeßkartusche 100 ist jedoch schematisch gezeigt.
Wie vorstehend erwähnt ist, umfaßt die Prozeßkartusche 100 eine photosensitive Trommel 3, die als ein Bildtragerelement dient, um die Prozeßeinrichtungen zum Ausbilden eines Bildes auf der photosensitiven Trommel 3, wie beispielsweise eine Entwicklungsvorrichtung 5, eine Ladeeinrichtung 2, eine Reinigungsvorrichtung C und dergleichen angeordnet sind&sub5; Die photosensitive Trommel 3 und diese Prozeßeinrichtungen sind einstückig in ein Gehäuse oder einen Rahmen (Stützelement) 105 eingebaut, um die Prozeßkartusche auszubilden, die entfernbar in einer Kopiermaschine 200 montierbar ist. Im übrigen bezeichnen die Bezugszeichen 130a und 130b eine Kartuschenmontiereinrichtung zur entfernbaren Montage der Kartusche 100.
Unter der photosensitiven Trommel 3 der Kartusche im montierten Zustand umfaßt die Kopiermaschine 200 eine Übertragungsladeein richtung 115. An einer stromaufwärtigen Seite der Übertragungsladeeinrichtung 115 sind ein Blattzufuhrfach 116, Blattzufuhrwalzen 117 und ein Paar Registrierwalzen 118 angeordnet, während an einer stromabwärtigen Seite der Übertragungsladeeinrichtung ein Blattführung 119, eine Fixiervorrichtung 120, Auswurfwalzen 121 und ein Auswurffach 122 angeordnet sind.
Des weiteren umfaßt die Kopiermaschine über der Prozeßkartusche 100 im montierten Zustand eine Beleuchtungslampe 123 zum Beleuchten einer Vorlage und ein Feld optischer Elemente 124 mit kurzer Brennweite zum Belichten der photosensitiven Trommel 3 unter Verwendung des von der Vorlage reflektierten Lichts des Bildes. Des weiteren ist an der Maschine 200 eine vorlagenstützplatte 125 so angeordnet, daß sie in der durch den Pfeil 125a gezeigten Richtung hin- und hergehend verschiebbar ist.
Wenn die einheitlich geladene photosensitive Trommel 3 über das Feld optischer Elemente 124 mit kurzer Brennweite durch das Licht des Bildes von der Vorlage beleuchtet wird, die auf der Vorlagenstützplatte 125 liegt und durch die Lampe 123 beleuchtet wird, wird ein elektrostatisches latentes Bild auf der photosensitiven Trommel 3 ausgebildet. Mit einer Drehung der photosensitiven Trommel 3 erreicht das elektrostatisch latente Bild die Entwicklungsvorrichtung 5, an der es mit Toner entwickelt wird, um ein Tonerbild auszubilden. Andererseits wird ein Aufzeichnungsblatt 5 von dem Blattzufuhrfach 116 zu den paarweisen Registrierwalzen 118 durch die Blattzufuhrwalzen 117 geschickt. Das Aufzeichnungsblatt wird dann zwischen der photosensitiven Trommel 3 und der Übertragungsladeeinrichtung 115 mittels der Registrierwalzen in Lagegenauigkeit mit dem auf der Trommel ausgebildeten Tonerbild gefördert. Auf diese Weise wird das auf der photosensitiven Trommel 3 ausgebildete Tonerbild auf das Aufzeichnungsblatt S übertragen.
Das Aufzeichnungsblatt S, das das übertragene Tonerbild auf sich trägt, wird zu der Fixiervorrichtung 120 geschickt, an der das Tonerbild permanent auf dem Auf zeichnungsblatt fixiert wird. Anschließend wird das Aufzeichnungsblatt auf das Auswurffach 122 durch die Auswurfwalzen 121 ausgeworfen. Andererseits wird nach dem Übertragungsvorgang der auf der photosensitiven Trommel 3 verbleibende Resttoner durch die Reinigungsklinge 1 der Reinigungsvorrichtung C entfernt, wodurch die nächste Bilderzeugung vorbereitet wird.
Anders als bei dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel ist es bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, da die Tonerentwicklung an dem geeigneten Entwicklungssystem, d.h. dem Ladebereich, bewirkt wird, die Verschlechterung des Bildes aufgrund der weißen Punkte auf der schwarzen Kopie zu verhindern.
Da, wie vorstehend erwähnt ist, bei den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen die Kontaktfläche zwischen dem Bildträgerelement und dem Reinigungselement anstelle mit den mit einem hohem Widerstand behafteten PVDF-Partikeln mit dem mit eine niedrigen Widerstand behafteten Schmiermittel bestrichen wird, das den geringen Widerstandswert hat, ist es möglich, die Reibkraft des Reinigungselements zu verringern und die schlechte Ladung der Ladeeinrichtung zu verhindern, die mit dem Bildträgerelement in Kontakt ist.
Somit ist es erfindungsgemäß möglich, eine Prozeßkartusche und ein Bilderzeugungssystem vorzusehen, die die hohe Bildqualität aufrechterhalten können.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen eines Bildes auf einem Auf zeichnungsblatt oder Prozeßkartusche für ein derartiges Gerät mit folgendem:

einem Bildträgerelement (4);

einem Reinigungselement (1), das in Kontakt mit dem Bildträgerelement ist, um davon Toner zu entfernen;

einer Ladeeinrichtung (2), die in Kontakt mit dem Bildträgerelement ist, um eine Fläche des Bildträgerelements zu laden, die durch die Reinigungseinrichtung gereinigt ist; und

einem Schmiermittel (9), das an einem Kontaktbereich zwischen dem Bildträgerelement und dem Reinigungselement vorgesehen ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Oberfläche der Ladeeinrichtung einen spezifischen Widerstand von 10&sup7; bis 19&sup9; Ω cm hat; und

der spezifische Widerstand des Schmiermittels mehr als 1/100 des spezifischen Widerstands der Oberfläche der Ladeeinrichtung und zwischen 10&sup5; bis 10¹¹ Ω cm ist.

2. Gerät oder Kartusche nach Anspruch 1, wobei der spezifische Widerstand des Schmiermittels ungefähr 10¹&sup0; Ω cm ist.

3. Gerät oder Kartusche nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schmiermittel Graphitfluoridpartikel aufweist.

4. Gerät oder Kartusche nach Anspruch 3, wobei die Graphitfluoridpartikel in -(CF)n-Art sind.

5. Gerät oder Kartusche nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schmiermittel ultrafeines Acrylharzpulver aufweist.

6. Gerät oder Kartusche nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schmiermittel feines Pulver aus Styrenpolymer aufweist.

7. Gerät oder Kartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Reinigungselement eine Reinigungsklinge (1) aus Gummi aufweist.

8. Gerät oder Kartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ladeeinrichtung eine Ladewalze (2) aufweist, auf der eine Überzugschicht (24) vorgesehen ist, die durch Dispergieren eines leitenden Füllers in Nylonharz erzielt wird.

9. Kartusche nach einem der vorangehenden Ansprüche, die dazu angepaßt ist, entfembar in ein Bilderzeugungsgerät zum Ausbilden eines Bilds auf einem Auf zeichnungsblatt montierbar zu sein.

10. Kartusche nach Anspruch 9, die des weiteren eine Einrichtung (5) zum Entwickeln eines latenten Bildes auf dem Bildträgerelement umfaßt.

11. Kartusche nach Anspruch 10 oder 11, die des weiteren einen öffenbaren Trommelverschluß (106) zum Schutz des Bildträgerelements umfaßt.

12. Bilderzeugungsgerät zur Ausbildung eines Bilds auf einem Aufzeichnungsblatt, wobei das Gerät aufweist:

eine Kartusche (100) nach einem Ansprüche 1 bis 11; einen Hauptkörper (200);

eine Montageeinrichtung (130a, 130b) zum entfembaren Montieren der Prozeßkartusche in dem Hauptkörper; und eine Fördereinrichtung (117, 118) zum Fördern eines Aufzeichnungsblatts über das Bildträgerelement.

13. Gerät nach Anspruch 12, das des weiteren eine Übertragungseinrichtung (115) zum Übertragen eines auf dem Bildträgerelement ausgebildeten Tonerbilds auf das Aufzeichnungsblatt umfaßt.

14. Gerät nach Anspruch 12 oder 13, das des weiteren eine Fixiereinrichtung (120) zum Fixieren des auf das Aufzeichnungsblatt übertragenen Tonerbilds auf das Aufzeichnungsblatt umfaßt.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14 in der Form eines Druckers.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14 in der Form eines elektrophotographischen Kopiergerät 5.

17. Verfahren zum Machen eines Geräts oder einer Kartusche nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das umfaßt: Vorsehen eines Reinigungselements;

Dispergieren eines Schmiermittelpulvers mit einem spezifischen Widerstand, der in Patentanspruch 1 definiert ist, in ein Lösungsmittel;

Bestreichen des Reinigungselements mit der Schmiermittelpulverdispersion; und

Einpassen des Reinigungselements an das Gerät oder die Kartusche.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Lösungsmittel Ethylalkohol aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Lösungsmittel Isopropylalkohol aufweist.

20. Reinigungselement zum Reinigen eines Bildträgerelements eines Bilderzeugungsgeräts oder einer Prozeßkartusche, wobei das Reinigungselement einen Kontaktbereich, um mit dem Bildträgerelement in Kontakt zu kommen, und ein Schmiermittel hat, das an dem Kontaktbereich vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel einen spezifischen Widerstand von 10&sup5; bis 10¹¹ Ω cm hat.

21. Element nach Anspruch 20, wobei der spezifische Widerstand des Schmiermittels ungefähr 10¹&sup0; Ω cm ist.

22. Element nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Schmiermittel Graphitfluoridpartikel aufweist.

23. Element nach Anspruch 22, wobei die Graphitfluoridpartikel in -(CF)n-Art sind.

24. Element nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Schmiermittel ultrafeines Acrylharzpulver aufweist.

25. Element nach Anspruch 20 oder 21, wobei das Schmiermittel ein feines Pulver aus Styrenpolymer aufweist.