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Dokumentenidentifikation DE3414298C2 12.10.1989
Titel Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial in Form einer Trommel
Anmelder Ricoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Takahashi, Michio;
Tanaka, Mitsuo, Machida, Tokio/Tokyo, JP;
Kanno, Fuchio, Yokohama, Kanagawa, JP;
Kobayashi, Kazuo, Kawasaki, Kanagawa, JP
Vertreter Schwabe, H., Dipl.-Ing.; Sandmair, K., Dipl.-Chem. Dr.jur. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 16.04.1984
DE-Aktenzeichen 3414298
Offenlegungstag 18.10.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 12.10.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.10.1989
IPC-Hauptklasse G03G 5/10
Zusammenfassung Eine photoempfindliche Trommel weist einen zylindrischen Kern (3), welcher fest an einer Drehwelle angebracht ist und welcher aus einem elastischen Material hergestellt ist, und eine äußere Hülse (4) auf, welche auf der äußeren Umfangsfläche des Kerns (3) vorgesehen ist und welche eine tragende Schicht (5) und eine auf dieser ausgebildete, photoempfindliche Schicht (6) aufweist. Eine Kombination aus dem elastischen Kern (3) und der äußeren Hülse (4) ist so ausgeführt, daß sich die Trommel nur örtlich an einer Stelle, an welcher eine äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren unmittelbaren Nähe verformt, während der übrige Teil praktisch unverändert erhalten bleibt. In einer Ausführungsform ist die äußere Hülse (4) fest auf dem Kern (3) angebracht, während bei einer anderen Ausführungsform die äußere Hülse (4) abnehmbar auf dem Kern (3) gehaltert ist. In dem letzteren Fall ist sie so ausgeführt, daß keine Relativbewegung zwischen dem Kern und der äußeren Hülse stattfindet, selbst wenn auf die Trommel äußere Kräfte ausgeübt werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial in Form einer Trommel.

Aus der DE-OS 25 46 447 ist ein flexibles elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial bekannt, welches die folgenden Elemente aufweist:

Ein elektrisch leitender Schichtträger, der aus einem elastomeren Material in Form eines kontinuierlichen Bandes besteht, wobei das Elastomer eine zweite Phase aufweist, aus der sich eine elektrische Leitfähigkeit ergibt, und eine photoleitfähige Schicht, die auf dem Schichtträger aufliegt und daran haftet, wobei die photoleitfähige Schicht aus einem polymeren Matrixmaterial eines elektrisch isolierenden elastomeren Harzes besteht, welches im Inneren ein ineinander greifendes Netz aus photoleitfähigem Material in Form von kontinuierlichen Bahnen aufweist, das durch die gesamte Dicke der photoleitfähigen Schicht führt.

Eine übliche, herkömmliche photoleitfähige Trommel weist einen starren Träger und eine auf diesem ausgebildete photoleitfähige dünne Schicht auf. Eine solche photoleitfähige Trommel ist drehbar in einem Gehäuse eines Kopiergerätes gehalten und wird mit einer konstanten Drehzahl in einer vorbestimmten Richtung angetrieben und gedreht. Während eines Kopiervorgangs wird ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoleitfähigen Schicht der Trommel ausgebildet, welches dann durch eine Entwicklungseinrichtung entwickelt und dadurch in ein sichtbares Bild umgewandelt wird. Eine solche starre photoleitfähige Trommel weist jedoch die nachstehend angeführten Nachteile auf.

Falls die Entwicklungseinrichtung so ausgeführt ist, daß eine Entwicklungsrolle als Entwicklungsträger verwendet ist, um einen Einkomponentenentwickler oder magnetischen Toner entlang einer vorbestimmten Bahn zu befördern, und daß der Toner beispielsweise durch Reibung an der Entwicklungsrolle während eines solchen Transports auf eine vorbestimmte Polarität geladen wird, wobei dann der auf diese Weise geladene Toner auf ein elektrostatisches, latentes Bild auf der Trommel aufgebracht wird, wird vorzugsweise eine Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle so dünn wie möglich ausgebildet, welche im Idealfall eine Dicke hat, welche der Größe eines einzigen Tonerpartikels entspricht, damit die Tonerschicht gleichförmig geladen wird. Wenn die auf der Entwicklungsrolle ausgebildete Tonerschicht dicker ist, ist es schwierig, eine Tonerschicht zu haben, die in Richtung der Dicke gleichförmig geladen ist, so daß dann die Oualität eines sich ergebenden, sichtbaren Bildes schlechter wird.

Um jedoch eine dünne Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle auszubilden, welche dann an ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoleitfähigen Trommel übertragen wird, um ein sichtbares Bild hoher Qualität zu erhalten, muß der Toner auf der Entwicklungsrolle mit der Trommeloberfläche in Kontakt oder in eine Stellung gebracht werden, die an einem gegenüberliegenden Bereich zwischen der Entwicklungsrolle und der photoleitfähigen Trommel mit einem kleinen Zwischenraum bzw. in einem geringen Abstand von der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel angeordnet ist. Wenn jedoch die photoleitfähige Trommel steif bzw. starr ist, ist es nicht leicht, die äußerst dünne Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle in Kontakt mit der Trommeloberfläche oder in eine Lage zu bringen, die in einem geringen Abstand von der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel angeordnet ist. Wenn die photoleitfähige Trommel und die Entwicklungsrolle mit Druck in Anlage gebracht werden oder sehr nahe voneinander angeordnet werden, wird, insbesondere wenn die Oberfläche der Entwicklungsrolle starr oder steif ist, wenn leichte Verformungen in der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel oder der Entwicklungsrolle vorhanden sind oder deren Außendurchmesser infolge von Herstellungstoleranzen etwas ungenau sind, ein verhältnismäßig großer Spalt zwischen der Trommel und der Entwicklungsrolle ausgebildet oder die Entwicklungsrolle wird örtlich mit einer übermäßig großen Kraft gegen die Trommel gedrückt, wodurch Beschädigungen an der Trommeloberfläche hervorgerufen werden.

Es ist äußerst schwierig, die photoleitfähige Trommel oder die Entwicklungsrolle mit einer so hohen Genauigkeit herzustellen, daß überall keine Oberflächenverformungen oder Schwankungen im Außendurchmesser vorhanden sind. Um mit solchen Schwierigkeiten fertig zu werden, kann statt einer starren, photoleitfähigen Trommel ein photoleitfähiges Band verwendet werden, gegen welches die Entwicklungsrolle gedrückt wird, um den Toner auf der Entwicklungsrolle gleichförmig in Kontakt mit der Oberfläche des Bandes zu bringen. Wenn ein photoleitfähiges Band verwendet wird, müssen mindestens zwei Tragrollen vorgesehen sein, und darüber hinaus wird der gesamte Aufbau komplizierter und dadurch teurer. Durch die Verwendung eines photoleitfähigen Bandes anstelle einer Trommel können somit nicht alle Schwierigkeiten gelöst werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial in Form einer Trommel zu schaffen, durch welches eine einheitliche Entwicklung auch bei geringem Andruck der Entwicklungswalze bei einer einfachen Bauweise des Kopiergerätes gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 18.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines elektrophotographischen Kopiergeräts, in welchem eine elastische, nachgiebige photoleitfähige Trommel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht der photoleitfähigen Trommel, welche in dem Aufbau der Fig. 1 verwendet ist, wenn auf sie keine äußere Kraft ausgeübt wird;

Fig. 3 einen Längsschnitt entlang einer Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang einer Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine schematische Darstellung, in welcher die elastische, photoleitfähige Trommel in unerwünschter Weise verformt ist;

Fig. 6 als Beispiel eine schematische Darstellung, wie die äußere Schicht der photoleitfähigen Trommel verformt wird, wenn eine äußere Kraft auf sie ausgeübt wird;

Fig. 7 als weiteres Beispiel eine schematische Darstellung, wie sich der Kern der photoleitfähigen Trommel ohne Außenschicht verformt, wenn auf ihn eine äußere Kraft ausgeübt wird;

Fig. 8 eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche dem Fall der Fig. 4 ähnlich ist, und

Fig. 9 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Kopiergeräts, in welchem eine elastische, photoleitfähige Trommel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet ist.

In Fig. 1 ist schematisch der Gesamtaufbau eines elektrophotographischen Kopiergeräts dargestellt, in welchem eine elastische, nachgiebige photoleitfähige Trommel 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet ist. Wie dargestellt, hat die photoleitfähige Trommel 1 einen zylindrischen Kern 3, welcher aus einem elastischen Material hergestellt ist und auf einer starren Welle 2 getragen ist, welche ihrerseits drehbar in einem (nicht dargestellten) Gehäuse oder Hauptrahmen des Kopiergeräts gehaltert ist, und eine hülsenförmige äußere Schicht 4, welche um die äußere Umfangsfläche des Kerns 3 vorgesehen ist. In dem dargestellten Beispiel ist der zylindrische Kern 3 fest an der Welle 2 befestigt, welche mit einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung verbunden ist, damit sie mit einer konstanten Drehzahl in einer vorbestimmten Richtung angetrieben und gedreht wird. Wie im einzelnen später noch beschrieben wird, verformt sich die Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 1, wenn auf sie eine äußere Kraft ausgeübt wird; ohne das Vorhandensein einer solchen äußeren Kraft sind jedoch die äußeren Umfangsflächen des elastischen Kerns 3 und der äußeren Schicht 4 zylindrisch und konzentrisch zu der Drehachse der Welle 2, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Wie deutlich in Fig. 4 dargestellt ist, weist die äußere Schicht 4 einen Schichtträger 5 und eine photoleitfähige Schicht 6 auf, welche beispielsweise durch Auftragen auf der Oberfläche des Schichtträgers 5 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei der photoleitfähigen Schicht auf der herkömmlichen, photoleitfähigen Trommel kann die photoleitfähige Schicht 6 aus einem anorganischen oder organischen, photoleitfähigen Material, wie beispielsweise einem organischen Photoleiter, Zinkoxyd, Selen und verschiedenen amorphen Materialien, gebildet sein. Der Schichtträger 5 kann beispielsweise aus einem elastisch verformbaren Material, wie einer dünnen Metallplatte gebildet sein, oder ähnlich wie bei der herkömmlichen Trommel hat der Schichtträger 5 bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform eine spezifische elektrische Leitfähigkeit (normalerweise einen spezifischen elektrischen Widerstand von 10&sup9; Ω cm oder weniger). Der elastische Kern 3 kann beispielsweise aus einem Nichtschaumstoffmaterial, wie Kautschuk oder Gummi, oder aus einem entsprechenden Schaumstoffmaterial einschließlich Schaumstoff gebildet sein. Da die photoleitfähige Trommel 1 die elastisch verformbare äußere Schicht und den elastischen Kern 3 aufweist, kann sich die Oberfläche der Trommel 3 in entsprechender Weise örtlich verformen, wenn auf sie eine äußere Kraft ausgeübt wird.

Während eines Kopiervorgangs wird die photoleitfähige Trommel 1 durch eine (nicht dargestellte) Antriebseinrichtung angetrieben und dreht sich dadurch im Uhrzeigersinn, wie in Fig. 1 angezeigt ist. Ähnlich wie im Falle eines normalen elektrophotographischen Kopiergeräts wird, wenn die photoleitfähige Trommel 1 angetrieben wird und sich dreht, die photoleitfähige Schicht 6 durch einen Koronalader 7 mit einer vorbestimmten Polarität gleichförmig geladen, und der auf diese Weise geladene Teil der Schicht wird dann in einem Belichtungsbereich C mit einem Lichtbild 8 einer (nicht dargestellten) Vorlage belichtet, so daß auf der Schicht 6 entsprechend dem Muster des auf diese Weise aufgebrachten Lichtbildes ein elektrostatisches, latentes Bild erzeugt wird.

Die Entwicklungseinrichtung 9 weist eine Entwicklungsrolle 10 auf, welche entsprechend angetrieben und dadurch entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, wie durch einen Pfeil A angezeigt ist, und auf deren Umfangsfläche eine dünne Schicht 11 aus Toner (einem Einkomponentenentwickler) ausgebildet ist, der von einem (nicht dargestellten) Behälter zugeführt worden ist. Die dünne Tonerschicht 11 wird dann in der Richtung A auf der äußeren Umfangsfläche der Rolle 10 befördert, wenn diese 10 angetrieben und gedreht wird. Der die Schicht 11 bildende Toner wird dann beispielsweise durch den Kontakt mit der Entwicklungsrolle auf eine vorbestimmte Polarität (normalerweise auf eine Polarität, welche der Polarität einer gleichförmigen Ladung auf der photoleitfähigen Schicht 6 entgegengesetzt ist) geladen. Die Tonerschicht 11 auf der Entwicklungsrolle 10 ist extrem dünn, und liegt in der Größenordnung von ein oder zwei Tonerpartikeln mit einem Durchmesser von 5 bis 10 Mikrons, und folglich kann die Tonerschicht 11 in der gesamten Dicke gleichförmig geladen werden.

Wenn der Toner in einen gegenüberliegenden Bereich zwischen der photoleitfähigen Trommel 1 und der Entwicklungsrolle 10 gebracht wird, kommt der geladene Toner auf der Entwicklungsrolle 10 in Kontakt mit der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 1, wodurch der Toner entsprechend dem Lademuster eines elektrostatischen, latenten Bildes auf der Trommel selektiv an die Trommel 1 übertragen wird, um das latente Bild sichtbar zu machen. In diesem Fall wird dann die Entwicklungsrolle 10 gegen die elastische Trommel 1 gedrückt, und folglich werden der Teil der Trommel 1, welcher mit der Rolle 10 in Anlage kommt, wobei die Tonerschicht 11 dazwischen angeordnet ist, wie bei B angezeigt ist, und deren Umgebung in Form einer Beule oder Vertiefung elastisch verformt. Aus diesem Grund kann, obwohl die Tonerschicht 11 auf der Entwicklungsrolle 10 extrem dünn ist, diese sicher mit der Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 1 in Anlage gebracht werden.

Um den Toner zu halten, der an die äußere Umfangsfläche der Entwicklungsrolle 10 angezogen worden ist, kann die Entwicklungsrolle 10 in Form einer Hülse ausgebildet sein, wobei im Innern einer derartigen hülsenförmigen Entwicklungsrolle ein oder mehrere Magnete vorgesehen sind. Der Toner kann jedoch auch dadurch transportiert werden, daß er infolge einer Reibung zwischen der Oberfläche der Rolle 10 und dem Toner an der äußeren Umfangsfläche der Rolle 10 angezogen ist. In dem zuerst erwähnten Fall muß der Toner ein magnetisches Material enthalten, während in dem zweiten Fall der Toner an sich nicht magnetisch sein kann. Wenn Magnete im Inneren der hülsenförmigen Entwicklungsrolle angeordnet sind, können die Magnete statt der Rolle gedreht werden, oder sowohl die Magnete als auch die Rolle kann in Drehbewegung versetzt werden, wobei die Drehrichtung der Magnete und der Rolle beliebig eingestellt werden kann.

Das auf der Trommel 1 entwickelte Bild wird dann auf ein Bildempfangsmaterial 12, z. B. Papier, welches mit der Oberfläche der Trommel 1 in Anlage gebracht wird, mittels eines Bildübertragungs- Koronaladers 13 übertragen. Das Bildempfangsmaterial 12 wird dann beispielsweise mittels eines Trennkoronaladers 14 von der Oberfläche der Trommel 1 getrennt. Natürlich kann statt des Trennkoronaladers 14 oder zusätzlich zu diesem auch eine (nicht dargestellte) Trennklaue vorgesehen sein, mit welcher das Bildempfangsmaterial von der Oberfläche der Trommel 1 getrennt werden kann. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Bereich D ein Trenn- und Übertragungsbereich, wie oben ausgeführt ist.

Der Resttoner, der auf der Umfangsfläche der Trommel 1 nach einer Bildübertragung verbleibt, wird mittels einer Reinigungsschneide 15 entfernt, deren spitzes Ende gegen die Umfangsfläche der Trommel 1 gedrückt wird, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Danach wird die Umfangsfläche der Trommel 1 mittels einer Entladungseinheit 20 entladen. Selbstverständlich kann statt der Reinigungsschneide, wie sie vorstehend beschrieben ist, auch eine magnetische Reinigungsbürste oder eine Fellbürste verwendet werden.

Wie in Fig. 1 dargestellt, verformt sich die photoleitfähige Trommel 1 örtlich, wenn sie durch die Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 gedrückt wird; die Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 sind so angeordnet, daß eine derartige Verformung innerhalb einer elastischen Verformungsgrenze verbleibt. Um den Tonerfilm auf der Entwicklungsrolle 10 gleichförmig und fest mit der photoleitfähigen Trommel 1 in Anlage zu bringen, kann die Verformung (ΔZ) der Umfangsfläche der Trommel 1 in radialer Richtung durch die Entwicklungsrolle 10 von 0,1 mm bis 0,5 mm reichen, und die Verformung (ΔZ&min;) durch die Reinigungsschneide 15 kann auch auf 0,5 mm oder weniger eingestellt werden. Wenn statt der Reinigungsschneide 15 eine magnetische oder Fellbürste verwendet wird, ist die Verformung der Oberfläche der Trommel 1 kleiner.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung kann die Umfangsfläche der Trommel 1 in Form einer Beule oder Vertiefung elastisch verformt werden, und somit kann die Entwicklungsrolle 10 gegen die Trommel 1 gedrückt werden, um die Oberfläche der Trommel 1 in radialer Richtung örtlich und elastisch zu verformen. Selbst wenn die Umfangsflächen der photoleitfähigen Trommel 1 und der Entwicklungsrolle 10 bezüglich ihrer Dreh- oder Mittelachsen etwas exzentrisch sind, gibt es infolge von Herstellungstoleranzen Schwankungen in den Außendurchmessern, oder die Oberfläche der Entwicklungsrolle 10 ist steif, so daß keine Beschädigungen an der Oberfläche der Trommel 1 und der Entwicklungsrolle 10 hervorgerufen werden, und der Toner auf der Entwicklungsrolle 10 kann sicherer sowie zuverlässiger als bei dem herkömmlichen Aufbau mit der Trommel 1 in Anlage gebracht werden. Somit kann dadurch verhindert werden, daß die Qualität eines entwickelten Bildes infolge eines großen Spaltes zwischen dem Toner auf der Entwicklungsrolle 10 und der Oberfläche der Trommel 1 schlechter wird. Wenn jedoch ein solcher Aufbau gewählt ist, daß die Entwicklungsrolle 10 nicht gegen die Oberfläche der Trommel 1 gedrückt wird, da dazwischen der Toner angeordnet ist, sondern gegenüber der Oberfläche der Trommel 1 mit einem kleinen Spalt dazwischen angeordnet ist, kann dadurch verhindert werden, daß der Abstand zwischen der Entwicklungsrolle 10 und der Oberfläche der Trommel 1 zu groß wird. Wenn die Trommel 1 und die Entwicklungsrolle 10 nahe beieinander angeordnet sind, verformt sich, selbst wenn sie teilweise miteinander in Berührung kommen, wobei der Toner dazwischen angeordnet ist, die Trommel 1 örtlich elastisch, und es besteht keine Gefahr, daß es entweder zu einer Beschädigung an der Trommel 1 oder an der Entwicklungsrolle 10 kommt.

Wenn die Oberfläche der photoleitfähigen Trommel 1 elastisch verformbar ausgeführt ist, wie oben beschrieben ist, können hervorragende Ergebnisse beim Entwickeln des elektrostatischen, latenten Bildes erhalten werden. Wenn sich jedoch die Trommel 1 nicht nur an den Oberflächenteilen einschließlich des Oberflächenbereichs, wo die äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren Umgebung verformt, sondern auch andere Oberflächenteile unter dem Einfluß der ausgeübten äußeren Kraft verformt werden, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist, dann ergibt sich ein Fall, welcher für die Ausbildung eines Bildes auf der Trommel 1 oder auf dem Bildempfangsmaterial nicht vorzuziehen ist. Das heißt, wie ebenfalls vorstehend schon beschrieben, kann, wenn sich der Teil der Oberfläche der Trommel 1, welcher in dem Entwicklungsbereich C angeordnet ist, verformt, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein Bild in diesem Bereich C nicht richtig ausgebildet werden. Außerdem ändert sich, wenn Koronaeinheiten 13 und 14 als Übertragungs- bzw. Trenneinrichtungen, wie in der dargestellten Ausführungsform verwendet werden, wenn sich die Oberfläche der Trommel in dem Übertragungs- und Trennbereich D ungleichmäßig verformt, der Abstand von Koronadrähten 13a und 14a zu der Oberfläche der Trommel 1, so daß ein entwickeltes Bild nicht richtig übertragen werden kann und dadurch Störungen in dem Bild auf dem Bildempfangsmaterial hervorgerufen werden können, oder daß das Bildempfangsmaterial 12 nicht von der Trommel getrennt wird. Um hiermit fertig zu werden, ist die Trommel 1 so ausgeführt, daß sie nur an einer Stelle, wo die äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren Nähe verformbar ist, während der übrige Teil faktisch unverändert bleibt. Selbst wenn sich der andere Teil unter dem Einfluß der ausgeübten äußeren Kraft ändert, sollte vorzugsweise die Verformung in radialer Richtung der Trommel auf höchstens 0,1 bis 0,5 mm begrenzt sein.

Wie oben ausgeführt, ist gemäß der Erfindung eine Kombination aus dem zylindrischen Kern 3 und der äußeren Schicht 4 so ausgeführt, daß, wenn äußere Kräfte auf die Umfangsfläche der Trommel 1 mittels der verschiedenen, den Kopierprozeß durchführenden Einrichtungen, die um die Trommel 1 herum angeordnet sind, ausgeübt werden, nur die Teile der Oberfläche der Trommel 1, auf welchen die äußeren Kräfte ausgeübt werden, verformt werden, während die restlichen Teile faktisch nicht geändert werden.

In Fig. 6 ist die zylindrische, äußere Schicht 4 dargestellt, wenn sie von dem Kern 3 abgenommen ist. Es sollen nunmehr zwei einander gegenüberliegend angeordnete, Druck ausübende Teile 16 diametral gegen die zylindrische äußere Schicht 4 gedrückt werden, um auf diese eine äußere Kraft FA auszuüben, wodurch dann die Teile, auf welche die äußere Kraft FA ausgeübt wird, elastisch um ΔZ verformt werden, was einer Verformung entspricht, die hervorgerufen wird, wenn die Trommel 1 zusammengedrückt wird. Wenn die zylindrische äußere Schicht 4 beispielsweise aus Metall gebildet ist, verformt sich in diesem Fall die zylindrische äußere Schicht 4, auf welche die externe Kraft FA ausgeübt wird, im ganzen, wie durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 6 angezeigt ist, so daß deren Querschnittsform normalerweise elliptisch wird. Wenn die äußere Kraft FA entfernt wird, kehrt die äußere Schicht 4 in ihre ursprüngliche zylindrische Form zurück.

In Fig. 7 ist der elastische, zylindrische Kern 3 dargestellt, der auf der Welle 2 befestigt ist, und von welchem die äußere Schicht 4 entfernt ist. Obwohl es im einzelnen nicht dargestellt ist, ist im Falle der Fig. 7 die Welle 2 an ihren beiden Enden fest gehalten, und ein Druck ausübendes Teil 16 wird in radialer Richtung nach innen gegen den Kern 3 gedrückt, um eine äußere Kraft FB auszuüben, damit der Teil, an welchem die äußere Kraft FB ausgeübt wird, verformt und um den gleichen Betrag ΔZ wie im Falle der Fig. 6 zusammengedrückt wird. Da in diesem Fall der Kern 4 aus einem elastischen Material, wie einem Nichtschaumstoffmaterial, nämlich Gummi oder Kautschuk, oder einem Schaummaterial hergestellt ist, verformt sich der Kern 4 nur an der Stelle, an welcher die äußere Kraft FB ausgeübt wird, und in deren Nähe, während der übrige Teil im wesentlichen unverändert bleibt. In diesem Fall sollten die Kräfte FA und FB, welche erforderlich sind, um die äußere Schicht 4 bzw. den Kern 3 um ΔZ zu verformen, vorzugsweise der Bedingung genügen, daß FA gleich oder kleiner als FB und vorzugsweise FA kleiner als FB ist. Oder anders ausgedrückt, wenn die Ausführung so ist, daß die äußere Schicht 4 leichter elastisch verformbar ist als der Kern 3, verformt sich, wenn eine äußere Kraft auf einen kombinierten Aufbau zwischen einer solchen äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 ausgeübt wird (Fig. 1), die äußere Schicht 4 entsprechend dem Kern 3, wie in Fig. 1 dargestellt ist, und die Trommel 1 verformt sich nicht im ganzen, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn dagegen die Kräfte FA und FB, die auf die Trommel 1 ausgeübt werden, damit sie um den Betrag ΔZ verformt wird, so gewählt sind, daß FA größer als FB ist, dann verformt sich die Trommel 1 sehr wahrscheinlich so, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Wenn somit der Belichtungsbereich, der Übertragungsbereich und der Trennbereich an den Teilen der Oberfläche der Trommel 1 angeordnet werden, wo faktisch keine Verformung stattfindet, sind, selbst wenn äußere Kräfte ausgeübt werden, die vorstehend beschriebenen Nachteile verhindert und ergeben sich nicht. Selbst wenn in der bevorzugten Ausführungsform eine Verformung in der radialen Richtung der Trommel 1 an den Teilen der Oberfläche der Trommel 1 stattfindet, die in den Belichtungs-Übertragungs- und Trennbereichen festgelegt sind, kann die Größe einer solchen Verformung auf 0,5 mm oder weniger begrenzt werden.

Um der vorstehend angeführten Bedingung zu genügen, daß FA gleich oder kleiner als FB ist, kann die äußere Schicht 4 oder genauer gesagt, der Schichtträger 5 aus einem Material, wie Nickel, rostfreiem Stahl oder Aluminium hergestellt werden. In diesem Fall haben Nickel und rostfreier Stahl eine verhältnismäßig hohe Haltbarkeit und einen verhältnismäßig hohen Elastizitätsmodul; wenn somit diese Materialien bei dem Schichtträger 5 verwendet werden, ist deren Dicke vorzugsweise 100 Mikron oder weniger. Wenn die Dicke größer als 100 Mikron ist, ist es schwierig, die äußere Schicht 4 zu verformen, ohne daß die auf die Trommel 1 auszuübende, äußere Kraft größer wird, und folglich ist die Materialauswahl für den Kern 3, um die Beziehung beizubehalten, daß FA gleich oder größer als FB ist, begrenzt, damit die photoleitfähige Trommel 1 nicht in unerwünschter Weise verformt wird, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist. Wenn dagegen der Schichtträger 5 der äußeren Schicht 4 aus Aluminium hergestellt ist, ist sie, da Aluminium eine geringere Haltbarkeit und einen niedrigeren Elastizitätsmodul hat als Nickel oder rostfreier Stahl, vorzugsweise etwas dicker, und es hat sich empirisch herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, die Dicke auf 200 Mikron oder weniger einzustellen. Obwohl vorzugsweise der Schichtträger 5 so dünn wie möglich gemacht wird, wie vorstehend ausgeführt ist, sollte vorzugsweise auch die äußere Schicht 4 wieder vollständig in ihre ursprüngliche, zylindrische Form zurückkehren, wenn die äußere Kraft entfernt wird, so daß durchaus gesagt werden kann, daß die Dicke des Schichtträgers 5 nicht so dünn eingestellt werden soll, daß eine plastische Verformung stattfindet, was für ein Material auch gewählt wird, um den Schichtträger 5 auszubilden.

Wenn der Schichtträger 5 der äußeren Schicht 4 aus einem Material hergestellt wird, das aus den vorstehend erwähnten Materialien ausgewählt ist, und wenn deren Dicke vorzugsweise ebenfalls in dem vorstehend erwähnten Bereich eingestellt ist, kann das Material für den Kern 3, welches der Bedingung genügt, daß FA gleich oder kleiner als FB ist, aus einer großen Vielfalt ausgewählt werden, einschließlich einem gewöhnlichen Nichtschaum-Gummi oder -Kautschuk und einem entsprechenden Schaummaterial. Vorzugsweise wird natürlich ein entsprechendes Material mit einem gewissen Härtegrad gewählt, um eine gewünschte elastische Verformung zu erhalten, so daß, wenn die äußere Kraft auf den Kern 3 ausgeübt wird, wie in Fig. 7 dargestellt ist, eine Verformung nur an der Stelle, wo eine äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren unmittelbaren Nähe stattfindet, und an irgendeinem anderen Teil praktisch keine Verformung stattfindet; ferner wird ein Material mit einem bestimmten Elastizitätsgrad ausgewählt, damit der elastische Kern 3 in seine ursprüngliche zylindrische Form zurückkehrt, wenn die äußere Kraft entfernt wird, und dadurch verhindert wird, daß eine plastische Verformung stattfindet, selbst wenn die äußere Kraft auf den Kern über einen langen Zeitabschnitt ausgeübt wird.

Bei Versuchen wurden hervorragende Ergebnisse erzielt, wobei der Kern 3 aus Polyurethan-Schaummaterial hergestellt war. Dieses Material hat eine Härte von 20°, wenn mit dem Kautschuk-Härtemesser-JIS (Japanische Industrie Norm) Type C gemessen worden ist.

Als weitere Ausführungsform wurde die äußere Schicht 4, die eine Nickelhülse von 50 Mikron als tragende Schicht aufweist, auf den zylindrischen Kern 3 aus Schaumstoff-Material aufgebracht. In diesem Fall wurde der äußere Durchmesser des zylindrischen Kerns 3 vor dem Aufbringen 1 mm größer eingestellt als der Innendurchmesser der äußeren Schicht 4, und der zylindrische Kern 3 wurde nach dem Aufbringen entlang seiner ganzen Umfangsfläche in radialer Richtung um 0,5 mm zusammengedrückt, um die Trommel 1 auszubilden. Die auf diese Weise hergestellte Trommel wurde dann in ein Kopiergerät eingesetzt, wie in Fig. 1 dargestellt, und untersucht, um vorzugsweise ihre Verformbarkeit herauszufinden, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform wurde das Schaumstoff-Material mit einer Härte von 5° (Type C) für den zylindrischen Kern 3 verwendet, und der Nickel-Schichtträger 5 wurde um 25 Mikron dünner gemacht, um dadurch seine Verformbarkeit zu erhöhen. Auch diese Ausführungsform wurde in entsprechender Weise verformt, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Härte des Kerns 3 kann erniedrigt werden, indem der Schichtträger 5 dünner gemacht wird; wenn jedoch diese Härte übermäßig erniedrigt wird, muß auch der Schichtträger 5 sehr viel dünner gemacht werden, so daß durchaus die Möglichkeit besteht, daß eine plastische Verformung stattfindet. Wenn dagegen die Härte des Kerns 3 zu hoch eingestellt wird, wird es schwierig, die Trommel 1 zu verformen. Es hat sich daher unter praktischen Gesichtspunkten als vorteilhaft herausgestellt, die Härte (Type C) des Kerns 3 im Bereich zwischen 5° und 50° einzustellen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wurde eine Metallhülse für den Schichtträger 5 verwendet; es kann jedoch auch irgendein anderes Material verwendet werden, wie beispielsweise ein elektrisch leitender Kautschuk. Ferner wurde die Trommel 1 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus dem zylindrischen Kern 3 und der äußeren Schicht 4 hergestellt. Solange jedoch die geforderte Verformung an der Oberfläche der Trommel 1 erhalten werden kann, können in angemessener Weise zusätzliche Schichten vorgesehen werden. Außerdem kann, statt die äußere Schicht 4 als eine Kombination des Schichtträgers 5 und der photoleitfähigen Schicht 6 auszubilden, wie oben beschrieben ist, eine Zwischenschicht 17 aus elektrisch leitendem Material mit einem spezifischen, elektrischen Widerstand von beispielsweise 10&sup9; Ωcm oder weniger vorgesehen werden, die zwischen den Schichtträger 5 und der photoleitfähigen Schicht 6 angeordnet ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist, wodurch dann verhindert werden kann, daß die Empfindlichkeit der photoleitfähigen Schicht 6 schlechter wird. Die Zwischenschicht 17 kann durch Bedampfen mit Aluminium auf den Schichtträger 5 aufgebracht werden, oder es kann irgendein anderes entsprechendes, anorganisches oder organisches Material verwendet werden.

Bekanntlich muß, um ein elektrostatisches, latentes Bild auf der photoleitfähigen Trommel 1 zu erzeugen, der Schichtträger 5 oder die Zwischenschicht 17 mit Erde verbunden sein. Hierzu kann der Schichtträger 5 oder die Zwischenschicht 17 über einen entsprechenden (nicht dargestellten) Leiter mit Erde verbunden sein, ohne daß dadurch die beabsichtigte Verformung der Trommel 1 beeinträchtigt wird. In einem derartigen Fall kann die Welle 2 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sein, und der Schichtträger 5 oder die Zwischenschicht 17 kann über die elektrisch leitende Welle 2 und einen Leiter, wie einen feinen Draht oder eine Folie, welche die Welle 2 mit dem Schichtträger 5 oder der Zwischenschicht 17 verbindet, mit Erde verbunden werden, wobei ein derartiger Leiter verformbar in den Kern 3 eingebettet werden kann. Wenn dagegen der Kern 3 aus einem elektrisch leitenden Material, wie elektrisch leitendem Gummi hergestellt ist, kann die Zwischenschicht 17 oder der Schichtträger 5 mit der Erde verbunden sein, ohne daß der vorerwähnte feine Draht oder die Folie verwendet wird. Ferner kann, wenn die Zwischenschicht 17 aus elektrisch leitendem Material mit Erde verbunden ist, der Schichtträger 5 beispielsweise aus einem Isoliermaterial, wie elektrisch isolierendem Kautschuk, hergestellt sein.

Die äußere Schicht 4 kann auf den Kern 3 geklebt sein; jedoch kann, wie später noch im einzelnen beschrieben wird, die äußere Schicht 4 auch abnehmbar auf dem Kern 3 angebracht sein. In dem letzteren Fall können dann die äußeren Schichten oder Lagen in vorteilhafter Weise ersetzt werden.

Nunmehr wird anhand von Fig. 9 eine weitere Ausführungsform der Erfindung im einzelnen beschrieben, bei welcher die äußere Schicht 4 abnehmbar auf dem zylindrischen Kern 3 angebracht ist. Da die Ausführungsform der Fig. 9 in vieler Hinsicht der Ausführungsform der Fig. 1 entspricht, sind für die Bezeichnung der gleichen Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet. In dieser Ausführungsform kann jedoch die äußere Schicht 4 in der vorgesehenen Lage einfach dadurch angebracht werden, daß sie auf den zylindrischen Kern 3 aufgebracht wird, um ohne weiteres von dem Kern 3 abgenommen werden zu können. Obwohl die äußere Schicht 4 leicht an dem Kern 3 angebracht werden kann, muß dafür Sorge getragen werden, daß sich die äußere Schicht 4 während des Betriebs nicht bezüglich des Kerns 3 bewegt. Wenn eine solche Relativbewegung stattfände, würde die Güte eines Bildes auf der Oberfläche der Trommel 1 sehr wahrscheinlich schlechter. Insbesondere in dem in Fig. 9 dargestellten Kopiergerät sind die Entwicklungsrolle 10 und die Reinigungsschneide 15 um den Umfang angeordnet und werden gegen die Trommel 1 gedrückt. Infolge Reibung zwischen der Umfangsfläche der Trommel 1 und jeder dieser beiden Einrichtungen werden dann äußere Kräfte F&sub1; und F&sub2; erzeugt, welche tangential auf die Trommel 1 wirken, und durch welche die äußere Schicht 4 bezüglich des Kerns 3 bewegt oder gedreht werden könnte.

Beispielsweise übt die Reinigungsschneide 15, die beispielsweise aus Kautschuk oder Gummi hergestellt ist, eine Andrückkraft von 1 bis 3 kg auf die Oberfläche der Trommel 1 aus, und folglich wird eine dementsprechende Reibungskraft auf die Trommel 1 ausgeübt. Jedoch ist die Kraft, welche durch die Entwicklungsrolle 10 auf die Trommel ausgeübt wird, normalerweise kleiner als die durch die Schneide 15 ausgeübte Kraft, so daß sie im Vergleich zu der von der Schneide 15 ausgeübten Kraft so klein gemacht werden kann, daß sie vernachlässigbar ist. Wenn statt des Trennladers 14 oder zusätzlich zu diesem eine Trennklaue verwendet wird, übt eine derartige Klaue eine äußere Kraft auf die Trommel 1 aus. Unter diesen Umständen sollte vorzugsweise mindestens eine der folgenden Ausführungen verwendet werden.

  • (1) Die Reibungskoeffizienten der inneren Umfangsfläche der äußeren Schicht 4 und der äußeren Umfangsfläche des Kerns 3 werden größer gemacht, um dadurch eine Relativbewegung zwischen der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3zu erschweren.
  • (2) Der Außendurchmesser des Kerns 3 wird vor einem Festsitz größer eingestellt als der Innendurchmesser der äußeren Schicht 4, so daß, wenn die äußere Schicht 4 auf den Kern 3 aufgebracht wird, der Kern 3 in radialer Richtung nach innen um einen vorbestimmten Betrag entlang einer gesamten Umfangsfläche zusammengedrückt wird, so daß dann dessen Rückkraft ausgenützt wird, um einen Schlupf zwischen den beiden zu verhindern.


Da der Kern 3 aus einem elastischen Material, wie Kautschuk oder Schaumstoff hergestellt ist, ist dessen Reibungskoeffizient groß, und folglich kann die unter (1) angeführte Ausführung leicht erhalten werden. Da jedoch der Kern 3 aus elastischem Material leicht in radialer Richtung elastisch zusammengedrückt werden kann, kann der Festsitz zwischen dem Kern 3 und der äußeren Schicht 4 leicht erreicht werden, wodurch dann ein zusammengedrückter Randbereich in dem Kern 3 geschaffen ist, wie unter (2) ausgeführt ist. Mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Aufbaus und durch ein Einhalten der Bedingung, daß eine Summe aus den Tangentialkräften ΣF, welche auf die Trommel 1 durch die äußeren Kräfte wirken, welche durch die verschiedenen Behandlungseinrichtungen des Kopiergeräts ausgeübt werden (ΣF = F&sub1; + F&sub2; in der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform), kleiner als eine Reinigungskraft f zwischen der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 ist, kann verhindert werden, daß es zu einer Relativbewegung zwischen der äußeren Schicht 4 und dem Kern 3 kommen kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial in Form einer Trommel, mit einem zylindrischen Kern (3) aus einem elastischen Material, und einer äußeren Schicht (4), die um eine äußere Umfangsfläche des Kerns (3) vorgesehen ist und die einen Schichtträger (5) und eine auf diesem ausgebildete photoleitfähige Schicht (6) aufweist, wobei die äußere Schicht (4) und der Kern so ausgeführt sind, daß sich die Trommel an einer Stelle, an welcher eine äußere Kraft ausgeübt wird, und in deren unmittelbarer Nähe reversibel verformt, während der übrige Teil praktisch unverändert erhalten bleibt.
  2. 2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kraft durch eine der Behandlungseinrichtungen (9, 15) ausgeübt wird, welche um die Trommel zur Durchführung eines elektrophotographischen Prozesses angeordnet sind.
  3. 3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichdnet, daß die Größe einer Verformung (ΔZ), die durch Ausüben der äußeren Kraft in radialer Richtung der Trommel hervorgerufen wird, innerhalb eines elastischen Grenzwerts des verwendeten elastischen Materials gehalten ist.
  4. 4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Verformung (ΔZ) 0,5 mm oder kleiner ist.
  5. 5. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an zwei umfangsmäßig voneinander versetzten Stellen jeweils eine Kraft (FA, FB) auf die Trommel in radialer Richtung ausgeübt wird, wobei die eine Kraft (FA) gleich oder kleiner als die andere Kraft (FB) gehalten ist.
  6. 6. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (4) eine Zwischenschicht (17) aufweist, die zwischen dem Schichtträger (5) und der photoleitfähigen Schicht (6) vorgesehen ist.
  7. 7. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (17) aus einem elektrisch leitenden oder leitfähigen Material hergestellt ist.
  8. 8. Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht (4) abnehmbar auf dem Kern (3) gehaltert ist.
  9. 9. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenn eine Summe von Tangentialkräften, welche infolge der ausgeübten äußeren Kräfte auf die äußere Schicht (4) wirkt, mit ΣF bezeichnet wird, und eine Reibungskraft, die zwischen dem Kern (3) und der äußeren Schicht (4) wirkt, mit f bezeichnet ist, die Beziehung eingehalten ist, daß f größer als ΣF ist.
  10. 10. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) aus rostfreiem Stahl hergestellt ist.
  11. 11. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) aus Nickel hergestellt ist.
  12. 12. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) 100 Mikron dick oder dünner ist.
  13. 13. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) aus Aluminium hergestellt ist.
  14. 14. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) 200 Mikron dick oder dünner ist.
  15. 15. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (Nichtschaum) Kautschuk oder Gummi ist.
  16. 16. Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material ein Schaumstoffmaterial ist.
  17. 17. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaumstoffmaterial Polyurethanschaum ist.
  18. 18. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyurethanschaum eine Härte von 5° bis 50° hat, wenn mit dem Kautschukhärtemesser (Type C) nach Japanischer Industrienorm gemessen ist.






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