HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Elektrofotografieprozess, und
spezieller betrifft sie eine Verbesserung eines
elektrofotografischen Kopiergeräts und einer für ein solches
verwendeten Aufladeeinrichtung.
(2) Beschreibung der einschlägigen Technik
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Wie es wohlbekannt ist, erfolgten viele Vorschläge zu
Kopiermaschinen, und insbesondere in den letzten Jahren werden
die meisten derselben auf Grundlage elektrofotografischer
Kopiergeräte vorgeschlagen. Ein derartiges
elektrofotografisches Kopiergerät ist typischerweise elementmäßig aus einer
Fotoleitertrommel, einer Aufladeeinheit, einer
Belichtungseinheit, einer Entwicklungseinheit, einer
Bildübertragungseinheit, einer Löscheinheit und einer Reinigungseinrichtung
aufgebaut, und alle diese Elemente sind um die
Fotoleitertrommel herum angeordnet, um eine Reihe
elektrofotografischer Prozesse auszuführen. Außerdem sind elementmäßig eine
Papierzuführschale, Papierführungen, Papierzuführrollen, die
Bildübertragungs-Aufladeeinheit, eine Saugeinheit (für den
Transport), eine Fixiereinheit und Papierausgaberollen
angeordnet. Bei derartigen Konfigurationen wird ein auf ein
Blatt übertragenes Bild fixiert, um eine Kopie zu erzeugen.
Genauer gesagt umfasst, wie es in der schematischen Ansicht
der Fig. 1 dargestellt ist, ein Bilderzeugungsgerät auf
Grundlage der Elektrofotografie eine Fotoleitertrommel 1,
bei der ein fotoleitender Film auf einem leitenden Träger
ausgebildet ist, und eine Reihe der folgenden Elemente, die
stromaufwärts und stromabwärts in Bezug auf die Drehrichtung
der Fotoleitertrommel 1 angeordnet sind, nämlich eine
Aufladeeinheit 101, eine Belichtungseinheit 103 zum Aufstrahlen
von Licht auf die Fotoleitertrommel 1, die durch eine
Aufladeeinheit 102 mit einem Aufladepotential beaufschlagt
wird, um statische Ladungen auf der Fotoleitertrommel 1 zu
entladen und ein gewünschtes elektrostatisches, latentes
Bild zu erzeugen, eine Entwicklungseinheit 104 zum Liefern
von Tonerpulver zur Fotoleitertrommel 1 mit dem
elektrostatischen, latenten Bild, eine Bildübertragungseinheit 106 zum
Übertragen des Tonerpulverbilds auf der Fotoleitertrommel 1
auf ein Aufzeichnungsblatt 105, eine Fixiereinheit 107 zum
Fixieren des auf das Aufzeichnungsblatt 105 übertragenen
Tonerbilds durch schmelzendes Fixieren durch Erwärmen und/
oder Druckausübung, eine Löscheinheit 108 zum Löschen der
statischen Ladungen, wie sie auf der Fotoleitertrommel 1
nach dem Aufstrahlen von Licht auf dieselbe und nach der
Bildübertragung verblieben sind, und eine
Reinigungseinrichtung 109 zum Entfernen des Resttoners auf der
Fotoleitertrommel 1.
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Unter diesen wurde im Stand der Technik als Aufladeeinheit
zum Aufladen des Fotoleiters auf ein gewünschtes Potential
eine Coronaaufladeeinrichtung unter Verwendung des
Coronaentladeeffekts verwendet. Diese Einrichtung erfordert eine
hohe Spannung, so dass die Befürchtung bestand, dass die
Spannung Mikrocomputer usw. beeinflusst. Was die Sache
verschlechtert, wird bei der Coronaentladung eine große Menge
an Ozongas erzeugt, das nicht nur Kunststoffmaterial
beeinträchtigt, wie es für die Reinigungsklinge usw. verwendet
wird, sondern das auch als unangenehm empfunden wird und
Umweltprobleme verursacht. Um derartige Probleme zu
beseitigen wurde eine Aufladeeinrichtung vorgeschlagen, die einen
Fotoleiter durch eine elektrisch leitende Walze oder eine
Faseranordnung, an die eine Spannung angelegt wird,
vorgeschlagen, z. B. in der Offenlegung sho-55 Nr. 29837 zu einer
japanischen Patentanmeldung.
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beispiels
einer derartigen bekannten Aufladeeinrichtung. In dieser
Figur bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Fotoleitertrommel,
deren Oberfläche 1a im Kontakt mit leitenden Fasern 5a
steht, die bürstenartig auf ein Fasersubstrat 5d aus
Aluminium oder einem anderen leitenden Material aufgesetzt sind.
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In diesem Fall kann, da der Mechanismus so aufgebaut ist,
dass die leitenden Fasern 5a in Kontakt mit der Fotoleiter-
Oberfläche 1a gebracht werden, die Konstruktion einfach
sein, jedoch sammeln sich leicht Entwickler und andere
Fremdmaterialien zwischen Fasern oder Faserspitzen an, was
anomale Entladung verursacht, die zu einer Verkürzung der
Faserlebensdauer führt und/oder wechselnde
Ungleichmäßigkeiten hervorruft.
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Andererseits ist, um die Situation zu verbessern, eine
Aufladevorrichtung für ein elektrofotografisches Kopiergerät
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart, die, gemäß
der perspektivischen Ansicht von Fig. 3, z. B. eine Welle 5c
und leitende Fasern 5a (wie oben ausgeführt) aufweist, die
auf diese aufgesetzt sind, um ein walzenförmiges Element
auszubilden. Dieses walzenförmige Element wird durch eine
Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) relativ zur
Fotoleitertrommel 1 gedreht. Im Ergebnis können die Verringerung
der Faserlebensdauer und wechselnde Ungleichmäßigkeiten, wie
sie durch das Anhaften von Fremdmaterialien oder aus einem
anderen Grund hervorgerufen werden, überwunden und merklich
gebessert werden.
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Ein anderes bekanntes Beispiel ist perspektivisch in Fig. 4
dargestellt, bei dem eine Fotoleitertrommel 1, ein
fotoleitendes Medium 1a aus einer fotoleitenden dielektrischen
Schicht, und ein Aufladeelement 5 mit einer Walzenwelle 5c,
die am Umfang mit leitendem Kautschuk bedeckt ist, vorhanden
sind. Wie es in der Figur dargestellt ist, verwendet ein
Auflademechanismus dieser Art typischerweise elastische
Walzen als Aufladeeinrichtung. Anders gesagt, sollte eine für
das Element verwendete Substanz eine hoch-glatte Oberfläche
aufweisen und darf im Verlauf der Zeit nur wenig geändert
oder beeinträchtigt werden, um gleichmäßige Entladung zu
erzielen. Außerdem musste die Einrichtung so aufgebaut sein,
dass das Ladungen zuführende Element vor Beschädigungen
geschützt ist, und dieses Ladungen liefernde Element sollte
keinen vollständigen Spannungsabfall zeigen, wenn durch es
aufgrund feiner Löcher im Fotoleiter oder aus einem anderen
Grund anomale Ströme fließen.
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Demgemäß offenbart die japanische Patentoffenlegung hei-2
Nr. 62563, um ein Aufladeelement zu schaffen, wie es oben
beschrieben ist, die Verwendung einer Aufladebürste, die mit
Fasern besetzt ist, die im Wesentlichen rechtwinklig zur
Drehrichtung des auf der Fotoleitertrommel-Oberfläche
ausgebildeten Bildträgermediums (Fotoleiter) Schlaufen bilden.
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Fig. 5 ist eine Veranschaulichung, die die Konstruktion
zeigt, und es ist eine Fotoleitertrommel 1 mit einem
Bildträgermedium 1a (Fotoleiter) vorhanden. Die Bezugszahl 5
bezeichnet ein Aufladeelement mit einer Aufladebürste, die
aus leitenden Fasern 5a aufgebaut ist, die in solcher Weise
Schlaufen bilden, wie es in der Figur dargestellt ist. Die
Faserschlaufen 5a sind durch einen fotoleitenden Kleber 5 g
auf ein leitendes Substrat 5d aufgesetzt, um dadurch die
Aufladebürste 5 zu bilden. In diesem Fall dreht sich die
Fotoleitertrommel 1 in der durch den Pfeil R dargestellten
Richtung, während die leitenden Fasern 5a so aufgesetzt
sind, dass die Schlaufenstruktur rechtwinklig zur
Bewegungsrichtung der Oberfläche der Fotoleitertrommel verläuft.
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Gemäß Berichten kann unter Verwendung dieser Einrichtung das
Auftreten einer streifenförmigen Ungleichmäßigkeit beim
Aufladen im Vergleich zum Fall einer herkömmlichen
Aufladebürste Vermieden werden.
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Indessen können Aufladeelemente unter Verwendung einer
derartigen leitenden Faser gedanklich in zwei Arten eingeteilt
werden, nämlich eine gemäß dem in den Fig. 2 und 5
dargestellten Aufbau, bei dem Aufladeelement bürstenartig
ausgebildet ist und stationär in Gleitkontakt mit der Oberfläche
fotoleitenden Materials 1a festgehalten wird. Der andere Typ
von Aufladeelementen ist als Walze ausgebildet, und das
walzenförmige Element wird in Kontakt mit dem fotoleitenden
Material 1a gebracht, wobei es sich relativ zur Oberfläche
desselben bewegt. Der erstere Typ verfügt über einfache
Konstruktion, zeigt jedoch die Tendenz, dass die Fasern Toner
oder andere Fremdmaterialien ansammeln, wobei immer noch die
Wahrscheinlichkeit besteht, dass Ungleichmäßigkeiten beim
Aufladen hervorgerufen werden. Im letzteren Fall können
sich, da sich die Ansammlung leitender Fasern 5a bewegt,
Fremdmaterialien nur schwer ansammeln, und es kann auch eine
zusätzliche Reinigungseinrichtung bereitgestellt werden.
Jedoch ist die Konstruktion kompliziert, und wenn z. B. ein
Tuch aus leitenden Fasern so gewickelt wird, dass es walzen-
oder bandförmig ausgebildet ist, kann die erzeugte Naht
Ungleichmäßigkeiten beim Aufladen hervorrufen.
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Es wurden Gründe für so auftretende Ungleichmäßigkeiten beim
Aufladen untersucht, und es ergaben sich die folgenden
Erkenntnisse.
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Erstens ist es allgemein bekannt, dass die Oberfläche eines
Fotoleiters 1a aufgeladen wird, wenn der Fotoleiter 1a in
Kontakt mit einer Ansammlung 5a leitender Fasern gebracht
wird, an die eine Spannung angelegt ist. Vermutlich wird
diese Elektrisierung sowohl durch eine Entladung über einen
Mikrofreiraum als auch durch Ladungsinjektion von den
Kontaktpunkten her verursacht. Die Entladung über den
Mikrofreiraum beginnt dann aufzutreten, wenn die Spannung am
Freiraum einen bestimmten Pegel erreicht. Diese Spannung
wird durch die Paschensche Entladungsregel bestimmt, und ein
Beispiel für die Beziehung ist in Fig. 6 dargestellt. Wenn
einmal eine Entladung aufgetreten ist, werden Ladungen auf
einmal von der Ansammlung 5a leitender Fasern auf den
Fotoleiter 1a übertragen. Diese Übertragung bewirkt ein
Ansteigen des Oberflächenpotentials des Fotoleiters 1a, und dann
endet die Entladung. Selbst nach Abschluss der Entladung
wird das Oberflächenpotentials des Fotoleiters 1a durch die
Injektion von Ladungen von den Kontaktpunkten weiter erhöht.
Aus diesem Grund weisen ein Abschnitt, der für längere Zeit
in Berührung mit der Ansammlung 5a leitender Fasern kommt,
oder ein Abschnitt, der mit höherer Wahrscheinlichkeit damit
in Kontakt tritt, höhere Potentiale auf. Es kann erkannt
werden, dass dies der Grund für Ungleichmäßigkeiten der
Ladungsverteilung ist, wie sie an aufgespleißten Linien oder
Nähten der Anordnung 5a leitender Fasern auftreten.
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Andererseits wird eine streifenförmige
Aufladeungleichmäßigkeit, wie sie bei einer Aufladeeinrichtung vom Bürstentyp
entsteht, hauptsächlich langzeitigem Kontakt zwischen dem
aus leitenden Fasern bestehenden bürstenähnlichen
Aufladeelement und demselben Kontaktpunkt des Bildträgermediums
zugeschrieben. Außerdem reibt ein derartiger Langzeitkontakt
nicht nur wiederholt an bestimmten Punkten auf dem
Bildträgermedium, was mögliche Kratzer und Beschädigungen des
Mediums hervorruft, sondern dadurch wird auch die Bürste selbst
schnell abgenutzt. Was die Sache verschlechtert, kann sich
Entwickler allmählich in
den Bürstenspitzen ansammeln, was
zu Verschmutzung führt.
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Die Anhaftung von Entwickler an den Kontaktspitzen oder den
Faserenden der leitenden Fasern in der Aufladeeinrichtung
kann die Faser selbst hinsichtlich ihrer Beständigkeit
beeinträchtigen. Ferner verbiegt Langzeitkontakt der
Aufladeeinrichtung mit der Oberfläche des Bildträgermediums die
leitenden Fasern in der Drehrichtung des Mediums, und
dadurch können die abgenutzten Fasern selbst nicht
gleichmäßigen Kontakt mit der Oberfläche des Bildträgermediums
aufrechterhalten, was eine Ungleichmäßigkeit beim Aufladen
verursacht, um ungleichmäßige Ladungsverteilung zu erzeugen.
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Ferner neigen Fasern allgemein zum Absorbieren von
Feuchtigkeit, und Feuchtigkeit enthaltende Fasern werden zu
flexibel, was es den Fasern erschwert, aufrecht zu stehen. Aus
diesem Grund kann, wenn eine Faser einer Umgebung mit hoher
Feuchtigkeit ausgesetzt ist, nichts gegen die Abnutzung oder
den Zustand, dass die Faser verbogen wird, getan werden.
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Indessen werden als fotoleitendes Material für eine
Fotoleitertrommel organische Halbleiter, CdS, SeTe, As&sub3;Se&sub2; usw.
verwendet, von denen am meisten organische Halbleiter
verwendet werden. Typischerweise bietet ein organischer
n-Halbleiter, der negative Ladungen trägt, gute
Dämpfungseigenschaften auf Belichtung hin, jedoch zeigt derselbe
Halbleiter, wenn er positive Ladungen trägt, schlechte
Lichtdämpfungseigenschaften.
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Aus diesem Grund übt das Potential einer Fotoleitertrommel-
Oberfläche, an die keine Übertragungsspannung angelegt wird,
etwas Einfluss aus, wenn eine positive Übertragungsspannung,
d. h. eine solche mit derselben Polarität wie der der
Aufladespannung, durch die Übertragungswalze an die Oberfläche
der Fotoleitertrommel angelegt wird, selbst wenn dies durch
ein dazwischenliegendes Aufzeichnungsblatt erfolgt, wobei
dieses Aufzeichnungsblatt anschließend von der
Fotoleitertrommel getrennt wird. Demgemäß wird, wenn nach der
Übertragung die Aufladespannung durch die Walze an die
Fotoleitertrommel angelegt wird, aufgrund der oben genannten
Übertragungsspannung eine Differenz hervorgerufen, die im
Oberflächenpotential der Trommel aufgrund der Elektrisierbarkeit
der Aufladewalze auftritt. Die Differenz im
Oberflächenpotential hat Einfluss auf das Bild, was im endgültigen Bild
Schleier und Schwärzungsunregelmäßigen verursacht.
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Es existieren verschiedene andere Vorschläge als die obigen,
die eine derartige Aufladeeinrichtung vom Kontakttyp
verwenden.
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Z. B. offenbart die Offenlegung sho-59 Nr. 204859 zu einer
japanischen Patentanmeldung eine Einrichtung zum Verhindern
einer Beeinträchtigung aufgrund des Abnutzens einer Bürste
zur Verwendung in einer Bürstenwalze, die als
Aufladeeinrichtung mit leitenden Fasern besetzt ist und in Kontakt mit
einem Fotoleiter gebracht wird. Dieser Mechanismus ist an
jedem Ende des Fotoleiters und an jedem Ende der
Bürstenwalze mit einem Nocken bzw. einer Führungsrolle versehen, wobei
die Führungsrollen auf den Nockenflächen laufen und die
Führungsrollen auf jeweilige Vorsprünge auf den Nocken treten,
wenn der Kopierer außer Betrieb ist, wodurch die Vorderenden
der Bürste beabstandet von der Oberfläche des Fotoleiters
gehalten werden. Jedoch erhöht eine derartige Konstruktion
nicht nur die Teile für das Kopiergerät, sondern sie
erfordert auch eine Steuerung der Führungsrollen so, dass sie auf
die Vorsprünge laufen, und demgemäß kann die Einrichtung
nicht als sehr praxisgerecht erkannt werden.
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Eine andere Veröffentlichung gemäß der Offenlegung sho-60
Nr. 216361 einer japanischen Patentanmeldung offenbart eine
Einrichtung, die sowohl als Aufladeeinrichtung als auch
Übertragungseinrichtung dient und eine Walze oder Bürste
aufweist, die mit leitenden Fasern besetzt ist, die in
Kontakt mit einem Fotoleiter zu bringen sind, wobei die
Einrichtung in einem ersten Zyklus einen Aufladevorgang
ausführt, während ein zweiter Zyklus einen Übertragungsvorgang
bewirkt. In diesem Fall wird ein leitendes Element mit einer
kombinierten Spannung aus einer Gleichspannung und einer
Wechselspannung von 20% oder mehr der Gleichspannung
versorgt, wobei der Maximal- und Minimalwert des
Spannungsverlaufs für die Gleichspannung mit überlagerner
Wechselspannung innerhalb von ±200 bis ±2.000 Volt liegen. Diese
Maßnahme erfordert kein Umschalten der angelegten Spannungen
zwischen dem Aufladevorgang und dem Übertragungsvorgang und
sie verbessert die Gleichmäßigkeit des Aufladens, wie auch
hervorragender Übertragungswirkungsgrad erzielt wird. Jedoch
besteht die Tendenz, dass die Konstruktion kompliziert ist,
da diese Einrichtung so ausgerichtet ist, dass sie einer
Spezialverwendung genügt, gemäß der sowohl Auflade- als auch
Übertragungsvorgänge ausgeführt werden.
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Eine andere Offenbarung in der Offenlegung sho-64 Nr. 73367
zu einer japanischen Patentanmeldung zeigt eine
Aufladeeinrichtung, die so aufgebaut ist, dass beim Aufladen eines
Fotoleiters dadurch, dass ein Aufladeelement vom Kontakttyp,
wie eine leitende Walze, das mit einer kombinierten Spannung
aus einer Gleich- und einer Wechselspannung versorgt wird,
in Kontakt mit dem Fotoleiter gebracht wird, der Abschnitt,
mit dem das Aufladeelement in Kontakt mit dem Fotoleiter
steht, mit einer Widerstandsschicht und einer dielektrischen
Schicht als Oberflächenschicht versehen ist, weswegen die
Reaktanz des Aufladeelements in Bezug auf eine
Wechselspannung kleiner als der Widerstand der Aufladeeinrichtung ist.
Die Verwendung dieser Einrichtung kann einen Spannungsabfall
im Spannungsversorgungsabschnitt aufgrund eines Lecks selbst
dann verhindern, wenn feine Löcher an der Oberfläche des
Fotoleiters auftreten, und so tritt keine
Bildungleichmäßigkeit auf, wie sie durch einen Spannungsabfall hervorgerufen
würde. Hierbei ist es gemäß dieser Veröffentlichung
erwünscht, dass die Frequenz der verwendeten Wechselspannung
im Bereich von 50 bis 2.000 Hz liegt. Dieser Vorschlag
erfolgte hauptsächlich zum Beseitigen einer Verringerung der
Bildqualität aufgrund von Schäden wie feinen Löchern und
anderen Defekten, wie sie an der Oberfläche eines
Fotoleiters auftreten, weswegen das Konzept, auf dem diese
Technologie beruht, ziemlich verschieden von dem ist, was die
Erfindung zu erzielen versucht.
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Das Dokument JP-A-61 107 357 zum Stand der Technik offenbart
eine Bürstenaufladeeinrichtung, bei der eine leitfähige
Bürste einem fotoempfindlichen Körper gegenüberstehend
angeordnet ist, wie eine Walze, die dadurch erhalten wird, dass
viele Bürstenhaare auf die Oberfläche eines Kerns
aufgebracht werden. Für eine derartige Art einer
Bürstenaufladeeinrichtung ist die Anzahl A der Bürstenhaare, die mit der
Einheitslänge des fotoempfindlichen Körpers in der Richtung
rechtwinklig zu dessen Laufrichtung in Kontakt treten, durch
eine spezielle Gleichung wiedergegeben, und sie beläuft sich
auf 3300 Haare/mm oder mehr. Auf diese Weise ist die
Gleichmäßigkeit des Aufladevorgangs dadurch verbessert, dass die
Anzahl der Bürstenhaare festgelegt wird, die mit der
Einheitslänge eines fotoempfindlichen Körpers in Kontakt tritt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen, bei der dadurch, dass eine
Aufladeeinrichtung mit einer walzenförmigen leitenden Faser für eine
im Elektrofotografieprozess verwendete
Bilderzeugungsvor
richtung verwendet wird, Fehlschläge beim Aufladen
verringert werden können und die Lebensdauer der Fasern verbessert
ist, und die ein endgültiges Bild mit hoher Qualität, frei
von Fehlern aufgrund von Ladungsungleichmäßigen dadurch
erzeugen kann, dass der Zustand des Plattdrückens von Fasern
und das Beziehungsverhältnis zwischen den
Umfangsgeschwindigkeiten der Aufladeeinrichtung und der Fotoleitertrommel
geeignet begrenzt werden.
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Zusammengefasst gesagt, ist es die Aufgabe der Erfindung,
die herkömmlichen Probleme zu überwinden, wie das Auftreten
von Ungleichmäßigkeiten beim Aufladen und/oder von Defekten,
und eine Bilderzeugungsvorrichtung und eine
Aufladeeinrichtung hierfür zu schaffen, die dauerhaft und billig Bilder
guter Qualität erzeugen können.
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Um diese Aufgabe zu lösen ist durch die Erfindung ein
elektrofotografisches Kopiergerät geschaffen, wie es im Anspruch
1 spezifiziert ist.
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Eine Erscheinungsform und ein Merkmal der Erfindung liegen
darin, dass ein elektrofotografisches Kopiergerät, das mit
einer leitenden Walze oder einer leitenden Bürste als
Aufladevorrichtung vom Kontakttyp, um einen elektrofotografischen
Kopierprozess auszuüben, versehen ist, eine
Fotoleitertrommel und eine Aufladevorrichtung mit walzenförmigem Körper
mit darauf aufgesetzten leitfähigen Fasern oder einer
Ansammlung von solchen aufweist, wobei eine fotoleitende
Schicht auf der Fotoleitertrommel dadurch aufgeladen wird,
dass die Aufladevorrichtung mit dieser in Kontakt gebracht
wird, während die Fotoleitertrommel und der walzenförmige
Körper individuell mit einer dazwischen auferlegten Spannung
gedreht werden, mit solchem Aufbau, dass Aufsetzintervalle
zwischen Fasern und das Verhältnis aus der
Umfangsdrehgeschwindigkeit des Fotoleiters zu der des walzenförmigen
Kör
pers so begrenzt sind, dass das Produkt d1 · d2 · (Vp/Vr)
kleiner als die mittlere Größe von Entwicklerteilchen ist,
die beim elektrofotografischen Prozess verwendet werden,
wobei d1 das Aufsetzintervall zwischen Fasern in der
Drehrichtung des walzenförmigen Körpers mit einer darauf
aufgesetzten Ansammlung leitender Fasern ist; d2 das Intervall
zwischen Fasern in der axialen Richtung des walzenförmigen
Körpers ist; Vr und Vp Umfangsdrehgeschwindigkeiten des die
Aufladevorrichtung bildenden walzenförmigen Körpers bzw. der
Fotoleitertrommel sind, weswegen (Vp/Vr) das Verhältnis der
Umfangsdrehgeschwindigkeiten angibt.
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Bei dieser Vorrichtung kann durch Einstellen der drei Werte,
d. h. der Aufsetzintervalle der Fasern in der Drehrichtung
der Walze und in der Drehrichtung der rotierenden Welle und
dem Verhältnis der Umfangsdrehgeschwindigkeit des
Fotoleiters zu der der Walze, derjenige Bereich der Oberfläche des
Fotoleiters, der unter Umständen nicht geladen wird oder für
den die Tendenz fehlerhafter Ladung besteht, kleiner als die
Teilchengröße des bei der Bilderzeugung verwendeten
Entwicklers sein. Demgemäß können Defekte im fertigen Bild
beseitigt sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die
Grundkonfigurationen eines elektrofotografischen Kopiergeräts zeigt;
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Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel
einer herkömmlichen Aufladeeinrichtung zeigt;
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Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein anderes
Beispiel einer herkömmlichen Aufladeeinrichtung zeigt;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres
Beispiel einer herkömmlichen Aufladeeinrichtung zeigt;
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Fig. 5 ist eine veranschaulichende Ansicht, die noch ein
weiteres Beispiel einer herkömmlichen Aufladeeinrichtung
zeigt;
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Fig. 6 ist ein Kurvenbild, das ein Beispiel der
Charakteristik einer Paschenschen Entladung zeigt;
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Fig. 7 ist eine schematische Veranschaulichung, die ein
Ausführungsbeispiel eines elektrofotografischen Kopiergeräts
zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist;
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Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel
eines Aufladeelements zeigt, wie es in einem
elektrofotografischen Kopiergerät verwendet ist, bei dem die Erfindung
angewandt ist;
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die
Positionsbeziehung einer Fotoleitertrommel zum in Fig. 8
dargestellten Aufladeelement zeigt;
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die die
Positionsbeziehung einer Ladeeinrichtung bei der Erfindung zu einer
Fotoleitertrommel zeigt;
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Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht zum
Veranschaulichen der Beziehung zwischen Umfangsgeschwindigkeiten der
Rotationen einer Fotoleitertrommel und einer Aufladewalze;
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Fig. 12 ist eine schematische Ansicht, die die Beziehung
zwischen dem Abstand zwischen Faserenden einer Aufladewalze
und der Oberfläche eines Fotoleiters und den Winkel,
innerhalb dem ein Entladen von der Walzenoberfläche aus erfolgt,
zeigt; und
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Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand
aufgesetzter leitender Fasern zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
eine detaillierte Beschreibung zu einem Ausführungsbeispiel
eines elektrofotografischen Kopiergeräts, bei dem die
Erfindung angewandt ist.
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Fig. 7 ist eine schematische Veranschaulichung, die ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Bilderzeugungsgeräts zeigt. Zunächst werden die Konfigurationen des in Fig.
7 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 16 eine Steuerung zum
Verarbeiten von Bilderzeugungsdaten, wie sie von einem nicht
dargestellten Hostcomputer übertragen werden, und eine
andere Bezugszahl 17 kennzeichnet eine Motorsteuerung zum
Steuern einer Aktivierung des Bilderzeugungsgeräts auf ein
Signal hin, das den Start einer Bilderzeugung anweist und von
der Steuerung 16 geliefert wird.
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Die Bezugszahl 7 kennzeichnet eine Kassette zum Aufbewahren
von Übertragungsmaterial wie Kopierblättern. Es ist für eine
solche Anordnung gesorgt, dass durch eine Papierzuführrolle
8 ein Blatt aus der Kassette 7 herausgezogen wird und es
durch eine Reihe von Transportrollen 9, 10 zu einer
Widerstandsrolle 11 geführt wird.
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Eine Fotoleitertrommel 1 trägt eine fotoleitende,
dielektrische Schicht, und sie wird durch eine Antriebseinrichtung
(nicht dargestellt) in Uhrzeigerrichtung in Fig. 7 mit
konstanter Geschwindigkeit gedreht. In Uhrzeigerrichtung sind
um die Fotoleitertrommel 1 herum eine Aufladeeinrichtung 5,
die hauptsächlich aus einer Ansammlung leitender Fasern
besteht, ein Belichtungsschreibkopf oder eine
Belichtungseinheit 6, eine Entwicklungseinheit 2, eine Übertragungseinheit
3 mit einer Übertragungswalze sowie eine
Reinigungseinrichtung 4 angeordnet.
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Die Entwicklungseinheit 2 umfasst einen Tonerbehälter 2e mit
einer Rührwalze 2a in demselben, und mit einem
Entwicklerbehälter 2f mit einer Magnetwalze 2d zum Elektrisieren des
Toners, und mit einer Mischwalze 2c zum Mischen des Toners,
wie er durch eine Zuführwalze 2b vom Tonerbehälter 2e
zugeführt wird.
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Die Reinigungseinrichtung 4 ist in Form einer
Reinigungseinheit vorhanden, die hauptsächlich aus einer Reinigungsklinge
4a zum Abkratzen von Toner von der Oberfläche der
Fotoleitertrommel 1 und einer Tonertransportschraube 2b zum
Transportierten des abgekratzten Toners zu einem Behälter (nicht
dargestellt) zum Sammeln des gebrauchten Toners besteht.
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Indessen wird ein Kopierblatt, das durch eine Stelle
zwischen der Übertragungseinheit 3 und der Fotoleitertrommel 1
gelaufen ist, durch eine Fixiereinheit 12 fixiert, die eine
Heizwalze 12a mit einem eingebauten Heizer 12c und eine
Andrückwalze 12b umfasst. Das so fixierte Kopiermaterial wird
durch eine Transportrolle 13 und eine Papierausgaberolle 14
zu einer Stapelführung 15 transportiert.
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Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung zum Betrieb des in
Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Als erstes werden Daten zur Bilderzeugung von einem nicht
dargestellten Hostcomputer zur Steuerung 16 geliefert, um in
dieser verarbeitet zu werden. Dann wird an die
Maschinen
steuerung 17 ein Signal geliefert, das den Start der
Bilderzeugung bestimmt. Von da an läuft der Betrieb gemäß einem
vorbestimmten Ablauf ab.
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Als nächstes wird Übertragungsmaterial wie Kopierblätter,
das in einer Übertragungsmaterial-Aufbewahrungskassette 7
aufbewahrt wird, Blatt für Blatt durch die Papierzuführrolle
8 herausgezogen, um über die Transportrollen 9, 10 zur
naheliegenden Seite der Widerstandsrolle 11 transportiert zu
werden. Die Fotoleitertrommel 1 wird durch den nicht
dargestellten Drehmechanismus in Uhrzeigerrichtung in Fig. 7 mit
konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Dabei wird die
Aufladeeinrichtung 5, die eine Ansammlung 5a leitender Fasern
trägt, so gedreht, dass die Faseransammlung 5a mit
konstanter Überlappung (Ausmaß, mit dem die Faser in die Trommel
einstechen würde) in Kontakt mit der Fotoleitertrommel 1
steht, was durch Abstandsaufrechterhalteelemente 5b
reguliert wird. Indessen wird die Aufladeeinrichtung 5 mit einer
kombinierten Spannung von z. B. -1.000 V zuzüglich einer
Wechselspannung von 200 V (Vp-p) versorgt, wodurch die
Oberfläche der Fotoleitertrommel 1 gleichmäßig auf eine
gewünschte Spannung (z. B. -600 V) aufgeladen wird. Alternativ
kann z. B. eine Wechselspannung von -1.200 V eingeprägt
werden, um die Oberfläche der Fotoleitertrommel 1 gleichmäßig
aufzuladen.
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In der Entwicklungseinheit 2 wird, um sicherzustellen, dass
die Magnetwalze 2d Toner mit vorbestimmter Tonerdichte
liefert, Tonerpulver vom Tonerbehälter 2e nach Bedarf durch die
Zuführwalze 2b zum Entwicklerbehälter 2f geliefert, und das
so zugeführte Tonerpulver wird durch die Mischwalze 2c
gerührt. Während des Rührens wird der Toner so elektrisiert,
dass er Ladungen mit demselben Potential wie der der
Spannung trägt, mit der der Fotoleiter zu laden ist. In diesem
Zustand haftet, wenn eine Spannung dicht bei der
Ladespan
nung
des Fotoleiters an die Magnetwalze angelegt wird, das
Tonerpulver an Abschnitten an, die von der
Belichtungseinheit 6 als Belichtungsschreibkopf beleuchtet wurden, und so
wird das latente Bild sichtbar gemacht.
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Als nächstes gibt die Widerstandsrolle 11 ein
Übertragungsmaterial oder Kopierblatt z. B. dadurch aus, dass ein
Zeitpunkt so bemessen wird, dass das Blatt entsprechend dem Bild
auf der Fotoleitertrommel 1 positioniert wird. Das
Übertragungsmaterial wird dazwischen festgehalten, und es wird
durch die Fotoleitertrommel 1 und die Übertragungseinheit 3
transportiert.
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Währenddessen wird an die Übertragungseinheit 3 eine
Spannung mit entgegengesetzter Polarität zu der des Toners
angelegt. Daher bewegen sich die Tonerteilchen auf der
Fotoleitertrommel 1 auf das Übertragungsmaterial. Die Tonerteilchen
auf dem Übertragungsmaterial werden zwischen die Heizwalze
12a mit dem darin enthaltenen Heizer 12c und die
Andrückwalze 12b eingeklemmt und durch diese transportiert. Indessen
werden die Tonerteilchen geschmolzen und auf dem
Übertragungsmaterial fixiert. Dann wird das Übertragungsmaterial
durch die Transportrolle 13 und die Ausgaberolle 14 auf die
Stapelführung 15 transportiert. Indessen wird nicht
übertragener Toner, der auf der Fotoleitertrommel 1 zurückgeblieben
ist, von dieser durch die Reinigungsschneide 4a der
Reinigungseinrichtung 4 abgekratzt. So abgekratzter Toner wird
durch die Tonertransportschraube 4b zum gebrauchten
tonersammelnden Behälter (nicht dargestellt) transportiert. Dies
ist eine vollständige Abfolge des Bilderzeugungsprozesses.
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Bei der Erfindung können allgemein bekannte leitende Fasern
als das Aufladeelement bildende leitende Fasern verwendet
werden.
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Ein Beispiel einer leitenden Faser ist "REC", ein Erzeugnis
von UNITIKA, oder ein entsprechender Stoff, der aus einer
Rayonfaser besteht, in der Kohlenstoffteilchen gleichmäßig
so dispergiert sind, dass ein gewünschter Widerstand
vorliegt. Ein alternatives Beispiel ist "BELLTRON", ein Produkt
von Kanebo, LTD., oder ein Äquivalent, das eine leitende
Polyamidfaser ist. Daneben kann jedes Material geeignet
ausgewählt und verwendet werden.
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Diese leitenden Fasern können zu einem ein Kissen bildenden
Tuch ausgebildet werden, das seinerseits mit z. B. einem
leitenden Kleber an ein leitendes Substrat geklebt wird, um
eine Aufladebürste herzustellen. Die so hergestellte
Aufladebürste kann als Aufladeelement verwendet werden, das in
Kontakt mit der Fotoleitertrommel gebracht wird. Als
alternatives Ausführungsbeispiel kann das so hergestellte
leitende Fasertuch spiralförmig gewickelt werden, um ein leitendes
Faserelement vom Walzentyp zu erzeugen.
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Nachfolgend werden Hauptgesichtspunkte und Merkmale der
Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele
beschrieben.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben.
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Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines
Aufladeelements 5, wie es in einem erfindungsgemäßen
Bilderzeugungsgerät verwendet wird. In dieser Figur bezeichnet die
Bezugszahl 5c eine Welle zum drehbaren Haltern eines
Walzenkörpers, auf den die Faseransammlung 5a aufgewickelt ist. In
der Nähe der beiden äußeren Enden der Welle 5c sind
Abstandsaufrechterhalteelemente 5b mit einem Außendurchmesser,
der geringfügig kleiner als der der Faseransammlung ist,
angrenzend an die oben genannte Faseransammlung 5a
befes
tigt.
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Hinsichtlich des zum Herstellen der Aufladeeinrichtung 5
verwendeten Materials kann erneut als leitende
Faseransammlung 5a ein Tuch aus einer Synthesefaser wie Rayon usw.
verwendet werden, auf der ein leitendes, körniges Material wie
ein Kohlenstoffpulver dispergiert ist. Beim in Fig. 8
dargestellten Ausführungsbeispiel ist die so hergestellte
leitende Faser spiralförmig auf die Welle 5c aufgewickelt, um eine
Walze der Faseransammlung 5a zu bilden.
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Als Abstandsaufrechterhalteelemente 5b können
Hartgummimaterialien verwendet werden. Das Gummimaterial wird in einen
Zylinder mit geringer Höhe mit einem Außendurchmesser
geformt, der geringfügig kleiner als der der oben genannten
Faseransammlung 5a ist, und die so hergestellten Zylinder
können durch Presssitz mit der Welle 5 verbunden werden.
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Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine
Positionsbeziehung zwischen einer Fotoleitertrommel 1 und der in Fig.
8 dargestellten Aufladeeinrichtung 5 zeigt. In der Figur
umfasst die Fotoleitertrommel 1 eine Metalltrommel 1b aus
Aluminium als Substrat dieser Fotoleitertrommel, und eine
darum herum angeordnete fotoleitende, dielektrische Schicht
1a. Wie es in der Figur dargestellt ist, ist die
Aufladeeinrichtung 5 so angeordnet und so gelagert, dass die leitende
Faseranordnung 5a in Kontakt mit der dielektrischen Schicht
1a tritt, wobei die Abstandsaufrechterhalteelemente 5b in
direktem Kontakt mit der Metalltrommel 1b stehen, d. h. mit
den Endabschnitten der Fotoleitertrommel 1, die nicht mit
der dielektrischen Schicht 1a bedeckt sind. Aufgrund dieses
Aufbaus kann sich die leitende Faseransammlung 5a
entsprechend der Drehung der fotoleitenden, dielektrischen Schicht
1a drehen, wie oben beschrieben.
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Nun wird auf ein spezielles Beispiel einer
Aufladeeinrichtung 5 zur Verwendung in einem elektrofotografischen
Kopiergerät Bezug genommen. Beim in Fig. 9 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist eine leitende Walzenwelle mit einem
Durchmesser von 6 mm als Welle 5c verwendet, um die ein Tuch aus
einer leitenden Faser aus einem Rayontuch mit einer Breite
von 20 mm, auf dem Kohlenstoffpulver dispergiert ist,
spiralförmig aufgewickelt ist, um eine Walze der leitenden
Faseranordnung 5a zu bilden. Aus Hartgummimaterial bestehende
Abstandsaufrechterhalteelemente 5b mit einem
Außendurchmesser von 10 mm sind durch Presssitz an den beiden Enden der
so hergestellten leitenden Faseranordnung 5a aufgebracht und
fixiert. Die Aufrechterhalteelemente 5b stehen in Kontakt
mit den Abschnitten der fotoleitenden Trommel 1, in denen
das Metall freiliegt, oder mit der Aluminiumtrommel 1b, um
dadurch angetrieben zu werden. Daher kann gleichmäßiges
Gleiten erzielt werden, und selbstverständlich tritt keine
Ungleichmäßigkeit beim Aufladen auf.
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Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Gerät
nicht auf die obige Aufladeeinrichtung beschränkt ist,
sondern dass die Aufladeeinrichtung 5 z. B. mit einer
individuellen Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) wie einem
Motor oder dergleichen versehen sein kann. Außerdem kann die
leitende Faseransammlung 5a bandförmig ausgebildet sein.
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Ein Mechanismus zum Laden der fotoleitenden, dielektrischen
Schicht verwendet die leitende Faseransammlung. In einem
Abschnitt, in dem die dielektrische Schicht in Kontakt mit
der leitenden Faser, oder, genauer gesagt, den Faserspitzen
gebracht ist, bewegen sich Ladungen von Orten mit höherem
Potential zu Orten mit niedrigerem Potential, während gemäß
der Paschenschen Entladungscharakteristik, wie sie
beispielhaft in Fig. 6 dargestellt ist, eine Entladung in einem
Abschnitt auftritt, in dem die dielektrische Schicht bestimmte
Abstände von
der leitenden Faser einhält, genauer gesagt,
z. B. in der Nähe des Kontaktabschnitts oder am
Seitenabschnitt der leitenden Fasern. Die Entladung endet, wenn
Ladungen auf den leitenden Fasern zur Seite der dielektrischen
Schicht gelaufen sind und die Potentialdifferenz über den
Freiraum hinweg kleiner als der Entladungsschwellenpegel
wird. Nach Abschluss der Entladung dauert die Injektion von
Ladungen an, da die leitende Faseransammlung in Kontakt mit
der fotoleitenden, dielektrischen Schicht steht, wodurch das
Oberflächenpotential im Kontaktabschnitt ansteigt, was, wie
oben erörtert, ungleichmäßiges Aufladen verursacht.
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Daher wird beim Ausführungsbeispiel während des
Aufladeprozesses der zum Aufladen erforderlichen Gleichspannung eine
Wechselspannung überlappt, um eine periodisch variierende
Spannung zu erzeugen, die eine Untergrenze aufweist, die
über dem gewünschten Oberflächenpotential der fotoleitenden,
dielektrischen Schicht liegt. Das Anlegen der so erzeugten
variierenden Spannung an die leitende Faseransammlung kann
das Problem der oben beschriebenen Ungleichmäßigkeit beim
Aufladen auf einen Schlag beseitigen.
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In diesem Fall ist die schwingende Spannung vorzugsweise
klein, jedoch können dann, wenn die Untergrenze der
variierenden Spannung niedriger als die gewünschte
Oberflächenspannung ist, möglicherweise Ladungen in umgekehrter
Richtung von der fotoleitenden, dielektrischen Schicht zur
leitenden Faseransammlung injiziert werden. Daher sollte die
Untergrenze der schwingenden Spannung höher als die
gewünschte Oberflächenspannung sein.
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Die tatsächliche Frequenz der schwingenden Spannung beträgt
100 Hz oder mehr, und wenn sie unter 100 Hz liegt, wird es
ziemlich schwierig, das Auftreten von
Auflade-Ungleichmäßigkeiten zu verhindern, wie durch die variierende Spannung
verursacht. Im Gegensatz hierzu, wird für die Obergrenze der
Frequenz keine spezielle Beschränkung angegeben, jedoch
kann, da das Aufladesystem eine kapazitive Komponente
enthält, das System bei einer übermäßig hohen Frequenz der
schwingenden Spannung nicht folgen, was nur den Wirkungsgrad
verringert. Demgemäß ist in der Praxis eine Frequenz von
1.000 Hz oder darunter geeignet.
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Beim Aufladen ist es erforderlich, für sicheren Kontakt
zwischen der Faseransammlung und der dielektrischen Schicht zu
sorgen. Außerdem ist es bevorzugt, die mechanische Reibung
zwischen den beiden angesichts einer Verbesserung der
Beständigkeit der beiden Elemente zu verringern.
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Wie oben beschrieben, ist es bei der Erfindung wirkungsvoll,
ein Aufladeelement zu verwenden, das so aufgebaut ist, dass
eine walzenförmige Ansammlung leitender Fasern drehbar auf
einer Welle gehalten ist und
Freiraumabstandsaufrechterhalteelemente mit einem Außendurchmesser, der geringfügig
kleiner als derjenige der Ansammlung leitender Fasern ist,
angrenzend an die beiden Enden der Faseransammlung aufgesetzt
sind, wodurch die Faseransammlung in sicheren Kontakt mit
der dielektrischen Schicht treten kann und sie sich im
Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit drehen kann, wie
sie der Drehung des dielektrischen Körpers entspricht, wobei
sie dieser Drehung folgt. Die so aufgebaute Einrichtung
verhindert beim Aufladeprozess, wie er durch den Kontakt
zwischen der Ansammlung leitender Fasern und der fotoleitenden,
dielektrischen Schicht bewirkt wird, das teilweise Anheben
des Oberflächenpotentials der dielektrischen Schicht, und
dadurch verringert sie das Auftreten von
Aufladeungleichmäßigkeiten aufgrund ausgespleißter Linien und Nähte der
Ansammlung leitender Fasern, was es ermöglicht, für stabilen
Aufladebetrieb über eine lange Zeitspanne zu sorgen.
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Für die Spezifikation
der an die Aufladeeinrichtung 5
angelegten schwingenden Spannung besteht keine strenge
Beschränkung auf den obigen Wert, solange die Spannung über eine
Untergrenze verfügt, die über einem gewünschten
Oberflächenpotential liegt, und sie insgesamt das gewünschte
Oberflächenpotential erzeugen kann. Darüber hinaus können
verschiedene Arten von Signalverläufen, wie zerhackte Verläufe,
Impulsverläufe usw., außer den Wechselverläufen, in geeigneter
Weise ausgewählt werden.
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Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die die
Positionsbeziehung zwischen einer Aufladeeinrichtung und einer
Fotoleitertrommel bei der Erfindung zeigt. In der Figur
kennzeichnen die Bezugszahlen 1 und 1a eine Fotoleitertrommel
und ein Bildträgermedium (einen Fotoleiter). Eine
Aufladeeinrichtung 5 verfügt über leitende Fasern 5a als
Aufladeteil, die mit einem leitenden Kleber 5 g auf ein leitendes
Substrat 5d aufgesetzt sind, um dadurch eine Aufladebürste
zu bilden.
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In diesem Fall dreht sich die Fotoleitertrommel 1 in der
Richtung eines Pfeils R, wohingegen die Auf ladebürste, d. h.
die Aufladeeinrichtung 5, die in Kontakt mit der Oberfläche
des Bildträgermediums 1a steht, mit einer
Schwingungseinrichtung versehen ist, damit sich die Aufladeeinrichtung in
den gekennzeichneten Richtungen V (rechtwinklig zur Richtung
R) nach rechts und links bewegt.
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Nun erfolgt eine Erläuterung zu Gründen zum Begrenzen der
Aufsetzintervalle der leitenden Fasern und des Verhältnisses
der Umfangsgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel zu der
eines walzenförmigen Körpers als Teil einer Aufladevorrichtung
auf die oben genannten Bereiche.
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Nun sei ein Fall betrachtet, in dem sich eine
Aufladevor
richtung 5, die als Walze leitender Fasern 5a ausgebildet
ist, und eine fotoleitende Trommel mit
Umfangsgeschwindigkeiten Vr bzw. Vp drehen, wie es perspektivisch in Fig. 11
dargestellt ist. Im Zustand, in dem sich die walzenförmige
Aufladevorrichtung 5 und die Fotoleitertrommel 1 drehen,
startet eine Entladung mit dem Aufladen des Fotoleiters 1a,
wenn Spitzen der Fasern 5a mit der Oberfläche des
Fotoleiters in Kontakt treten, während eine Spannung über einer
Entladungs-Startschwelle, die die Paschensche
Entladungscharakteristik angibt, an einen Zwischenraum zwischen den
Spitzen der Fasern und der Oberfläche 1a des Fotoleiters
gelegt wird. Die Entladung endet dann, wenn die Ladespannung
des Fotoleiters 1a zunimmt und die Potenzialdifferenz über
den Zwischenraum hinweg kleiner als die
Entladungs-Startschwelle wird.
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Die an den Zwischenraum angelegte Spannung hängt von der
zwischen die Aufladevorrichtung 5 und die Fotoleitertrommel
1 angelegten Spannung, der Größe des Zwischenraums und den
Materialien der Faser 5a und des Fotoleiters 1a ab. Daher
ist, wenn die Materialien des Fotoleiters und der leitenden
Faser sowie die zwischen die Faserwalze und den Fotoleiter
angelegte Spannung festgelegt sind, ein Zustand, in dem die
Potenzialdifferenz über den Zwischenraum die oben genannte
Entladungs-Startschwelle überschreitet, auf einen Zustand
begrenzt, in dem der Abstand X zwischen den Spitzen der
Fasern 5a und der Fotoleiterfläche 1a innerhalb eines
bestimmten Bereichs liegt. Anders gesagt, wird ein Auftreten der
Entladung nur in einem bestimmten Bereich zugelassen, der
durch einen Winkel Θ in der walzenförmigen
Aufladevorrichtung 5 (die nachfolgend als Walze 5 bezeichnet wird)
definiert ist, wie schematisch in Fig. 12 dargestellt.
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Nun sei ein idealer Fall betrachtet, in dem eine leitende
Walze 5 als sich drehende Welle gleichmäßig und ohne
irgend
welche Zwischenräume mit leitenden Fasern 5a besetzt ist und
mit einer ausreichenden Spannung über der
Entladungs-Startschwelle beaufschlagt wird. In diesem Fall kann der gesamte
Teil der Fotoleiterfläche 1a in notwendiger Weise den
Spitzen der leitenden Fasern 5a innerhalb eines Abstands
zugewandt sein, in dem die Potenzialdifferenz die Entladungs-
Startschwelle überschreitet. Im Ergebnis wird die
Fotoleiterfläche 1a gleichmäßig geladen.
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Im Gegensatz hierzu sei ein anderer Fall betrachtet, bei dem
in einem durch eine Seite d1 in der Drehrichtung R der Walze
5 und einer anderen Seite d2 in einer axialen Richtung A,
wie in Fig. 13 dargestellt, umschlossenen Bereich keine
Faser 5a aufgesetzt ist. Hier ist der Einfachheit halber
angenommen, dass Entladung auftritt, wenn der Zwischenraum X
einen bestimmten Wert einnimmt oder der Winkel Θ, innerhalb
dem Entladung zulässig ist, unendlich nahe bei Null liegt.
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Nun werden die Umfangsdrehgeschwindigkeiten der Walze 5 und
der Fotoleitertrommel 1 mit Vr bzw. Vp bezeichnet, wie oben
angegeben. Dabei ist ein Bereich, der durch die Abmessungen
d1 · d2 · (VP/Vr) auf der Fotoleitertrommel 1 definiert ist,
dem durch d1 · d2 umschlossenen Bereich gegenüber
anzuordnen, wenn die beiden Bereiche in einem Raum liegen, in dem
Entladung zulässig ist. Demgemäß kann der Bereich auf der
Trommel auf keinerlei leitende Fasern 5a treffen, und er ist
auch nicht den Spitzen von Fasern in einem Raum zugewandt,
in dem die Potenzialdifferenz die Entladungs-Startschwelle
überschreitet, und daher wird in diesem Bereich keine Ladung
gespeichert. Im tatsächlichen Zustand kann nicht gesagt
werden, dass kein Teil des Bereichs d1 · d2 · (Vp/Vr) in keiner
Weise entladen würde, sondern es besteht zumindest die
Tendenz fehlerhaften Aufladens über den Bereich, da Entladung
in einem Bereich eines Winkels Θ möglich ist, der abhängig
von der zwischen der Faserwalze 5 und der Fotoleitertrommel
1 angelegten Spannung,
der Größe des Zwischenraums und den
Materialien der Fasern 5a und des Fotoleiters 1a bestimmt
ist.
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Selbstverständlich wird kein Fehler im endgültigen Kopiebild
beobachtet, wenn die Abmessung des Bereichs d1 · d2 ·
(Vp/Vr) ausreichend kleiner als die mittlere Teilchengröße
des Entwicklers oder Toners usw. ist, wie im
elektrofotografischen Kopiergerät verwendet, in das die Aufladevorrichtung
5 eingebaut ist. Wenn jedoch die Abmessungen des Bereichs
d1 · d2 · (Vp/Vr) größer sind, treten die Fehler im
endgültigen Kopiebild auf. Hierbei ist die Größe des Entwicklers
so definiert, dass es sich um die auf die Ebene der
Entwicklerteilchen projizierte Fläche handelt.
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Unter Berücksichtigung des oben Erörterten werden bei der
Erfindung die Aufsetzintervalle der Fasern auf der Walze 5
und das Verhältnis der Umfangsdrehgeschwindigkeiten so
begrenzt, dass der Wert d1 · d2 · (Vp/Vr) (genauer gesagt, das
Produkt aus den Aufsetzintervallen d1 und d2 der leitenden
Fasern 5a in der Drehrichtung der Walze 5 und in der axialen
Richtung, und das Verhältnis (Vp/Vr) oder das Verhältnis der
Umfangsdrehgeschwindigkeit der Fotoleitertrommel 1 zu der
der Walze 5) kleiner als die mittlere Teilchengröße des im
elektrofotografischen System verwendeten Entwicklers ist.
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Zum Beispiel beträgt die mittlere Teilchengröße der derzeit
allgemein verwendeten Entwickler ungefähr 10 um. Daher ist
es durch Einstellen des Werts d1 · d2 · (Vp/Vr) auf weniger
als 10 · 10 um² möglich, Bildschäden zu verhindern, die
durch Aufladefehler verursacht würden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Aufladevorrichtung 5, das bei
der Erfindung verwendbar ist, wird dadurch hergestellt, dass
ein Tuch so geschert wird, dass ein walzenförmiger,
gescher
ter Körper mit einem Außendurchmesser von 12 mm hergestellt
wird, wobei das Tuch um eine leitende Welle 5c mit z. B.
einem Durchmesser von 6 mm herum unter Verwendung eines
leitenden Klebers mit leitenden Fasern 5a besetzt ist, deren
Widerstand durch Einstellen der Menge dispergierter
Kohlenstoffteilchen eingestellt ist.
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Um die Wirkung der Erfindung klarzustellen, wurde der
folgende Versuch ausgeführt.
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Es wurde ein elektrofotografisches Kopiergerät mit in der
Fig. 7 dargestellten Konfigurationen verwendet. Es wurde ein
Entwickler mit einer mittleren Teilchengröße von 8 bis 10 um
verwendet.
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Im elektrofotografischen Kopiergerät wird eine Walze 5 mit
einer leitenden Faser verwendet, bei der die Werte d1 und d2
(in Fig. 13) auf 8 um festgelegt sind, während die
Geschwindigkeit Vp auf 53 mm/s festgelegt ist. In diesem Zustand
wurde das Auftreten von Bildfehlern beim Ändern des Werts Vr
untersucht.
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Zu Beginn wurde ein Bild mit Vr auf dem festgelegten Wert
von 265 mm/s hergestellt, was fünfmal so schnell wie Vp war.
Das so hergestellte Bild war vollständig frei von Fehlern
und zeigte hervorragenden Kontrast. Dies zeigt an, dass das
Aufladen des Fotoleiters gleichmäßig und dicht war.
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Als Nächstes konnten, während Vr auf den denselben Wert,
d. h. 53 mm/s, fixiert war, Bildfehler auf ein
vernachlässigbares Niveau verhindert werden. Jedoch war der Kontrast
etwas geringer. Indessen können in der Praxis Bildfehler,
die durch ungleichmäßige Drehzahl und andere Faktoren
verursacht werden, mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreten,
weswegen Vr vorzugsweise auf einen großen Wert eingestellt wird,
oder
der Wert d1 · d2 · (Vp/Vr) ausreichend klein ist, wie
zuvor, im Vergleich mit der Größe des verwendeten
Entwicklers 60 bis 100 um².
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Wenn Vr auf 26,5 mm/s eingestellt wurde, d. h. die Hälfte
der Geschwindigkeit Vp, trat über das gesamte Bild
Ungleichmäßigkeit der Bilddichte auf, die ungleichmäßigem Laden
zugeschrieben werden konnte.
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Wie es aus dem Ergebnis ersichtlich ist, ist die Erfindung
hervorragender als die herkömmliche Einrichtung.
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Demgemäß ist es gemäß der Erfindung durch zweckdienliches
Begrenzen des Zustands der Beschichtungsfasern und des
gegenseitigen Verhältnisses zwischen den
Umfangsgeschwindigkeiten der Aufladevorrichtung und der Fotoleitertrommel
möglich, ein elektrofotografisches Kopiergerät zu schaffen, das
ein fertiges Bild mit hoher Qualität, frei von Fehlern
aufgrund ungleichmäßigen Aufladens erzeugen kann.