DE60031467T2

DE60031467T2 - Aufladungselement, Verfahrenskassette und Bildherstellungsapparat

Info

Publication number: DE60031467T2
Application number: DE60031467T
Authority: DE
Inventors: Seiichi Ohta-ku Shinohara; Junichi Ohta-ku Kato; Satoru Ohta-ku Inami; Atsutoshi Ohta-ku Ando; Yusuke Ohta-ku Nakazono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: DE60031467D1; EP1031888B1; TW526398B; KR100370534B1; EP1031888A2; CN1184541C; KR20000058190A; CN1266206A; EP1031888A3; US6317574B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladeelement, eine Prozesskassette und ein Bilderzeugungsgerät. Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Ladeelement, das in einem Bilderzeugungsgerät, wie Kopierern und Seitendruckern, in Kontakt mit einem lichtempfindlichen elektrofotografischen Element gebracht wird, um dieses elektrostatisch aufzuladen; und die Erfindung bezieht auf eine Prozesskassette und ein Bilderzeugungsgerät, die solch ein Ladeelement aufweisen.
In Beziehung stehender Stand der Technik
Als Ladeeinrichtung, um primär das lichtempfindliche elektrofotografische Element zu laden, das als Bildträgerelement dient, wurden in elektrofotografischen Bilderzeugungsgeräten herkömmlicherweise weithin Koronaladungseinheiten, bei denen eine hohe Spannung an einen Draht angelegt wird, um eine Koronaentladung zu erzeugen, und bei denen ein lichtempfindliche Element, bei dem es sich um ein aufzuladendes Element handelt, einer so erzeugten Korona ausgesetzt wird, verwendet.
In den letzten Jahren wurde auch eine Ladeeinrichtung vom Kontaktladungs-Typ entwickelt und praktisch verwendet, bei der es sich um eine Ladeeinrichtung handelt, in der ein Ladeelement so angeordnet ist, dass es in Kontakt mit einem lichtempfindlichen Element gebracht wird, wobei eine Spannung an das Ladeelement angelegt wird, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements elektrostatisch aufzuladen.
Dieses Kontaktladen fand auf Grund seiner Vorteile, dass die angelegte Spannung, die erforderlich ist, damit das aufzuladende lichtempfindliche Element auf seiner Oberfläche das gewünschte Potential aufweist, kleiner als diejenige der Koronaladung vom Nicht-Kontakt-Typ sein kann, und Ozon zum Zeitpunkt des Ladens nur in kleiner Menge erzeugt wird, breite Anwendung.
Ein Beispiel für ein Ladeelement in einem herkömmlichen elektrofotografischen Bilderzeugungsgerät ist in 6 gezeigt.
Eine Ladewalze 2', bei der es sich um das Ladeelement handelt, besteht aus einem leitenden Träger 21', der auch als Zufuhrelektrode dient, einer darauf aufgebrachten elastischen Schicht 22', einer des Weiteren darauf aufgebrachten Widerstandsschicht 23' und einer noch weiter darauf aufgebrachten Schutzschicht 24'.
Die elastische Schicht 22' ist aus einem synthetischen Kautschuk gebildet, wobei ein fester Kautschuk, wie Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Isoprenkautschuk oder Silikonkautschuk, verwendet wird. Diese Kautschuke wurden durch das Dispergieren eines leitenden Materials darin, wie Ruß oder Metallpulver, mit elektrischer Leitfähigkeit versehen.
Bei der Widerstandsschicht 23' handelt es sich um eine Schicht, um der Ladewalze 2' einen geeigneten Widerstand zu verleihen, wobei Polyamidharz, Epichlorhydrinkautschuk, Urethankautschuk oder Silikonkautschuk verwendet wird. Diese Materialien werden durch Dispergieren eines elektrischen Materials, wie Ruß oder Metallpulver, darin mit einer angemessenen elektrischen Leitfähigkeit versehen.
Die Schutzschicht 24' wird aufgebracht, um ein geeignetes Oberflächenverhalten der Ladewalze 2' sicherzustellen und um eine Verunreinigung der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements mit Materialien der Widerstandsschicht 23' zu verhindern. Materialien dafür können Polyamidharze, wie N-methoxymethyliertes Nylon, und Urethanharze einschließen.
Selbst wenn die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements durch solch eine Kontaktladung elektrostatisch aufgeladen wird, kann es jedoch zu einer ungleichmäßigen Aufladung kommen, die in einigen Fällen zu fehlerhaften Bildern führt. Dies deshalb, weil Entwickler (Toner), der an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements haftet, schließlich zu dem Ladeelement gelangt, dort anhaftet, wenngleich in sehr kleiner Menge, und eine ungleichmäßige Aufladung verursacht.
Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, in dem in dem Oberflächenbereich des Ladeelements Fluorharzteilchen eingearbeitet wurden (japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-293682).
Das vorstehende Verfahren kann jedoch zu einer schlechten Reinigbarkeit bzw. Reinigungsfreundlichkeit führen, wenn die Fluorharzteilchen, die in der Oberfläche des Ladeelements vorhanden sein sollen, in zu kleiner Menge eingemischt wurden, insbesondere in einer Umgebung tiefer Temperatur und geringer Feuchtigkeit, und somit dazu führen, dass Entwickler in großer Menge an dem Ladeelement haftet, was zu einer ungleichmäßigen Aufladung führt. Wenn die Fluorharzteilchen in zu großer Menge eingemischt werden, kann es schwierig werden, die Teilchen zu dispergieren, so dass sich die Filmbildungseigenschaften verringern und Risse und eine Ablösung verursacht werden.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-148995 offenbart den Gedanken eines Verfahrens der Einarbeitung von Fluorharz in die Schutzschicht. Solch ein Fluorharz, das nicht in Form von Teilchen vorliegt, weist jedoch im Vergleich zu einem Fluorharz in Teilchenform nur eine geringe Wirkung in Bezug auf eine Verhinderung einer ungleichmäßigen Aufladung auf. Wenn es in großer Menge eingearbeitet wurde, um wirkungsvoll zu sein, kann die Schutzschicht eine hohe Abtrennbarkeit und eine geringe Haftung zwischen ihr und der darunterliegenden Schicht aufweisen. Insbesondere dann, wenn es auf der Oberfläche des Ladeelements und des lichtempfindlichen Elements zur Kondensation von Feuchtigkeit gekommen ist und die feuchtigkeits-kondensierten Oberflächen in Kontakt miteinander kommen, wird Wasser an dem Kontaktspalt zwischen dem Ladeelement und dem lichtempfindlichen Element eingeschlossen.
Dies führt zu einem Zusammenschweißens der Schutzschicht und des lichtempfindlichen Elements und zur Verursachung einer "Ablösung", wobei sich nur die Schutzschicht des Ladeelements teilweise ablöst und auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements verbleibt.
Das US-amerikanische Patentschrift US-Patent No. 5,659,854 offenbart ein Ladeelement, das eine Oberflächenschicht mit Fluorpulver in einem Bindemittel umfasst. Die Verwendung der Fluorharzteilchen in einem Bindemittelharz, um die Trenneigenschaften eines lichtempfindlichen Elements zu verbessern, ist aus JP-09 034 156A bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Überwindung der wie vorstehend angegebenen Nachteile und in der Bereitstellung eines Ladeelements, das jede ungleichmäßige Aufladung verhindern kann, die verursacht wird, wenn Toner auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements an dem Ladeelement anhaftet, und auch zu keiner Ablösung führt; und in der Bereitstellung einer Prozesskassette und eines Bilderzeugungsgeräts, die solch ein Ladeelement aufweisen.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung ein Ladeelement nach Anspruch 1 und eine entsprechende Prozesskassette und ein Bilderzeugungsgerät zur Verfügung, die mit solch einem Ladeelement ausgestattet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt den Aufbau eines Ladeelements der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Bilderzeugungsgeräts in Beispiel 1 und in den Vergleichsbeispielen 1 und 3.
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Fluorharz-Mischungsverhältnis und den Kontaktwinkeln in Beispiel 1 zeigt.
4 zeigt den Aufbau der lichtempfindlichen Trommel und der Ladeklinge in den Beispielen 3 und 6.
5 zeigt den Aufbau der Prozesskassette der Erfindung in den Beispielen 4 und 7.
6 zeigt den Aufbau eines Ladeelements vom Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das Ladeelement der Erfindung ist in Kontakt mit einem lichtempfindlichen elektrofotografischen Element angeordnet und lädt die Oberfläche des lichtempfindlichen elektrofotografischen beim Anliegen einer Spannung elektrostatisch auf, und umfasst einen leitenden Träger, eine Grundschicht und eine Oberflächenschicht, die auf dem leitenden Träger gebildet sind. Die Oberflächenschicht enthält Fluorharzteilchen als einen Füllstoff und ein Fluorharz als ein Bindemittelharz.
Die Fluorharzteilchen als der Füllstoff in der Erfindung sind im wesentlichen nicht mit dem Fluorharz als Bindemittelharz verträglich und liegen in Form von Teilchen in dem Bindemittelharz vor. Solche Teilchen können einen mittleren Teilchendurchmesser von nicht mehr als 1 μm, und besonders bevorzugt von nicht mehr als 0,5 μm aufweisen. Diejenigen, die einen mittleren Teilchendurchmesser von größer 1 μm aufweisen, führen dazu, die Dispergierbarkeit zu verringern und Risse zu verursachen. Der mittlere Teilchendurchmesser ist als 50%-Durchmesser des mittels des Coulter-Zählverfahrens ermittelten Summen-Prozentsatzes der auf das Volumen bezogenen Verteilung des Teilchendurchmessers definiert.
Die Fluorharzteilchen als der Füllstoff und das Fluorharz als das Bindemittelharz können bevorzugt mit einem Gehalt von 50 bis 95 Gewichts-%, als Gesamtgehalt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht, auftreten. Wenn ihr Gehalt weniger als 50 Gew.-% beträgt, tritt eine Tendenz zu einer fehlerhaften Aufladung auf Grund einer Toneranhaftung auf. Wenn ihr Gehalt mehr als 95 Gew.-% beträgt, tritt auf Grund einer Verschlechterung der Filmbildungseigenschaften eine Tendenz zur Erzeugung von Rissen und einer Ablösung auf. Als Material, das in Kombination mit diesen Füllstoffen und Bindemittelharzen verwendet werden kann, können Harze, wie Esterharze oder Vinylharze, synthetische Kautschuke, wie NBR (Acrylonitril-Butadien-Kautschuk) und natürliche Kautschuke eingeschlossen sein.
Die Fluorharzteilchen als der Füllstoff und das Fluorharz als das Bindemittelharz können ausgedrückt als Gewichtsverhältnis bevorzugt in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:2 (Fluorharzteilchen:Fluorharz) vorliegen. Wenn die Fluorharzteilchen in zu kleiner Menge vorliegen, tritt eine Tendenz zu einer fehlerhaften Aufladung auf Grund einer Toneranhaftung auf. Wenn sie in zu grober Menge vorliegen, tritt auf Grund einer Verschlechterung der Filmbildungseigenschaften eine Tendenz zur Erzeugung von Rissen und zu einer Ablösung auf.
In der Erfindung kann die Oberflächenschicht zum Zwecke einer Verhinderung von fehlerhaften Bildern (horizontale Linien) auf der Anfangsstufe der Bildreproduktion, die verursacht werden, wenn das lichtempfindliche Element ein Gedächtnis (memory) für das positive Potentials aufweist, des Weiteren ein positiv aufladbares Material enthalten. Solch ein Gedächtnis für das positive Potential auf dem lichtempfindlichen Element wird auf die hohe negative Aufladbarkeit des Fluorharzmaterials zurückgeführt, und wird durch ein Reiben zwischen dem Ladeelement und lichtempfindlichen Element mittels einer starken Stoßes, z.B. während des Transports zum Verkauf, verursacht. Insbesondere in einer Umgebung niedriger Feuchtigkeit tritt eine Tendenz zum Auftreten dieses Gedächtnisses auf.
Das positiv aufladbare Material bezieht sich auf ein Material, dessen Position in der elektrochemischen Spannungsreihe (electrification series) weiter auf der Plusseite als die des lichtempfindliche Elements liegt und das beim Reiben zwischen ihm und dem lichtempfindlichen Element positiv aufgeladen wird. Das positiv aufladbare Material kann bevorzugt in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht, enthalten sein. Wenn sie weniger als 1 Gew.-% beträgt, kann eine Wirkung der Verhinderung fehlerhafter Bilder nur schwierig erreicht werden. Wenn sie mehr als 15 Gew.-% beträgt, können die Wirkungen der Fluorharzteilchen als Füllstoff und des Fluorharzes als Bindemittelharz nur schwierig erreicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter beschreiben.
Beispiel 1
Ein Beispiel für das erfindungsgemäße Bilderzeugungsgerät wird nun beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines in der Erfindung verwendeten Ladeelements zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist das Ladeelement in der Erfindung eine walzenförmiges Ladeelement, d.h. eine Ladewalze 2. Die Ladewalze 2 umfasst in der angegebenen Reihenfolge einen metallischen oder leitenden Kunststoffträger 21, der auch als Zufuhrelektrode fungiert und um den herum eine elastische Schicht 22, eine Widerstandsschicht 23 und eine Schutzschicht 24 als Oberflächenschicht angeordnet sind. Sie weist einen Außendurchmesser von ungefähr 12 mm auf.
Die elastische Schicht 22 dient als die Grundschicht der Ladewalze 2. In dem vorliegenden Beispiel wurde sie aus Urethan-Schaumstoff gebildet und es wurde ein Metalloxid zugesetzt, um ihr Leitfähigkeit zu verleihen. Ihre Dicke beträgt ungefähr 1,7 mm.
Die Widerstandsschicht 23 wurde mittels Tauchauftrags eines wässrigen Acrylharzes mit darin zugesetztem Ruß auf der elastischen Schicht gebildet. Die Widerstandsschicht wurde mittels einer 5- bis 6stündigen natürlichen Trocknung in einer 100°C heißen Umgebung nach der Beschichtung mit einer Dicke von ungefähr 300 μm gebildet.
Die Schutzschicht 24 dient als Oberflächenschicht und wurde durch Beschichten mit einer Mischung, die durch die Zugabe von Fluorharzteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,4 μm und Kohlenstoff als Füllstoffe zu einem Bindemittelharz, das aus Fluorharz, Esterharz und Acrylharz als das positiv aufladbare Material bestand, hergestellt und mittels Tauchauftrag auf der Widerstandsschicht 23 gebildet worden war, gefolgt von einer Trocknung, hergestellt. Hier wurde für das als Bindemittelharz verwendete Fluorharz PCTF (Polychlortrifluorethylen) verwendet. Für das Acrylharz wurde eines vom Emulsions-Typ verwendet, das aus einem Copolymer aus Ethylacrylat, Methylacrylat, Butylacrylat, Styrol und Acrylonitril bestand. Für die als Füllstoff verwendeten Fluorharzteilchen wurde PTFE (Polytetrafluorethylen) eingesetzt. Die Schutzschicht wurde mit einer Dicke von ungefähr 10 μm gebildet. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 35:5:45:5:10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Beispiel 2
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das nur aus dem Fluorharz und dem Esterharz bestand, und Fluorharzteilchen und Kohlenstoff als Füllstoffe (Formulierung ohne Acrylharz) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 35:5:45:15:0, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Als Vergleichsbeispiele wurden auch die nachstehenden Ladeelemente hergestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das aus dem Fluorharz, dem Esterharz und dem Acrylharz bestand, und nur von Kohlenstoff als Füllstoff (Formulierung ohne Fluorharzteilchen) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 0:5:80:5:10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das nur aus dem Fluorharz und dem Esterharz bestand, und nur von Kohlenstoff als Füllstoff (Formulierung ohne Acrylharz und ohne Fluorharzteilchen) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 0:5:80:15:0, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Vergleichsbeispiel 3
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das nur aus dem Esterharz und dem Acrylharz bestand, und Fluorharzteilchen und Kohlenstoff als Füllstoffe (Formulierung ohne Fluorharz) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 80:5:0:5:10, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Vergleichsbeispiel 4
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das nur aus dem Esterharz bestand, und Fluorharzteilchen und Kohlenstoff als Füllstoffe (Formulierung ohne Fluorharz und Acrylharz) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 80:5:0:15:0, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
Vergleichsbeispiel 5
Eine Ladewalze wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Schutzschicht unter Verwendung eines Bindemittelharzes, das nur aus dem Esterharz bestand, und nur von Kohlenstoff als Füllstoff (Formulierung ohne Fluorharz, Acrylharz und Fluorharzteilchen) gebildet worden war. Die Fluorharzteilchen, der Kohlenstoff, das Fluorharz, das Esterharz und das Acrylharz lagen in einem Anteil von 0:5:0:95:0, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis, vor.
2 ist eines schematische Schnittansicht eines Laserdrucker-Bilderzeugungsgeräts, das in den vorliegenden Beispielen verwendet wird.
In 2 bezeichnet M den Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts als Druckgerät. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein zylindrisches lichtempfindliches elektrofotografisches Element (lichtempfindliche Trommel) als das Bildträgerelement und wird mittels einer Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) rotierend in Richtung des Pfeiles R1 angetrieben. Die lichtempfindliche Trommel 1 ist so angeordnet, dass ihre Oberfläche in Kontakt mit der Ladewalze 2 kommt und einen Ladespalt N1 bildet. Ihre Oberfläche wird durch die Ladewalze 2, die sich in Richtung des Pfeiles R2 dreht, gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen. Danach wird mittels einer Belichtungseinheit 3 ein latentes elektrostatisches Bild auf der Oberfläche der Trommel erzeugt.
Eine Entwicklungseinheit (eine Einrichtung zur Erzeugung eines Tonerbildes) 4 mit einem Trichter, bei dem es sich um einen Tonerbehälter zur Aufbewahrung eines Toners T handelt, und einer Entwicklungshülse 4a, die ein Tonerträgerelement ist, die das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 gebildete latente elektrostatische Bild entwickelt. In der Nähe der Entwicklungshülse 4a, die sich in Richtung des Pfeiles R4 dreht, ist eine Entwicklungsklinge 4b angeordnet, bei der es sich um ein Element zur Tonerregulierung handelt.
Danach wird eine Entwicklungsvorspannung, die durch die Überlagerung einer Wechselvorspannung und einer Gleichvorspannung gebildet wurde, an die lichtempfindliche Trommel 1 und die Entwicklungshülse 4a mittels einer Gerätesteuereinheit 8 mit einer Energiequelle zum Betrieb des Bilderzeugungsgeräts und einem Hochspannungsschaltkreis, der eine Vorspannung zur Erzeugung von Bildern zuführt, angelegt. Auf diese Weise wird das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugte latente elektrostatische Bild, auf das Toner haften gelassen wird, als Tonerbild entwickelt.
Das Tonerbild auf der lichtempfindlichen Trommel 1 wird mittels einer Übertragungseinheit (eine Übertragungseinrichtung) 5, die sich in Richtung des Pfeiles R5 dreht, auf ein Übertragungsmaterial P, wie Papier, übertragen. Das Übertragungsmaterial P wird in einer Papierzufuhrkassette (nicht gezeigt) aufbewahrt, mittels einer Zufuhrwalze (nicht gezeigt) zugeführt und mittels einer Widerstandswalze 9 und in Synchronisation mit dem auf der lichtempfindlichen Trommel erzeugten Tonerbild zu dem Übertragungsspalt N2 zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Übertragungseinheit 5 geleitet. Das auf das Übertragungsmaterial P übertragene Tonerbild wird zusammen mit dem Übertragungsmaterial P zu einer Fixiereinheit 7 transportiert und dort erwärmt und gepresst, um es auf dem Übertragungsmaterial P zu fixieren und ein Aufzeichnungsbild zu erhalten.
Inzwischen wird der auf der lichtempfindlichen Trommel 1 nach der Übertragung des Tonerbildes verbliebene Toner, der nicht auf das Übertragungsmaterial P übertragen wurde (nachstehend wird darauf als "Übertragungsresttoner" Bezug genommen), mittels einer Reinigungsklinge 6a, die in einer Reinigungseinheit (eine Reinigungseinrichtung) 6 bereitgestellt wird, entfernt. Mit der lichtempfindlichen Trommel 1, von der der Übertragungsresttoner entfernt wurde, erfolgt die nächste Bilderzeugung, die mit einem Laden mittels der Ladeeinheit 2 beginnt, und der vorstehende Prozess der Bilderzeugung wird wiederholt.
Nun wurden die wie vorstehend beschrieben hergestellten Ladewalzen jeweils in das in 2 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingebaut, um einen Schüttel- bzw. Vibrationstest durchzuführen. Danach wurde auf 2.000 Blatt ein Bildreproduktionstest durchgeführt, wobei Bilder mit einer Größe von A4 und einem Druckprozentsatz (Prozentsatz der Bildfläche) von 4% in einer Umgebung tiefer Temperatur und niedriger Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 15,0°C und 10,0% Feuchtigkeit (nach stehend als "L/L-Umgebung" bezeichnet) und einer Umgebung normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 23,5°C und 60,0% Feuchtigkeit (nachstehend als "N/N-Umgebung" bezeichnet) erzeugt wurden. Es erfolgte eine visuelle Beurteilung, ob es auf dem lichtempfindlichen Element durch Reiben zu einer Gedächtnisbildung und zu einer fehlerhaften Aufladung gekommen war.
Der Vibrationstest erfolgte gemäß JIS Z0232 unter den Bedingungen einer Frequenz (Zahl der Schwingungen): 10 bis 100 Hz; Sweep-Dauer (eine Runde); Beschleunigung: Sinuswelle 9,8 m/s²; Schwingungsdauer: 1 Stunde (12 Runden); und Schwingungsrichtungen: x, y und z-Richtungen. Es erfolgte ebenfalls eine Beurteilung der Ablösung der Schutzschicht durch eine Untersuchung der Oberfläche der Ladewalze und der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel nachdem die Ladewalze unter Einsatz einer Last von 1400 g in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel gebracht worden war und diese einen Monat lang in einer Umgebung mit einer Temperatur von 40°C und einer Feuchtigkeit von 95% stehen gelassen worden waren.
Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse der vorstehenden Beurteilung. In Tabelle 1 wurde, was die Beurteilungsergebnisse des durch Reiben erzeugten Gedächtnisses angeht, der Fall, in dem in den auf der Anfangsstufe der Bildreproduktion in einer L/L-Umgebung nach dem Schwingungstest erzeugten Halbtonbildern keine horizontalen Linien auf Grund eines durch Reiben erzeugten Gedächtnisses auftraten, mit "A" bewertet; der Fall, in dem wenige horizontale Linien auftraten, aber mit einer so geringen Dichte, dass das Ausmaß nicht problematisch war, mit "B" bewertet; und der Fall, in dem deutliche horizontale Linien über dem gesamten Längsbereich auftraten, als "C" bewertet.
Was die Ergebnisse der Beurteilung einer ungleichmäßigen Aufladung (fehlerhafte Aufladung) angeht, so wurde der Fall, in dem weder in einer L/L-Umgebung noch in einer N/N-Umgebung während der Bildreproduktion von 2.000 Blatt fehlerhafte Bilder auf Grund einer ungleichmäßigen Aufladung auftraten, mit "A" beurteilt; der Fall, in dem sie in so geringer Zahl auftraten, dass das Ausmaß nicht problematisch war, mit "B" beurteilt, und der Fall, in dem sie die Toleranzgrenze überschritten, mit "C" beurteilt.
Was die Ergebnisse der Beurteilung einer Ablösung angeht, so wurde der Fall, in dem bei dem vorstehenden Verfahren der Beurteilung der Ablösung sowohl auf der Oberfläche der Ladewalze als auch auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements keine Probleme auftraten, mit "A" bewertet; und der Fall, in dem Spuren einer Ablösung auf der Oberfläche der Ladewalze zu sehen waren und Ablösungsfragmente an der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements hafteten, mit "C" beurteilt.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, traten in Beispiel 1, in dem die Schutzschicht unter Verwendung des Füllstoffs, der aus Fluorharzteilchen und Kohlenstoff bestand, und des Bindemittelharzes, das aus Fluorharz, Esterharz und Acrylharz bestand, formuliert worden war, weder in einer L/L-Umgebung noch in einer N/N-Umgebung bis zur Beendigung eines 2.000 Blatt-Betriebs horizontale Linien auf Grund eines durch Reiben erzeugten Gedächtnisses auf und es traten auch keine fehlerhaften Bilder auf Grund einer ungleichmäßigen Aufladung auf.
In Beispiel 2, in dem der Füllstoff aus Fluorharzteilchen und Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz nur aus Fluorharz und Esterharz bestand (Formulierung ohne Acrylharz), traten weder in einer L/L-Umgebung noch in einer N/N-Umgebung fehlerhafte Bilder auf Grund einer ungleichmäßigen Aufladung, wohl aber horizontale Linien auf Grund eines durch Reiben erzeugten Gedächtnisses auf.
In Vergleichsbeispiel 1, in dem der Füllstoff nur aus Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz aus Fluorharz, Esterharz und Acrylharz bestand (Formulierung ohne Fluorharzteilchen) kam es in einer N/N-Umgebung zu keiner ungleichmäßigen Aufladung, wobei es aber in einer N/N-Umgebung vor der Beendigung des Betriebstests zu einer ungleichmäßigen Aufladung jenseits der Toleranzgrenzen kam. In Vergleichsbeispiel 2, das dem Vergleichsbeispiel 1 entsprach, aus dem das Acrylharz entfernt worden war, trat eine etwas ernsthaftere Tendenz zu einem durch Reiben erzeugten Gedächtnis auf, obwohl sie innerhalb der Toleranzgrenzen lag.
In Vergleichsbeispiel 3, in dem der Füllstoff aus Fluorharzteilchen und Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz nur aus Esterharz und Acrylharz bestand (Formulierung ohne Fluorharz), kam es vor der Beendigung des Betriebstests in einer N/N-Umgebung in leichtem Ausmaß zu einer ungleichmäßigen Aufladung, die in einer L/L-Umgebung sogar jenseits der Toleranzgrenzen lag. In Vergleichsbeispiel 4, das dem Vergleichsbeispiel 3 entsprach, aus dem das Acrylharz entfernt worden war, trat eine etwas ernsthaftere Tendenz zu einem durch Reiben erzeugten Gedächtnis auf, obwohl sie innerhalb der Toleranzgrenzen lag.
In Vergleichsbeispiel 5, in dem der Füllstoff nur aus Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz ebenfalls nur aus einem Esterharz bestand (Formulierung ohne Fluorharz, Acrylharz und Fluorharzteilchen), kam es in einem ernsten Ausmaß sowohl in einer L/L-Umgebung als auch in einer N/N-Umgebung zu einer ungleichmäßigen Aufladung.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass in einer Formulierung, in der kein Acrylharz eingemischt wurde, die lichtempfindliche Trommel und die Ladewalze auf der Anfangsstufe des Vibrationstests gegeneinander reiben, was zu einer negativen Aufladung der fluorharzhaltigen Ladewalze führt, so dass die lichtempfindliche Trommel induzierte positive elektrische Ladungen aufweist, die als Gedächtnis zurückbleiben und horizontale Linien verursachen. Andererseits kompensiert das Beimischen von Acrylharz als positiv aufladbares Material das negativ aufladbare Fluorharz potentiell und macht es schwierig, dass die Ladewalze durch Reiben aufgeladen wird, wodurch auf Grund eines Gedächtnisses erzeugte horizontale Linien verhindert werden können.
Das Einmischen von Fluorharzmaterialien unterschiedlicher Form, der Fluorharzteilchen und des Fluorharzes, in die Schutzschicht führt auch zu wirksamen Oberflächenfilmbildungseigenschaften und gleichzeitig zu einer wirksamen Oberflächenabtrennbarkeit. Das Einmischen von nur dem Fluorharz oder nur der Fluorharzteilchen ist zur Verbesserung der Oberflächenabtrennbarkeit nicht wirklich wirkungsvoll, oder ein Einmischen in größerer Menge führt dazu, dass die Schutzschicht schlechte Filmbildungseigenschaften aufweist, was zu ihrer Ablösung führt.
3 ist ein Diagramm, das die Kontaktwinkel der Oberfläche der Ladewalze mit reinem Wasser und die Ablösegrenzen (Ablösepunkt: X) in Fällen wiedergibt, in denen die Mischungsverhältnisse der Fluorharzmaterialien in den Ladewalzen-Schutzschichten in Bezug auf die Fluorharzteilchen und das Fluorharz in Beispiel 1 (schwarze Kreise), das Fluorharz in der Formulierung in Vergleichsbeispiel 1 (weiße Kreise) und die Fluorharzteilchen in der Formulierung in Vergleichsbeispiel 3 (weiße Quadrate) verändert wurden.
Um die Kontaktwinkel als Maß für die Beobachtung der Abtrennbarkeit zu messen, wurde ein von Kyowa Kaimen Kagaku K. K. hergestellter Kontakt-Winkelmesser vom CA-X-Typ verwendet, wobei die Ladewalze mit 3,1 μl Wassertropfen an der Mitte und an beiden Enden in Längsrichtung auf natürliche Weise angefeuchtet und der Mittelwert der Messungen an drei Punkten ermittelt wurde. Das Mischungsverhältnis der entsprechenden Fluorharzmaterialien wurde als Gewichtsanteil des gesamten Materials, das die Schutzschicht bildet, berechnet. Die Beurteilung der Ablösung wurde mittels des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Beurteilung der Ablösung durchgeführt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, nimmt der Kontaktwinkel in der Formulierung von Beispiel 1 einen Wert von 90° an, wenn die Fluorharzteilchen und das Fluorharz in einem Mischungsanteil von 12 Gewichts-% vorliegen, und danach verschiebt er sich zu Kontaktwinkeln, die etwas größer als 100° sind, bis es zu einer Ablösung kommt, wenn das Mischungsverhältnis 60 Ge wichts-% beträgt. Bei der Formulierung von Vergleichsbeispiel 1 kam es bis zum Überschreiten eines Mischungsverhältnis des Fluorharzes von 75 Gewichts-% zu keiner Ablösung, wobei der Kontaktwinkel aber bei ungefähr 70° eine Tendenz zu einer Sättigung zeigte. Bei der Formulierung von Vergleichsbeispiel 3 erreicht der Kontaktwinkel einen etwas kleineren Wert als 90°, wobei es aber zu einer Ablösung kommt, wenn der Mischungsanteil der Fluorharzteilchen 35 Gewichts-% erreicht. Dies kann wie nachstehend dargelegt erklärt werden:
Das Fluorharz weist eine Funktion als Bindemittelharz auf und wirkt somit einer Ablösung günstig entgegen. In Hinblick auf den Kontaktwinkel (Abtrennbarkeit) ist das Fluorharz jedoch jedem bloßem Bindemittelharz überlegen, aber schlechter als die Fluorharzteilchen aus PTFE oder ähnlichem. Andererseits tritt die Tendenz auf, dass die Fluorharzteilchen wegen der schlechten Filmbildungseigenschaften eine Ablösung verursachen und ihr Einmischen in einem großen Anteil macht es schwierig, sie gleichmäßig zu dispergieren. Obwohl lokal ein großer Kontaktwinkel (hohe Abtrennbarkeit) erreicht werden kann, kann somit, wenn der gesamte Durchschnitt betrachtet wird, wegen des Einflusses der anderen Materialien kein sehr großer Kontaktwinkel (hohe Abtrennbarkeit) erreicht werden. Aus diesen Tatsachen wird verständlich, dass die Verwendung der Fluorharzteilchen als Füllstoff und die Verwendung des Fluorharzes als Bindemittelharz ihre einzelne Verwendung in einem niedrigen Mischungsanteil möglich macht und somit auf wirkungsvolle Weise einen großen Kontaktwinkel (hohe Abtrennbarkeit) liefern kann und auch einer Ablösung günstig entgegenwirkt. Auch zur Vermeidung einer ungleichmäßigen Aufladung in einer L/L-Umgebung bis zur Beendigung des Betriebs ist es bevorzugt, dass die Fluorharzteilchen und das Fluorharz verwendet werden und der Kontaktwinkel 90° oder mehr beträgt.
Aus den vorstehenden Ergebnissen kann gesagt werden, dass gute Bilder erhalten werden können, ohne dass auf Grund eines Reibens mit dem lichtempfindlichen Element horizontale Linien verursacht werden, dass selbst in einer L/L-Umgebung keine ungleichmäßige Aufladung erzeugt wird, und ohne dass eine Ab lösung der Oberflächenschicht verursacht wird, wenn eine Ladewalze verwendet wird, deren Schutzschicht-Oberflächenschicht mindestens die Fluorharzmaterialien und das positiv aufladbare Material enthält, und es sich bei den Fluorharzmaterialien um Fluorharzteilchen als den Füllstoff und um Fluorharz als das Bindemittelharz handelt. Solange der Kontaktwinkel auf der Oberfläche der Ladewalze 90° oder mehr beträgt, kommt es selbst in einer L/L-Umgebung bis zur Beendigung des Betriebs zu keiner durch eine schlechte Reinigungsfreundlichkeit herbeigeführten, ungleichmäßigen Aufladung. Deshalb ist solch ein Kontaktwinkel bevorzugt.
In diesen Beispielen wird das Acrylharz, das ein Copolymer aus Ethylacrylat, Methylacrylat, Butylacrylat, Styrol und Acrylonitril umfasst, als das positiv aufladbare Material verwendet, wobei es jedoch keineswegs darauf beschränkt ist, solange die gleiche Wirkung erhalten werden kann. Ebenfalls verwendbar sind natürlich Acrylharze unterschiedlicher Formulierung und Polyamidharze. In Hinblick auf die elektrochemische Spannungsreihe sind Acrylharze als das positiv aufladbare Material am vorteilhaftesten und bevorzugt. PTFE wird hier als die Füllstoff-Fluorharzteilchen verwendet, wobei PFA (Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether), FEP (Fluorethylen-Propylen) und PCTFE ebenfalls verwendet werden können, wenn die gleiche Wirkung erhalten werden kann. In Hinblick auf den Erhalt einer höheren Abtrennbarkeit sind PTFE und PFA, insbesondere PTFE, bevorzugt. Was das Bindemittel-Fluorharz angeht, so wird in diesen Beispielen PCTFE verwendet, wobei sich die Fluorharzmaterialien aber von den als Füllstoff verwendeten Fluorharzteilchen unterscheiden und als Bindemittel dienen. Beispielsweise sind Fluorharze mit niedrigeren Schmelzpunkten bevorzugt. Solche Fluorharze schließen zusätzlich zu dem PCTFE FEP (fluoriertes Ethylen-Propylen), PVF (Polyvinylfluorid), PVDF (Polyvinylidenfluorid), ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) und ECTFE (trifluoriertes chloriertes Ethylen-Ethylen) ein. In Hinblick auf die als Füllstoff verwendeten Fluorharzteilchen ist es bevorzugt, dass das Fluorharz wahlweise aus diesen Materialien ausgewählt wird. In Hinblick auf überlegene Film bildungseigenschaften und eine überlegene Abtrennbarkeit ist PCTFE bevorzugt.
Beispiel 3
In diesem Beispiel wird ein wie in 4 gezeigtes Klingenelement als das Ladeelement 2 verwendet.
Diese Ladeklinge als das Ladeelement 2 umfasst einen metallischen oder leitenden Kunststoffträger 21, der auch als Zufuhrelektrode dient, ein Urethanschaum-Grundmaterial 22, das von dem Träger gehalten wird, eine auf der Oberfläche des Grundmaterials 22 auf der Seite der lichtempfindlichen Trommel 1 aufgebrachte Widerstandsschicht 23, und als Oberflächenschicht eine Schutzschicht 24, die die Widerstandsschicht 23 bedeckt. Die Materialien für die Widerstandsschicht 23 und die Schutzschicht 24 sind die gleichen wie diejenigen für die Widerstandsschicht bzw. die Schutzschicht der als das Ladeelement 2 in Beispiel 1 verwendeten Ladewalze.
Was die Ladeklinge 20 als das Ladeelement 2 angeht, so wurde der Kontaktwinkel mit reinem Wasser an dem Teil, der in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel 1 kommt, gemessen und in einer L/L-Umgebung wurde ein Betriebstest zur Untersuchung der Erzeugung fehlerhafter Bilder durchgeführt. Als Ergebnis konnten, ähnlich wie beim Ergebnis in Beispiel 1, auf Grund eines durch Reiben erzeugten Gedächtnisses verursachte horizontale Linien und eine ungleichmäßige Aufladung wirksam verhindert werden, wenn eine Ladungsklinge verwendet wurde, deren Oberflächenschicht mindestens die Fluorharzmaterialien und das positiv aufladbare Material enthält, wobei es sich bei den Fluorharzmaterialien um die Fluorharzteilchen als Füllstoff und das Fluorharz als Bindemittelharz handelt. Solange der Kontaktwinkel 90° oder mehr betrug, kam es bis zur Beendigung des Betriebs selbst in einer L/L-Umgebung zu keiner durch eine schlechte Reinigungsfreundlichkeit verursachten, ungleichmäßigen Aufladung, und es kam auch zu keiner Ablösung der Oberflächenschicht.
In den Beispielen 1, 2 und 3 wird das walzen- oder klingenförmige Element als das Ladeelement 2 verwendet. Ohne Beschränkung auf solche Formen kann jedes Element verwendet werden, solange es sich um ein Ladeelement handelt, dessen Oberflächenschicht die Fluorharzteilchen als Füllstoff und das Fluorharz als Bindemittel enthält. In Hinblick auf die Gleichmäßigkeit der Aufladung ist ein walzenförmiges Element bevorzugt.
Beispiel 4
5 ist eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße Prozesskassette zeigt.
Charakteristisch für das vorliegende Beispiel ist, dass das in Beispiel 1 beschriebene Ladeelement 2 als eine Einheit in einem Kassettengehäuse 15 angeordnet wurde, um eine in abnehmbarer Form an den Hauptkörper eines Bilderzeugungsgeräts montierbare Prozesskassette aufzubauen. In der in 5 gezeigten Prozesskassette 16 sind eine lichtempfindliche Trommel 1, das Ladeelement 2, eine Entwicklungseinrichtung 4 und eine Reinigungseinrichtung 6 als eine Einheit angeordnet, um die Prozesskassette 16 aufzubauen.
Diese Prozesskassette 16 ist an dem Hauptkörper eines Bilderzeugungsgeräts mit einer Energiequelle zum Antrieb der lichtempfindlichen Trommel 1 und ähnlichem und einem Hochspannungsschaltkreis, der eine Vorspannung zur Erzeugung von Bildern zuführt, montiert, und auf der lichtempfindlichen Trommel 1 wird ein Tonerbild erzeugt.
Das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugte Tonerbild wird mittels einer Übertragungseinheit 5 (siehe 2), die in dem Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts bereitgestellt wird, auf ein Übertragungsmaterial P übertragen und mittels einer Fixiereinheit 7 fixiert. Der auf der lichtempfindlichen Trommel 1 verbliebene Übertragungsresttoner, der nicht auf das Übertragungsmaterial P übertragen wurde, wird mittels der Reinigungseinrichtung 6 entfernt, die in der Prozesskassette 16 bereitgestellt wird.
Auf diese Weise kann wie im Falle des vorstehend beschriebenen Beispiels 1 eine gute Verhinderungswirkung einer fehlerhaften Aufladung auftreten und es wird möglich, eine wartungsfreie Prozesskassette zur Verfügung zu stellen.
Beispiel 5 und Vergleichsbeispiele 6 bis 8
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, Vergleichsbeispiel 4, Vergleichsbeispiel 5 und Vergleichsbeispiel 3 wurden Ladeelemente hergestellt, außer dass kein Acrylharz verwendet worden war. Die so erhaltenen Ladeelemente wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beurteilt, außer dass der Vibrationstest und die Beurteilung des durch Reiben erzeugten Gedächtnisses nicht durchgeführt wurden, und der Kontaktwinkel wurde auf die vorstehend beschriebene Weise gemessen.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, traten in Beispiel 1, in dem die Schutzschicht unter Verwendung eines Füllstoffs, der aus Fluorharzteilchen und Kohlenstoff bestand, und eines Bindemittelharzes, das aus Fluorharz und Esterharz bestand, formuliert worden war, weder in einer L/L-Umgebung noch in einer N/N-Umgebung bis zur Beendigung des 2.000-Blatt-Betriebstest fehlerhafte Bilder auf Grund einer ungleichmäßigen Aufladung auf. In Vergleichsbeispiel 6 jedoch, in dem der Füllstoff aus Fluorharzteilchen und Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz nur aus Esterharz bestand, traten in einer N/N-Umgebung keine fehlerhaften Bilder auf Grund einer ungleichmäßigen Aufladung auf, wohl aber kam es in einer L/L-Umgebung gerade vor der Beendigung des 2.000-Blatt-Betriebstests zu einer ungleichmäßigen Aufladung jenseits der Toleranzgrenzen. Auch in Vergleichsbeispiel 7, in dem der Füllstoff nur aus Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz aus Fluorharz und Esterharz bestand, kam es in einer N/N-Umgebung nur in leichtem Ausmaß zu einer ungleichmäßigen Aufladung, wobei es aber in einer L/L-Umgebung vor der Beendigung des Betriebstests zu einer ungleichmäßigen Aufladung jenseits der Toleranzgrenzen kam. In Vergleichsbeispiel 8, in dem der Füll stoff nur aus Kohlenstoff bestand, und das Bindemittelharz ebenfalls nur aus Esterharz bestand, kam es sowohl in einer L/L-Umgebung als auch einer N/N-Umgebung in einem ernsten Ausmaß zu einer ungleichmäßigen Aufladung.
Was den Kontaktwinkel angeht, so werden in Bezug auf eine ungleichmäßige Aufladung um so bessere Ergebnisse erzielt, je größer die Kontaktwinkel sind. Dies legt nahe, dass beide miteinander korrelieren.
Dementsprechend wurden bei der Formulierung für die Schutzschicht in Beispiel 4 die Mischungsanteile der Füllstoff-Fluorharzteilchen und des Bindemittel-Fluorharzes gesteuert. Unter Verwendung der erhaltenen Ladeelemente wurden 2.000-Blatt-Betriebstests durchgeführt, um die ungleichmäßige Aufladung zu beurteilen, und ihre Kontaktwinkel wurden ebenfalls gemessen. Als Ergebnis konnte bei der Formulierung für die Schutzschicht in Beispiel 4 in einer L/L-Umgebung die ungleichmäßige Aufladung auf ein Ausmaß eingestellt werden, das nicht problematisch war, solange der Kontaktwinkel 80° oder größer war. Solange der Kontaktwinkel 90° oder größer war, kam es bis zur Beendigung des Betriebs zu keiner ungleichmäßigen Aufladung.
Dies ist einem Kontaktwinkel mit reinem Wasser von 80° oder größer zuzuschreiben, der die Grenzflächenspannung, die an der Kontaktgrenzfläche zwischen der Oberfläche der Ladewalze und dem Fremdmaterial, wie dem Toner, einwirkt, extrem klein werden lässt, wodurch es möglich wird, Fremdstoffe, wie den Toner, an einer Haftung zu hindern, so dass stets eine gleichmäßige Aufladung erhalten werden kann.
Was das Ablösen der Schutzschicht angeht, so kam es zu überhaupt keiner Ablösung.
Bei der Formulierung für die Schutzschicht in den Vergleichsbeispielen 6 und 7 wurde der Mischungsanteil der Fluorharzteilchen oder des Fluorharzes vergrößert, damit der Kontaktwinkel nicht kleiner als 80° wurde. In solchen Fällen, in Ver gleichsbeispiel 6, war es schwierig, Schutzschichten zu bilden. Auch in Vergleichsbeispiel 7 nahm der Kontaktwinkel durch die Erhöhung des Mischungsanteils einen Wert von 80° oder mehr an, wobei es aber bei der Beurteilung der Ablösung mittels des vorstehend beschriebenen Beurteilungsverfahrens zu einer Ablösung der Schutzschicht kam und keine gewünschte Ladewalze erhalten werden konnte.
Was die vorstehenden Ergebnisse anbelangt, so wird der gleiche Mechanismus wie vorstehend dargelegt angenommen, der folgendes besagt: für die Abtrennbarkeit sind in großem Ausmaß die Fluorharzteilchen als der Füllstoff verantwortlich, und das Fluorharz als das Bindemittelharz ist sowohl für die Abtrennbarkeit als auch die Filmbildungseigenschaften verantwortlich. Selbst wenn bei der Formulierung für die Schutzschicht in Beispiel 4 die Fluorharzteilchen als Füllstoff und das Fluorharz als Bindemittelharz in einem kleinen Mischungsanteil vorliegen, ermöglichen deren wechselseitige kooperative Wirkung somit das Erreichen einer hohen Abtrennbarkeit und eines großen Kontaktwinkels. Auf Grund ihres kleinen Mischungsanteils kam es auch zu keiner Ablösung der Oberflächenschicht. In Vergleichsbeispiel 6 mussten die Fluorharzteilchen jedoch in großer Menge beigemischt werden, um den Kontaktwinkel größer zu machen, so dass der Anteil des Füllstoffs in Bezug auf das Bindemittelharz groß wurde und die Bildung einer Schutzschicht schwierig machte. In Vergleichsbeispiel 7 musste das Fluorharz ebenfalls in großer Menge beigemischt werden, um den Kontaktwinkel größer zu machen, so dass die Schutzschicht eine geringe Haftung an die darunterliegende Schicht aufwies und es zu ihrer Ablösung kam.
Aus den vorstehenden Ergebnissen kann gesagt werden, dass gute Bilder erhalten werden können, ohne dass es zu einer ungleichmäßigen Aufladung kommt, selbst in einer L/L-Umgebung, und ohne dass es zu einer Ablösung der Oberflächenschicht kommt, wenn eine Ladewalze verwendet wird, bei der die Oberfläche der Schutzschicht mindestens die Fluorharzmaterialien als Füllstoff und das Fluorharz als Bindemittelharz enthält.
Der Kontaktwinkel auf der Oberfläche der Ladewalze kann bevorzugt 80° oder mehr betragen, und bevorzugter 90° oder mehr, wobei es bis zur Beendigung des Betriebs selbst in einer L/L-Umgebung zu keiner auf Grund einer schlechten Reinigungsfreundlichkeit verursachten, ungleichmäßigen Aufladung kommt. Somit ist solch ein Kontaktwinkel bevorzugt.
In dem vorliegenden Beispiel wird PTFE als Füllstoff-Fluorharzteilchen verwendet, wobei aber auch PFA eingesetzt werden kann, wenn die gleiche Wirkung erhalten werden kann. Was das Bindemittelharz-Fluorharz angeht, so wird in dem vorliegenden Beispiel PCTFE verwendet, wobei die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und es können auch Fluorharze verwendet werden, die als Bindemittel fungieren können und deshalb tiefere Schmelzpunkte als das PTFE und PFA aufweisen, wie sie beispielhaft durch FEP, PVF, PVDF, ETFE und ECTFE veranschaulicht werden.
Beispiel 6
In dem vorliegenden Beispiel wird ein wie in 4 gezeigtes Klingenelement als das in Beispiel 5 eingesetzte Ladeelement 2 verwendet.
Diese Ladeklinge als das Ladeelement 2 umfasst einen metallischen oder leitenden Kunststoffträger 21, der auch als Zufuhrelektrode dient, ein Urethanschaum-Grundmaterial 22, das von dem Träger gehalten wird, eine auf der Oberfläche des Grundmaterials 22 auf der Seite der lichtempfindlichen Trommel 1 aufgebrachte Widerstandsschicht 23, und als Oberflächenschicht eine Schutzschicht 24, die die Widerstandsschicht 23 bedeckt. Die Materialien für die Widerstandsschicht 23 und die Schutzschicht 24 sind die gleichen wie diejenigen für die Widerstandsschicht bzw. die Schutzschicht der als das Ladeelement 2 in Beispiel 1 verwendeten Ladewalze.
Was die Ladeklinge 20 als das Ladeelement 2 angeht, so wurde der Kontaktwinkel mit reinem Wasser an dem Teil, der in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel kommt, gemessen und in einer L/L-Umgebung wurde ein Betriebstest zur Untersuchung der Erzeugung fehlerhafter Bilder durchgeführt. Als Ergebnis konnte, ähnlich wie beim Ergebnis in Beispiel 1, eine ungleichmäßige Aufladung gut verhindert werden, wenn eine Ladeklinge verwendet wurde, deren Schutzschicht-Oberflächenschicht die Fluorharzteilchen als Füllstoff und das Fluorharz als Bindemittelharz enthielt. Solange der Kontaktwinkel 90° oder mehr betrug, kam es bis zur Beendigung des Betriebs selbst in einer L/L-Umgebung zu keiner auf Grund einer schlechten Reinigungsfreundlichkeit verursachten, ungleichmäßigen Aufladung, und es kam auch zu keiner Ablösung der Oberflächenschicht.
Beispiel 7
5 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Prozesskassette.
Charakteristisch für das vorliegende Beispiel ist, dass das in Beispiel 5 beschriebene Ladeelement 2 als eine Einheit in einem Kassettengehäuse 15 angeordnet wurde, um eine in abnehmbarer Form an den Hauptkörper eines Bilderzeugungsgeräts montierbare Prozesskassette aufzubauen. In der in 5 gezeigten Prozesskassette 16 sind eine lichtempfindliche Trommel 1, das Ladeelement 2, eine Entwicklungseinrichtung 4 und eine Reinigungseinrichtung 6 als eine Einheit angeordnet, um die Prozesskassette 16 aufzubauen.
Diese Prozesskassette 16 ist an dem Hauptkörper eines Bilderzeugungsgeräts mit einer Energiequelle zum Antrieb der lichtempfindlichen Trommel 1 und ähnlichem und einem Hochspannungsschaltkreis, der eine Vorspannung zur Erzeugung von Bildern zuführt, montiert, und auf der lichtempfindlichen Trommel 1 wird ein Tonerbild erzeugt.
Das auf der lichtempfindlichen Trommel 1 erzeugte Tonerbild wird mittels einer Übertragungseinheit 5 (siehe 2), die in dem Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts bereitgestellt wird, auf ein Übertragungsmaterial P übertragen und mittels einer Fixiereinheit 7 fixiert. Der auf der lichtempfindlichen Trommel 1 verbliebene Übertragungsresttoner, der nicht auf das Übertragungsmaterial P übertragen wurde, wird mittels der Rei nigungseinrichtung 6 entfernt, die in der Prozesskassette 16 bereitgestellt wird.
Auf diese Weise kann wie im Falle des vorstehend beschriebenen Beispiels 1 eine gute Verhinderungswirkung einer fehlerhaften Aufladung auftreten und es wird möglich, eine fast wartungsfreie Prozesskassette zur Verfügung zu stellen.

Claims

Ladeelement, das in Kontakt mit einem lichtempfindlichen elektrofotografischen Element angeordnet ist und die Oberfläche des lichtempfindlichen elektrofotografischen Elements beim Anliegen einer Spannung elektrostatisch auflädt; wobei das Ladeelement die nachstehenden Bestandteile umfasst: einen leitenden Träger, und eine Grundschicht und eine Oberflächenschicht, die auf dem leitenden Träger gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht Fluorharzteilchen als Füllmaterial und ein Bindemittelharz enthält, das ein Fluorharz enthält, wobei die Fluorharzteilchen als Füllmaterial in Form von Teilchen in dem Bindemittelharz vorliegen, und wobei die Fluorharzteilchen als Füllmaterial mindestens aus einer Verbindung, nämlich Polytetrafluorethylen und Polytetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether, bestehen, und das für das Bindmittelharz verwendete Fluorharz aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polychlortrifluorethylen, fluoriertes Ethylen-Propylen, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen und trifluoriertes chloriertes Ethylen-Ethylen besteht.
Ladeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluorharzteilchen als Füllmaterial einen mittleren Teilchendurchmesser von nicht größer als 1 μm aufweisen.
Ladeelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Teilchendurchmesser der Fluorharzteilchen nicht mehr als 0,5 μm beträgt.
Ladeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluorharzteilchen als Füllmaterial und das für das Bindemittelharz verwendete Fluorharz insgesamt in einer Menge von 50 Gew.-% bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oberflächenschicht, enthalten sind.
Ladeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Fluorharzteilchen als Füllmaterial und des für das Bindemittelharz verwendeten Fluorharzes 1:1 bis 1:2 beträgt, ausgedrückt als Gewichtsverhältnis.
Ladeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht des Weiteren ein positiv aufladbares Material enthält.
Ladeelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das positiv aufladbare Material ein Acrylharz ist.
Ladeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht einen Kontaktwinkel mit reinem Wasser von 80 Grad oder mehr aufweist.
Ladeelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel 90 Grad oder mehr beträgt.
Prozesskassette, die die nachstehenden Bestandteile umfasst: ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element, auf dem beim Laden, Belichten und Entwickeln ein sichtbares Bild erzeugt werden soll; und ein Ladelement, das in Kontakt mit dem lichtempfindlichen elektrofotografischen Element angeordnet ist und die Oberfläche des lichtempfindlichen elektrofotografischen Elements beim Anliegen einer Spannung elektrostatisch auflädt; wobei das lichtempfindliche elektrofotografische Element und das Ladelement als eine Einheit getragen werden und in abnehmbarer Form an den Hauptkörper eines Bilderzeugungsgeräts montiert werden können; wobei das Ladelement nach Anspruch 1 definiert ist.
Bilderzeugungsgerät, das die nachstehenden Bestandteile umfasst: ein lichtempfindliches elektrofotografisches Element; und ein Ladelement, das in Kontakt mit dem lichtempfindlichen elektrofotografischen Element angeordnet ist und die Oberfläche des lichtempfindlichen elektrofotografischen Elements beim Anliegen einer Spannung elektrostatisch auflädt; wobei das Ladelement nach Anspruch 1 definiert ist.