DE60125108T2

DE60125108T2 - Leitendes Element, Prozesskassette und elektrophotographisches Gerät

Info

Publication number: DE60125108T2
Application number: DE60125108T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kasei Kabushiki Kaisha Hiroshi Inashiki-gun Abe; c/o Canon Kasei Kabushiki Kaisha Akihiro Inashiki-gun Suzuki
Original assignee: Canon Chemicals Inc
Current assignee: Canon Chemicals Inc
Priority date: 2000-08-02
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: EP1178364A1; EP1178364B1; US6470162B2; US20020039500A1; DE60125108D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein leitendes Element und insbesondere auf ein in einer Kontaktaufladungsanordnung verwendetes leitendes Element, welches in Kontakt mit einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element angeordnet und an welches eine Spannung angelegt werden soll, um die Oberfläche des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements auf ein vorgegebenes Potential aufzuladen.
Verwandter Stand der Technik
Es sind eine Reihe von Verfahren für Elektrophotographie herkömmlich bekannt. Kopien werden üblicherweise erhalten, durch Bildung eines elektrostatisch latenten Bildes auf einem lichtempfindlichen Element, durch Verwendung eines photoleitenden Materials und durch verschiedene Mittel, nachfolgende Entwicklung des latenten Bildes durch Verwendung eines Toners, um ein sichtbares Bild (Tonerbild) zu erzeugen, Übertragung des Tonerbilds auf ein Übertragungsmedium wie etwa Papier, wenn es der Anlass verlangt, und anschließende Fixierung des Tonerbildes auf das Übertragungsmedium durch Hitze und/oder Druck. Tonerteilchen, die nicht auf das Übertragungsmedium übertragen wurden und auf dem lichtempfindlichen Element verbleiben, werden durch einen Reinigungsschritt von dem lichtempfindlichen Element entfernt.
Herkömmlicherweise werden Koronaaufladungsanordnungen als Aufladungsanordnungen in der Elektrophotographie verwendet. An deren Stelle kamen in den letzten Jahren Kontaktaufladungsanordnungen in den praktischen Gebrauch. Dies zielt auf niedrige Ozonbildung und geringen Stromverbrauch. Insbesondere im Hinblick auf die Stabilität der Aufladung wird ein Walzenaufladesystem bevorzugt verwendet, welches eine leitende Walze als Aufladungselement verwendet.
Bei einem solchen Walzenaufladen wird eine elastische Walze mit dem aufzuladenden Element in Kontakt gebracht und eine Spannung daran angelegt, um das Element elektrostatisch aufzuladen.
Spezifischer ausgedrückt wird das Aufladen durch die Freisetzung von elektrischer Energie vom Aufladungselement zum aufzuladenden Element durchgeführt, und demzufolge beginnt das Aufladen beim Anlegen einer Spannung, die nicht niedriger ist als eine bestimmte Schwellenspannung. Wird zum Beispiel eine Aufladungswalze mit einem organischen photoleitenden elektrophotographischen lichtempfindlichen Element (OPC elektrophotographisches lichtempfindliches Element) in Druckkontakt gebracht, das eine 25 μm dicke lichtempfindliche Schicht aufweist, beginnt das Oberflächenpotential des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements beim Anlegen einer Spannung von ungefähr 640 V oder höher als absoluten Wert zu steigen, und dann erhöht sich das Oberflächenpotential des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements linear mit einer Steigung von 1 in Bezug auf die angelegte Spannung. Nachstehend wird diese Schwellenspannung als Startaufladungsspannung Vth bezeichnet.
Um nämlich das für die Elektrophotographie als notwendig erachtete Oberflächenpotential Vd eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements zu erreichen, wird für die Aufladungswalze eine Gleichspannung Vd + Vth benötigt, die höher ist als der für die Bilderzeugung an sich als notwendig erachtete Schwellwert. Dieses Verfahren, bei dem ausschließlich eine Gleichspannung an das Kontaktaufladungselement angelegt wird, um das Aufladen auf diese Weise durchzuführen, wird Gleichspannungsaufladen genannt. Jedoch war es beim Gleichspannungsaufladen schwierig das Potential des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements bei einem gewünschten Wert zu halten, da der Wert des elektrischen Widerstands des Kontaktaufladungselements dazu neigt in Abhängigkeit von umgebungsbedingten Veränderungen zu schwanken und auch weil jegliche Änderung in der Schichtdicke als Folge einer Abnutzung des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements eine Änderung in Vth verursacht.
Dementsprechend, um das Aufladen gleichmäßiger zu machen wird ein Wechsel- und Gleichspannungs-Aufladesystem verwendet, wie in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 63-149669, in dem eine Spannung an das Kontaktaufladungselement angelegt wird, welche durch überlagern einer der gewünschten Vd entsprechenden Gleichspannungskomponente mit einer Wechselspannungskomponente gebildet wird, die eine Spitze-Spitze-Spannung von 2 × Vth oder höher aufweist. Dies zielt auf den Effekt das Potential dort durch Wechselspannung auszugleichen, wo das Potential des aufzuladenden Elements bei Vd konvergiert, dass ist die Mitte einer Spitze der Wechselspannung, und durch irgendeine äußere Störung wie etwa umgebungsbedingte Veränderungen nur schwer beeinflusst werden kann.
Das U.S. Patent Nummer 4,967,231 offenbart ein Beispiel für ein zum Aufladen verwendetes leitendes Element, bei dem eine leitende nahtlose Röhre verwendet wird, um die Oberflächenschicht auf einem leitenden Trägerelement zu bilden. Ebenso wird in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 5-2313 eine ein Fluorharz enthaltende nahtlose Röhre offenbart und die japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 5-96648 offenbart eine aus unterschiedlich leitenden Schichten aufgebaute mehrschichtige Röhre. Als Verfahren die Herstellung von leitenden Elementen betreffend, lehrt das obige Stand der Technik US-Patent ein Verfahren zur Bildung der Oberflächenschicht durch Einführen des Trägerelements in die nahtlose Röhre. Ebenso offenbart die japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 6-58325 ein Verfahren zur Bildung einer Oberflächenschicht durch Verwendung eines Querkopfextruders.
Solche Verfahren zur Bildung einer Walzenschicht unter Verwendung einer nahtlosen Röhre ermöglichen es, eine einheitlichere Veränderung leichter durchzuführen, da selbst wenn ein Schaum verwendet wird, der als elastische Schicht auf einem Substrat ausgebildet ist, durch zusätzliches Bedecken mit der nahtlosen Röhre eine glatte Oberfläche gebildet werden kann.
Als Verfahren der nahtlosen Röhre Leitfähigkeit zu geben, können herkömmlicherweise ein Verfahren der Ionenleitung enthalten sein, bei dem ein Salz als Leitungsvermittler verwendet wird und ein Verfahren der Elektronenleitung, bei dem eine leitfähige Substanz wie etwa Ruß oder ein leitfähiges Metalloxidpulver als Leitungsvermittler verwendet wird. Für den Fall, dass der nahtlosen Röhre die Leitfähigkeit durch Ionenleitung gegeben wird, neigt der Wert des elektrischen Widerstands beträchtlich in Abhängigkeit von der Umgebung zu variieren. Des Weiteren gibt es noch das Problem, dass das Salz dazu neigt das lichtempfindliche Element zu verschmutzen, da die nahtlose Röhre in Kontakt mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element kommt.
Allerdings wird für den Fall, dass die leitende Substanz, wie etwa Kohlenstoff oder ein leitfähiges Metalloxidpulver, in ein isolierendes Material eingearbeitet wird, wurde ein derartiger Nachteil erhalten, dass der elektrische Widerstand dazu neigt sich wegen wiederholter Elektrifizierung zu erhöhen. Insbesondere wenn der elektrische Widerstand niedrig gehalten werden soll, muss der Leitfähigkeitsvermittler in großen Mengen eingebracht werden. Das Einarbeiten großer Mengen des Leitfähigkeitsvermittlers macht es einfach den Anstieg des elektrischen Widerstands zu kontrollieren. Allerdings gibt es auch eine Mengenbegrenzung des Leitungsvermittlers, wenn der elektrische Widerstand bei einem mittleren Widerstand von ungefähr 1 × 10⁴ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm gehalten wird, was für die Abdeckschicht des leitenden Elements erforderlich ist. Aufgrund der Elektrifizierung war es daher bislang schwierig die Erhöhung des elektrischen Widerstands gut zu kontrollieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein leitendes Element zur Verfügung zu stellen, dass selbst wenn nacheinander folgend elektrifiziert geringe Veränderungen des Werts des elektrischen Widerstands im mittleren Widerstandsbereich (1 × 10⁴ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm) verursachen kann, eine geringere Streuung des Werts des elektrischen Widerstands hat und überlegen in der Produktionsstabilität ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Prozesskassette und ein elektrophotographisches Gerät zur Verfügung zu stellen, welche ein solches leitendes Element aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein leitendes Element zur Verfügung, welches in Kontakt mit einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element angeordnet und an welches eine Spannung angelegt werden soll; das leitende Element enthält ein Trägerelement und eine auf dem Trägerelement vorgesehene leitende Deckschicht; die leitende Deckschicht enthält beides, einen ersten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 500 cm³/100 g und einen zweiten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder niedriger und hat einen pH von 5 oder niedriger.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Prozesskassette und ein elektrophotographisches Gerät zur Verfügung, welche das obige leitende Element enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht ein Beispiel des Schichtaufbaus des leitenden Elements der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht ein Beispiel des Aufbaus eines elektrophotographischen Geräts, welches mit einer das leitende Element der vorliegenden Erfindung enthaltenden Prozesskassette ausgestattet ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das leitende Element der vorliegenden Erfindung enthält ein Trägerelement und eine auf dem Trägerelement vorgesehene leitende Deckschicht, und die leitende Deckschicht enthält beides, einen ersten Russ mit einer DBP (Dibutylphthalat)-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 500 cm³/100 g und einen zweiten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder niedriger und hat einen pH von 5 oder niedriger.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete erste Russ hat eine DBP-Ölabsorption von 300 bis 500 cm³/100 g, und kann vorzugsweise eine DBP-Ölabsorption von 300 bis 400 cm³/100 g haben. Solch ein Ruß könnte insbesondere enthalten KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g) und KETJEN BLACK 600JD (DBP-Ölabsorption: 495 cm³/100 g) (beides sind Handelsnamen; erhältlich von Lion Akzo Co., Ltd.), PRINTEX XE-2 (DBP-Ölabsorption: 380 cm³/100 g) (Handelsname; erhältlich von Degussa Corp.), ASAHI HS-500 (DBP-Ölabsorption: 500 cm³/100 g) (Handelsname; erhältlich von Asahi Carbon Co., Ltd.), und BLACK PEARLS 2000 (DBP-Ölabsorption: 330 cm³/100 g) (Handelsname; erhältlich von Cabot Corp.).
Der Russ dieser Arten kann, selbst in kleinen Mengen eingesetzt, eine hohe Leitfähigkeit erzielen. Wenn man demzufolge nur den ersten Russ als Leitungsvermittler einsetzt, ist der Gehalt an Russ der notwendig ist, um den gewünschten elektrischen Widerstand zu erhalten so klein, dass zu dem Zeitpunkt der Elektrifizierung die Neigung besteht eine große Zunahme des elektrischen Widerstands zu verursachen.
Andererseits hat der zweite Russ eine DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder kleiner, und kann vorzugsweise eine DBP-Ölabsorption von 30 bis 100 cm³/100 g haben. Er kann vorzugsweise auch einen pH von 5 oder niedriger haben. Solch ein Ruß könnte insbesondere enthalten SPECIAL BLACK Serien (DBP-Ölabsorption: 45 bis 230 cm³/100 g) (Handelsname; erhältlich von Degussa Corp.), BLACK PEARLS Serien (DBP-Ölabsorption: 60 bis 105 cm³/100 g) (Handelsname; erhältlich von Cabot Corp.), und HCF Serien (DBP-Ölabsorption: 44 bis 73 cm³/100 g), MCF Serien (DBP-Ölabsorption: 56 bis 79 cm³/100 g) und LFF Serien (DBP-Ölabsorption: 57 bis 113 cm³/100 g) (dies sind Handelsnamen; erhältlich von Mitsubishi Chemical Corporation).
Es ist für den Russ dieser Arten schwierig Leitfähigkeit zu erlangen, es sei denn er wird in einer gewissen Menge eingesetzt. Wenn man demzufolge nur den zweiten Russ als Leitungsvermittler einsetzt, ist der Gehalt an Russ der notwendig ist, um den gewünschte elektrischen Widerstand zu erhalten relativ groß und die Zunahme des elektrischen Widerstand aufgrund der Elektrifizierung bleibt hinreichend unter Kontrolle und die Gleichförmigkeit der Leitfähigkeit wird auch verbessert. Von diesem Gesichtspunkt aus kann der Russ vorzugsweise sauer sein, sodass er in größeren Mengen eingearbeitet werden kann. Demzufolge kann er in der vorliegenden Erfindung einen pH von 5 oder niedriger, vorzugsweise von 4 oder niedriger haben. Wenn er allerdings in einer zu großen Menge enthalten ist, wird ein Material für die Deckschicht so hart, dass es eine schlechte Elastizität aufweist und es schwierig macht das Trägerelement zu bedecken.
In der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Verwendung einer Kombination des ersten Russ und zweiten Russ, wegen des Ausgleiches der Beiden, im mittleren Widerstandsbereich (spezifischer Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ bis 1 × 10¹¹ Ω·cm) zu bleiben und hat es folglich ermöglicht ein leitendes Element zur Verfügung zu stellen, welches eine sehr guten Widerstandsstabilität aufweist.
Der Russ kann bevorzugt in einem Verhältnis des ersten Russ zum zweiten Russ von 1:1 bis 1:15 und besonders bevorzugt von 1:2 bis 1:10 verwendet werden.
Der Russ kann vorzugsweise auch mit einem Gesamtrussanteil von 5 bis 50 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt von 20 bis 40 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen des weiter unten beschriebenen Bindeharzes vermengt sein. Wenn weniger als 5 Gewichtsteile verwendet werden, dann kann das leitende Element eine ungleichförmige Leitfähigkeit aufweisen, die ein ungleichmäßiges Aufladen verursacht, oder einen so hohen elektrischen Widerstand aufweisen, dass das lichtempfindliche Element schwierig aufzuladen ist. Wenn mehr als 50 Gewichtsteile verwendet werden, kann das Gemisch eine so hohe Schmelzviskosität aufweisen, dass es unerwünschterweise dazu neigt, sich nur schwer zu einer Röhre formen zu lassen.
In der vorliegenden Erfindung bezieht sich die DBP-Ölabsorption auf eine DBP-Ölabsorption pro 100 g, bei der DBP zu Russ gegeben wird, und sie kann mittels Absorptionsmesser gemessen werden kann. Auch kann der pH durch Messung mit einem Glaselektroden-pH-Messer in einer Mischung aus Ruß und destilliertem Wasser bestimmt werden.
Die leitende Deckschicht der vorliegenden Erfindung enthält ein Bindeharz, das Duroplaste und Kautschuke enthalten kann.
Spezifischer angegeben kann das Bindeharz Duroplaste wie etwa Polyvinylchlorid, Polyethylen, chloriertes Polyethylen, Ethylen-Propylen Copolymer, Ethylen-Vinylacetat Copolymer, Ethylen-Ethylacrylat Copolymer, Ethylen-Methylacrylat Copolymer, Styrol-Butadien Copolymer, Polyurethan, Polyamidpolyethylen, Polypropylen, Polyester, Polyetter, Polyamid, Polycarbonat, Polyacetal, Acrylnitril-Butadien-Styrol Harz, Polystyrol, Polyphenylenoxid, Polyvinylacetat, Polyvinylidenfluorid und Polytetrafluorethylen, sowie Kautschuke wie etwa Epichlorhydrinkautschuk, Butylkautschuk, Nitrilkautschuk, Ethylen-Acrylat Kautschuk, Ethylentetrafluorid-Perfluoralkoxyethylen (PFA) Kautschuk, Ethylentetrafluorid-Propylenhexafluorid(FEP) Kautschuk, chlorierten Kautschuk und Siliconkautschuk enthalten.
Zum Bindeharz zugegebene Zusatzstoffe können je nach Anlass zusätzliche Leitungsvermittler, Alterungsschutzmittel, Weichmacher, Plastifizierer, Verstärkungsmittel und Füllstoffe enthalten. Als zusätzliche Leitungsvermittler kann man Graphit oder ein leitendes Metalloxid verwenden. Das leitende Metalloxid kann z.B. leitend-behandeltes Titanoxid und leitend-behandeltes Zinkoxid enthalten.
Die leitende Deckschicht kann durch Beschichten gebildet werden, und vorzugsweise durch Herstellung einer nahtlosen Röhre und Bedecken des Trägerelements mit der erhaltenen nahtlosen Röhre. Um die nahtlose Röhre herzustellen, muss das Bindeharz zuerst zusammen mit dem ersten Russ und dem zweiten Russ und allen nötigen Zusatzstoffen geknetet und anschließend das geknetete Produkt zu einem Granulat gemacht werden. Als nächstes kann das so erhaltene Granulat durch einen Extruder zu der nahtlosen Röhre geformt werden. Anschließend kann das Trägerelement mit der so geformten nahtlosen Röhre bedeckt und das leitende Element erhalten werden.
Um das Trägerelement mit der nahtlosen Röhre zu bedecken, kann die nahtlose Röhre mit einem größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des zu bedeckenden Trägerteils geformt werden und die nahtlose Röhre kann an das Trägerteil aufgebracht werden und anschließend mit physikalischen oder chemischen Mitteln geschrumpft werden, z.B. durch Hitze.
Alternativ kann die nahtlose Röhre mit einem kleineren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des zu bedeckenden Trägerelements geformt und die nahtlose Röhre mit physikalischen oder chemischen Mitteln gedehnt, z.B. Luft, und auf das Trägerelement aufgebracht werden.
Die Ausführungsform ist z.B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 10-228156 offenbart. Folglich kann die vorliegende Erfindung, bei der auch eine wie oben beschriebene für die Produktion geeignete nahtlose Röhre erhalten werden kann, ein leitendes Element mit sehr guten Eigenschaften zur Verfügung stellen.
Die nahtlose Röhre der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise, aber nicht ausschließlich darauf beschränkt, eine Dicke von 100 bis 600 μm haben. Es kann auch eine mehrschichtige coextrudierte Röhre ohne bestimmte Einschränkungen sein, wie in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 11-125952 offenbart. Im Falle der mehrschichtigen coextrudierten Röhre kann diese eine Deckschicht haben, die nicht dem Aufbau der vorliegenden Erfindung genügt. In der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Oberflächenschicht vorzugsweise den ersten und zweiten Russ enthalten, da hierdurch ein fehlerhaftes Aufladen effektiver vermieden werden kann. Der Aufbau, die Materialien und das Herstellungsverfahren für das in der vorliegenden Erfindung verwendete und mit der nahtlosen Röhre zu bedeckende Trägerelement, werden unten veranschaulicht.
Als Form davon kann man eine elastische Walze verwenden. Die Materialien dafür werden z.B. in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 1-211799 offenbart. Für ein leitendes Substrat sind Metalle wie etwa Eisen, Kupfer und rostfreier Stahl, Harze mit dispergiertem Kohlenstoff, und Harze mit dispergierten Metallen oder Metalloxiden verwendbar. Das Substrat kann die Form eines Stabes oder einer Platte haben, eines von diesen kann verwendet werden. Die elastische Walze kann zum Beispiel aufgebaut sein aus dem leitenden Substrat, einer darauf zur Verfügung gestellten elastischen Schicht und einer leitenden Schicht und/oder einer zusätzlichen darauf zur Verfügung gestellten Widerstandsschicht. Die elastische Schicht kann aus Kautschuk wie etwa Chloroprenkautschuk, Isoprenkautschuk, EPDM-Kautschuk, Polyurethankautschuk, Epoxidkautschuk oder Butylkautschuk, oder einem thermoplastischen Harz wie etwa Styrol-Butadien Copolymer, Polyurethan, Polyester oder Ethylen-Vinylacetat Copolymer geformt werden. In diese Kautschuk und Harz kann ein Leitungsvermittler wie etwa Kohlenstoff-, oder Metalle- oder Metalloxidteilchen eingearbeitet werden.
Die leitende Schicht kann z.B. eine metallisierte Folie sein oder durch Verwendung eines Harzes mit dispergierten leitenden Teilchen oder eines leitenden Harzes gebildet werden. Die metallisierten Folien können als spezielle Beispiele Folien enthalten, bei denen Aluminium, Indium, Nickel, Kupfer oder Eisen abgeschieden wurden. Das Harz mit dispergierten leitenden Teilchen kann z.B. Harze wie etwa Polyester, Vinylacetat-Vinylchlorid Copolymer und Polymethylmethacrylat enthalten, in die irgendeines der leitenden Teilchen wie etwa Kohlenstoff-, Aluminium-, Nickel- und Titanoxidteilchen dispergiert wurden. Das leitende Harz kann quartäre Ammoniumsalz-haltige Polymethylmethacrylate, Polyvinylanilin, Polyvinylpyrrol, Polydiacetylen und Polyethylenimin enthalten.
Die Widerstandsschicht kann aus einem leitenden Harz oder einem isolierenden Harz mit darin dispergierten leitenden Teilchen gebildet werden. Für das leitende Harz sind Harze wie etwa Ethylcellulose, Nitrocellulose, methoxymethyliertes Nylon, ethoxymethyliertes Nylon, copolymeres Nylon, Polyvinylhydrin und Casein verwendbar.
Das isolierende Harz, mit darin dispergierten leitenden Teilchen, kann z.B. isolierende Harze wie etwa Urethan, Polyester, Vinylacetat-Vinylchlorid Copolymer und Polymethylmethacrylat enthalten, in die irgendwelche leitenden Teilchen wie etwa Kohlenstoff-, Aluminium-, Indiumoxid- und Titanoxidteilchen in kleinen Mengen dispergiert wurden.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaute leitende Element, das Trägerelement und die nahtlose Röhre aufweisend, hat eine überlegene Produktionsstabilität und der mittlere Widerstandsbereich, dessen stabile Produktion schon immer als schwierig erachtet wurde, kann stabil hergestellt werden.
Ein Beispiel für den Aufbau des leitenden Elements 1' gemäß der vorliegenden Erfindung, wird in 1 gezeigt.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das leitende Substrat; 2, die elastische Schicht; und 3, die Deckschicht, in der das Bezugszeichen 3(i) die leitende Schicht, und 3(o) die leitende Deckschicht der vorliegenden Erfindung bezeichnet. In diesem Fall wird das leitende Substrat 1, die elastische Schicht 2 und die leitende Schicht 3(i) insgesamt als Trägerelement bezeichnet.
Es gibt keine bestimmten Einschränkungen für ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element, Belichtungseinrichtung, Entwicklungseinrichtung, Übertragungseinrichtung und Reinigungseinrichtung, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
2 veranschaulicht ein Beispiel für den Aufbau eines elektrophotographischen Geräts, dass mit einer Prozesskassette ausgestattet ist, welche das leitende Element der vorliegenden Erfindung als primäre Aufladungseinrichtung aufweist.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 13 das elektrophotographische lichtempfindliche Element, welches rotierend in Pfeilrichtung mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird. Das lichtempfindliche Element 13 wird an seiner Peripherie durch das als primäre Aufladungseinrichtung dienende leitende Element 1' der vorliegenden Erfindung gleichförmig elektrostatisch auf ein bestimmtes positives oder negatives Potential aufgeladen. Das so aufgeladene lichtempfindliche Element wird dann mit Licht 14, das aus einer Belichtungseinrichtung (nicht gezeigt) zur Schlitzbelichtung oder Laserstrahlabtastungsbelichtung ausgestrahlt wird, belichtet. Auf diesem Weg werden elektrostatische latente Bilder aufeinanderfolgend auf der Peripherie des lichtempfindlichen Elements 13 erzeugt.
Die so erzeugten elektrostatisch latenten Bilder werden aufeinanderfolgend mit einem Toner durch den Betrieb einer Entwicklungseinrichtung 15 entwickelt. Die resultierenden Toner-entwickelten Bilder werden dann nacheinander durch den Betrieb einer Übertragungseinrichtung 16 auf die Oberfläche eines Übertragungsmediums 17 übertragen, welches von einem Papierzufuhrabschnitt (nicht gezeigt) zwischen das lichtempfindliche Element 13 und der Übertragungseinrichtung 16 auf so eine Weise zugeführt wird, dass dies synchronisiert mit der Rotation des lichtempfindlichen Elements 13 verläuft.
Das Übertragungsmedium 17, auf das die Bilder übertragen wurden, wird von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements getrennt, in eine Bildfixierungseinrichtung 18 geführt, in der die Bilder fixiert werden, und dann aus dem Gerät als kopiertes Material (eine Kopie) ausgedruckt.
Die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 13, von der die Bilder übertragen wurden, wird zur Entfernung des nach der Übertragung verbliebenen Toners mittels einer Reinigungseinrichtung 19 gebracht. So wird das lichtempfindliche Element an seiner Oberfläche gereinigt und kann dann für die Erzeugung von Bildern wiederholt verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung kann das Gerät aus einer Kombination von mehreren fest eingebauten zu einer Prozesskassette verbundenen Baugruppen aufgebaut sein, aus den Bestandteilen wie etwa dem obigen elektrophotographischen lichtempfindlichen Element 13, dem leitenden Element 1', der Entwicklungseinrichtung 15 und der Reinigungseinrichtung 19, sodass die Prozesskassette abnehmbar an das Gehäuse des elektrophotographischen Geräts, wie etwa einem Kopiergerät oder einem Laserstrahldrucker, montiert werden kann. Zum Beispiel kann mindestens das leitende Element 1' zusammen mit dem lichtempfindlichen Element 13 in einer Kassette fest eingebaut sein, um so eine Prozesskassette 21 zu bilden, die durch eine Führungseinrichtung, welches an dem Gehäuse des Geräts zur Verfügung gestellt ist, wie etwa Schienen 20, abnehmbar auf das Gehäuse des Gerät montiert werden kann. Die vorliegende Erfindung wird unten durch Angabe genauer Arbeitsbeispiele detaillierter beschrieben. In den folgenden Arbeitsbeispielen wurde eine zweilagige coextrudierte Röhre (nahtlose Röhre) mit einem in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsnummer 11-125952 offenbarten Verfahren hergestellt. Mit der so hergestellten nahtlosen Röhre wurde eine um ein Substrat gebildete Schicht eines aufgeschäumten elastischen Materials bedeckt, um das leitende Element 1' herzustellen, wie in 1 gezeigt. Es ist aufgebaut aus einer Innenschicht, welche eine Schicht mit einem niedrigen Widerstand ist, und einer Außenschicht, welche die nahtlose Röhre gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
In den nachfolgenden Beispielen bezieht sich „Teil(e)" auf das Gewicht.
Beispiel 1
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 5 Teile KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g), 30 Teile SPECIAL BLACK 250 (DBP-Ölabsorption: 100 cm³/100 g; pH: 3,1), 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt.
Für das Material der inneren Röhrenschicht wurden 20 Teile KETJEN BLACK EC, 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Urethanelastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt.
Obige Granulate wurden mit Hilfe eines Zweischicht-Coextruder mit einer Ziehdüse mit einem Innendurchmesser von 16,5 mm und einem Punkt von 18,5 mm im Außendurchmesser stranggepresst, gefolgt von den Schritten Kalibrierung und Abkühlung, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Beispiel 2
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 10 Teile KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g), 20 Teile SPECIAL BLACK 550 (DBP-Ölabsorption: 47 cm³/100 g; pH: 2,8), 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt.
Die nachfolgende Prozedur aus Beispiel 1 wurde wiederholt, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Beispiel 3
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 10 Teile KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g), 30 Teile SPECIAL BLACK 4 (DBP-Ölabsorption: 230 cm³/100 g; pH: 3,0), 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt. Die nachfolgende Prozedur aus Beispiel 1 wurde wiederholt, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Beispiel 4
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 10 Teile PRINTEX XE-2 (DBP-Ölabsorption: 380 cm³/100 g), 20 Teile SPECIAL BLACK 250 (DBP-Ölabsorption: 46 cm³/100 g; pH: 3,1), 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt. Die nachfolgende Prozedur aus Beispiel 1 wurde wiederholt, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Vergleichsbeispiel 1
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 15 Teile KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g), 20 Teile leitendes Titanoxid, 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt. Unter Verwendung der gleichen Materialien für die Innenschicht der Röhre wie in Beispiel 1 wurde die nachfolgende Prozedur aus Beispiel 1 wiederholt, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Vergleichsbeispiel 2
Für das Material der äußeren Röhrenschicht wurden 10 Teile KETJEN BLACK EC (DBP-Ölabsorption: 360 cm³/100 g), 20 Teile TOHKA BLACK #4500 (DBP-Ölabsorption: 168 cm³/100 g; pH: 7), 10 Teile Magnesiumoxid und 1 Teil Calciumstearat zu 100 Teilen eines Styrol-Butadien Elastomers gegeben und die erhaltene Mischung bei 200°C für 15 Minuten mit Hilfe eines Druckkneters geknetet, gefolgt von einer Abkühlung und anschließender Pulverisierung. Anschließend wurde das pulverisierte Produkt mit Hilfe eines Granulatextruders zu einem Granulat geformt. Unter Verwendung der gleichen Materialien für die Innenschicht der Röhre wie in Beispiel 1 wurde die nachfolgende Prozedur aus Beispiel 1 wiederholt, um eine nahtlose Röhre mit einem Innendurchmesser von 11,1 mm, einer 100 μm dicken äußeren Schicht und einer 400 μm dicken inneren Schicht herzustellen.
Bei dem in 1 gezeigten leitenden Element (leitende Walze) 1', wird eine Welle 1 aus rostfreiem Stahl an seiner Außenseite mit einer Schicht 2 aus geschäumten elastischen Material bedeckt, dass aus einem leitenden elastischen Material gebildet wird. Diese Schicht 2 aus geschäumtem elastischem Material wird zusätzlich an der Außenseite mit obiger nahtloser Röhre bedeckt. Im Falle der in 1 gezeigten leitenden Walze ist diese aus einer inneren Schicht 3(i), welche die leitende Schicht mit niedrigem Widerstand ist, und einer äußeren Schicht 3(o), welche die nahtlose Röhre gemäß der vorliegenden Erfindung ist, aufgebaut. Diese Walze wurde in die in 2 gezeigte Prozesskassette eingebaut.
Um eine Bewertung jedweder Änderungen des elektrischen Widerstandes während des Gebrauchs bei der Elektrifizierung vorzunehmen, wurde die leitende Walze 1' nur 10 Stunden in einem Aufbau elektrifiziert, bei dem die Belichtungslampe 14, der Toner der Entwicklungseinrichtung 15, die Übertragungseinrichtung 16 und das Übertragungsmedium 17 entfernt wurden. Die angelegte Spannung war hier eine Impulsspannung, gebildet durch Überlagerung einer Gleichspannung von –670 V mit einer Wechselspannung mit einer Spitze-Spitze-Spannung von 2 kV und einer Frequenz von 1,3 kHz.
In diesem Zustand wurden der Widerstandswert des Anfangsstadiums und der Widerstandswert nach 10 stündigem Anlegen eines elektrischen Stromes gemessen. Der Widerstandswert wurde hier auf Grund von gemessenen elektrischen Strömen ermittelt, wenn die Walze mit einer rostfreien Stahltrommel mit einem Durchmesser von 30 mm in Kontakt gebracht und eine Gleichspannung von –200 V angelegt wurde, während die rostfreie Stahltrommel mit 30 U/min gedreht wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der unten gezeigten Tabelle 1 dargestellt. Wie aus den Ergebnissen ersichtlich, zeigten die Walzen, welche die Röhren der Vergleichsbeispiele 1 und 2 verwenden, ungefähr eine Erhöhung des Widerstandswertes im zweistelligen Bereich, wohingegen die Walzen, welche die Röhren der Beispiele 1 bis 4 verwenden, eine Erhöhung des Widerstandswertes nur im einstelligen Bereich oder weniger beibehielten.
TABELLE 1

Claims

Leitendes Element (1'), das in Berührung mit einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element (13) angeordnet und an welches eine Spannung angelegt werden soll; das leitende Element beinhaltet ein Trägerelement (1, 2, 3(i)) und eine auf dem Trägerelement vorgesehene leitende Deckschicht (3o); die leitende Deckschicht (3o) enthaltend beides, einen ersten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 500 cm³/100 g und einen zweiten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder kleiner und aufweisend einen pH von 5 oder niedriger.
Leitendes Element nach Anspruch 1, wobei der erste Russ eine DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 400 cm³/100 g hat.
Leitendes Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Russ eine DBP-Ölabsorption von 30 cm³/100 g bis 100 cm³/100 g hat.
Leitendes Element nach Anspruch 1, wobei die leitende Deckschicht (3o) ein Bindeharz enthält, und erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 5 Gewichtsteilen bis 50 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Leitendes Element nach Anspruch 4, wobei erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 20 Gewichtsteilen bis 40 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Leitendes Element nach Anspruch 1, wobei der erste Russ und der zweite Russ in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:15 im Gewichtsverhältnis sind.
Leitendes Element nach Anspruch 1, wobei die leitende Deckschicht (3o) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ Ω·cm bis 1 × 10¹¹ Ω·cm hat.
Prozesskassette enthaltend: ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element (13) und ein leitendes Element (1'), das in Berührung mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element (13) angeordnet und an welches eine Spannung angelegt werden soll; das elektrophotographische lichtempfindliche Element (13) und das leitende Element (1') sind fest eingebaut und abnehmbar am Körper eines bilderzeugenden Gerätes montiert; und das leitende Element beinhaltet ein Trägerelement (1, 2, 3(i)) und eine auf dem Trägerelement vorgesehene leitende Deckschicht (3o); die leitende Deckschicht (3o) enthaltend beides, einen ersten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 500 cm³/100 g und einen zweiten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder kleiner und aufweisend einen pH von 5 oder niedriger.
Prozesskassette nach Anspruch 8, wobei der erste Russ eine DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 400 cm³/100 g hat.
Prozesskassette nach Anspruch 8 oder 9, wobei der zweite Russ eine DBP-Ölabsorption von 30 cm³/100 g bis 100 cm³/100 g hat.
Prozesskassette nach Anspruch 8, wobei die leitende Deckschicht (3o) ein Bindeharz enthält, und erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 5 Gewichtsteilen bis 50 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Prozesskassette nach Anspruch 11, wobei erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 20 Gewichtsteilen bis 40 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Prozesskassette nach Anspruch 8, wobei der erste Russ und der zweite Russ in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:15 im Gewichtsverhältnis sind.
Prozesskassette nach Anspruch 8, wobei die leitende Deckschicht (3o) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ Ω·cm bis 1 × 10¹¹ Ω·cm hat.
Elektrophotographisches Gerät enthaltend: einem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element (13) und einem leitenden Element (1'), welches in Berührung mit dem elektrophotographischen lichtempfindlichen Element (13) angeordnet und an welches eine Spannung angelegt werden soll; das leitende Element beinhaltet ein Trägerelement (1, 2, 3(i)) und eine auf dem Trägerelement vorgesehene leitende Deckschicht (3o); die leitende Deckschicht (3o) enthaltend beides, einen ersten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 500 cm³/100 g und einen zweiten Russ mit einer DBP-Ölabsorption von 250 cm³/100 g oder kleiner und aufweisend einen pH von 5 oder niedriger.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der erste Russ eine DBP-Ölabsorption von 300 cm³/100 g bis 400 cm³/100 g hat.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 15 oder 16, wobei der zweite Russ eine DBP-Ölabsorption von 30 cm³/100 g bis 100 cm³/100 g hat.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 15, wobei die leitende Deckschicht (3o) ein Bindeharz enthält und erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 5 Gewichtsteilen bis 50 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 18, wobei erster Russ und zweiter Russ insgesamt zu 20 Gewichtsteilen bis 40 Gewichtsteilen enthalten sind, basierend auf 100 Gewichtsteile des Bindeharzes.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 15, wobei der erste Russ und der zweite Russ in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:15 im Gewichtsverhältnis sind.
Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 15, wobei die leitende Deckschicht (3o) einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 × 10⁴ Ω·cm bis 1 × 10¹¹ Ω·cm hat.