DE69313245T2

DE69313245T2 - Tonerführungsrolle für Bilderzeugungsprozess und Apparat, der damit verwendet wird

Info

Publication number: DE69313245T2
Application number: DE69313245T
Authority: DE
Inventors: Koichi Kudoh; Eiichi Sakai; Yoshiaki Takei
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1992-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2013-11-10
Also published as: US5349426A; EP0597444A1; DE69313245D1; JPH06195004A; EP0597444B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Reinigungseinrichtung für einen elektrophotographischen Kopierer oder Drucker sowie ein Bilderzeugungsverfahren und ein(e) Bilderzeugungsvorrichtung bzw. -gerät, die jeweils die Reinigungseinrichtung verwenden.
Derzeit wird in der Elektrophotographie auf der Grundlage des Carlson-Prozesses ein Bild auf folgende Weise erzeugt: Auf die Oberfläche eines bilderzeugenden Elements bzw. Bilderzeugungselements wird eine gleichmäßige Ladung aufgebracht; durch bildgerechte Belichtung wird ein elektrostatisches Latentbild erzeugt; durch Entwickeln des Latentbildes wird ein Tonerbild erzeugt; und das tonerbild wird auf ein Bildübertragungselement übertragen und darauf fixiert.
Nach der Bildübertragung wird das Bilderzeugungselement mit Hilfe einer Reinigungseinrichtung gereinigt und dann über eine lange Zeit hinweg wiederholt benutzt. Der Reinigungsschritt muß dabei unweigerlich sowohl eine Reinigungsfunktion, bei welcher auf einem Bilderzeugungselement verbleibender Toner (Resttoner) durch eine Reinigungseinrichtung, wie eine Reinigungsklinge oder -rakel, effektiv abgestreift wird, als auch eine Tonersammelfunktion, bei der (durch Reinigung) entfernter Toner mit Hilfe einer Sammeleinrichtung, wie einer Reinigungsrolle, zugig oder gleichmäßig an der Außenseite eines Bilderzeugungsbereichs gesammelt wird, beinhalten. Wenn die beiden Funktionen zufriedenstellend realisiert werden, kann ein ausgezeichneter Reinigungsvorgang durchgeführt werden.
Gemäß von den Erfindern über mehrere Jahre hinweg durchgeführten Untersuchungen muß eine Tonerleitrolle den folgenden speziellen Anforderungen, um die Funktionen vollständig zu erfüllen, genügen:
Insbesondere muß sie den nachstehenden Anforderungen genügen:
(1) Eine Leitrolle selbst besitzt große Haltbarkeit, hohe mechanische Abriebbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber den Wirkungen eines Aktivators, wie durch Entladung erzeugtes Ozon, weil die Rolle vergleichsweise nahe an einer Koronaentladungselektrode angeordnet ist.
(2) Wenn die Rolle durch Kopplung derselben mit der Rotation eines Bilderzeugungselements in Drehung versetzt (mitgedreht) wird, kann die Rolle ohne Schlupf bzw. Abweichung von der Rotation am Bilderzeugungselement abrollen, wobei keine fehlerhafte Rotation auftritt, auch wenn die Rolle zwangsweise in Drehung versetzt (mitgenommen) wird.
(3) Vom Bilderzeugungselement abgestreifter Toner haftet an der Leitrollenoberfläche an, so daß der Toner zügig bzw. gleichmäßig transportiert werden kann; die Rolle besitzt augezeichnete Tonertransportfähigkeit und Trennfähigkeit des anhaftenden Toners von der Rolle, weil der anhaftende Toner durch einen Abstreifer gleichmäßig gesammelt werden soll.
(4) Die Leitrollenoberfläche besitzt zweckmäßige Elastizität und wird spaltfrei in innige Berührung mit der Oberfläche des Bilderzeugungselements gebracht, so daß die Rolle ohne jedes Verstreuen von Toner in Drehung versetzbar ist.
(5) Bei der Drehung der Leitrolle kann (darf) die Oberfläche des Bilderzeugungselements weder Abrieb noch Beschädigung erleiden; und
(6) In einem Bildübertragungsschritt soll die Rolle wirksam Papierstaub entfernen können.
Für die Techniken, nach denen von der Oberfläche eines Bilderzeugungselements durch eine Reinigungseinrichtung, wie eine Reinigungsklinge und eine elastische Rolle, abgestreifter Toner mittels der genannten elastischen Rolle gesammelt bzw. abgenommen wird, finden sich einige entsprechende Vorschläge in den offengelegten JP-Patentveröffentlichungen (im folgenden als JP-OPI-Veröffentlichung(en) bezeichnet) Nr. 60-107675/1985, 61-67073/1986 und 1-267679/1989, nach denen eine elastische Rolle, bestehend aus einem Schaumstoff, wie Urethangummi, Chloroprengummi, Silikongummi und Schwamm, sowohl als Reinigungseinrichtung zusammen mit einer Reinigungsklinge als auch als Tonerleitrolle dient; diese elastische Rolle wird dadurch in Drehung versetzt, daß sie in Andruckberührung mit einem Bilderzeugungselement gebracht wird, so daß der entfernte (cleaned up), durch die Reinigungseinrichtung abgestreifte Toner zum Haften an der Leitrolle gebracht und dann durch diese zu einer Tonersammeleinheit transportiert wird.
Für den genannten Schaumstoff, wie Schwamm, gilt hierbei, daß er eine Porengröße von nicht kleiner als 100 µm aufweist und sich ziemlich deutlich von den offenzelligen zellulären Materialien gemäß der Erfindung unterscheidet.
Die in den obengenannten Patentveröffentlichungen beschriebenen Leitrollen vermogen jedoch nicht allen Anforderungen (1) bis (6) zu genügen. Beim derzeitigen Stand (der Technik), nach dem neuerdings für Kopiergeräte ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb und eine hohe Bildgüte gefordert werden, konnte den meisten der oben angegebenen Anforderungen nicht entsprochen werden, und Verbesserungen der Leitrolle sind ebenfalls dringend nötig geworden.
Beispielsweise schlägt die offengelegte JP-Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 57-172470/1982 eine elastische Rolle, bei welcher zumindest die Oberfläche aus einem offenzelligen zellulären Material besteht, zur Verwendung als eine Reinigungseinrichtung anstelle der obengenannten Reinigungsklinge für ein Kopiergerät vor. Dabei wird abgestreifter Toner mittels eines Sauggebläses gesammelt.
Die darin beschriebene elastische Rolle ist strenggenommen eine Reinigungseinrichtung für ein Bilderzeugungselement, wobei Resttoner bei hoher Rotationsgeschwindigkeit abgestreift werden soll. Es ist daher schwierig, ein bestimmtes zelluläres Material zu wählen, um der Anforderung zu genügen. Dabei bestehen einige Probleme, daß (nämlich) die Maße einer Reinigungseinheit deutlich größer werden als bei den anderen Bilderzeugungsgeräten, daß Geräusch erzeugt wird und daß eine Reinigungswirkung im Vergleich zu einer Reinigungsklinge eher unzufriedenstellend wird.
Die US-A-3 871 762 ofenbart eine Reinigungsanordnung zum Entfernen von Resttoner von einem Photorezeptor, umfassend ein Gehäuse mit einer Speicherkammer für entfernte Tonerteilchen. Eine Reinigungsvorrichtung (z.B. Klinge bzw. Rakel) ist im Gehäuse angeordnet, dessen Seitenkante dichtend am Photorezeptor anliegen. Das Gehäuse ist für Winkelbewegung um eine quer zum Gehäuse verlaufende Lagerachse aufgehängt oder gelagert und in seiner Betriebsstellung so vorbelastet, daß seine Seitenkanten an der Photorezeptoroberfläche angreifen. Die Reinigungsvorrichtung ist so angeordnet, daß sie durch von der Gehäusevorbelastung unabhangige Mittel in Anlage gegen den Photorezeptor vorbelastbar ist.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Tonerführungswalze bzw. -leitrolle, durch welche mittels einer Reinigungsklinge abgestreifter Toner effizient und vollständig zum Anhaften gebracht und dann zu einem Sammelelement transportiert wird.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Tonerreinigungs- bzw. -abstreifvorrichtung, eines Bilderzeugungsverfahrens und einer (eines) Bilderzeugungsvorrichtung bzw. -geräts, bei denen jeweils eine Tonerreinigungs-, d.h. -abstreifeigenschaft in einem Vorgang der wiederholten Erzeugung von Bildern ausgezeichnet ist und insbesondere ein Bild nicht durch die durch eine Tonerleitrolle beschädigte Oberfläche eines Bilderzeugungselements beeinträchtigt wird, so daß stabil bzw. zuverlässig ein Bild einer hohen Güte gewonnen werden kann.

ABRISS DER ERFINDUNG

Die Lösung der obigen Aufgaben der Erfindung gelingt mit einem Bilderzeugungsgerät zur Ausbildung eines Tonerbildes auf einem Aufzeichnungsblatt, umfassend:
einen Photorezeptor (1) zum Festhalten des Tonerbildes;
eine Einrichtung (2) zur Erzeugung eines Latentbildes auf dem Photorezeptor;
eine Einrichtung (4) zum Entwickeln des Latentbildes mit einem Toner dergestalt, daß das Tonerbild auf der Oberfläche des Photorezeptors (1) entsteht;
eine Einrichtung zur übertragung des Tonerbildes von der Photorezeptoroberfläche auf das Aufzeichnungsblatt;
eine Einrichtung (9a, 26) zum Abstreifen von Resttoner auf der Photorezeptoroberfläche nach Übertragung des Tonerbildes von der Oberfläche auf das Aufzeichnungsblatt;
eine Einrichtung (9d, 23) zum Sammeln des Resttoners;
eine Tonerleitrolleneinheit (9b, 31) zur Förderung des Resttoners von der Abstreifeinrichtung (9a, 26) zu der Sammeleinrichtung (9d, 23),
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tonerleitrolleneinheit (9b, 31) gegen die Oberfläche des Photorezeptors (1) gedrückt wird und die Tonerleitrolleneinheit (9b, 31) eine aus einem offenzelligen zellulären Material einer Porengröße zwischen 1 µm und 50 µm bestehende Oberfläche aufweist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels der Tonerführungswalze bzw. Tonerleitrolle gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Bilderzeugungsgeräts gemäß der Erfindung,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines Beispiels der Reinigungsvorrichtungen mit jeweils einer Leitwalze gemäß der Erfindung,
Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung eines anderen Beispiels der Reinigungsvorrichtungen gemäß der Erfindung,
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Beispiels der Reinigungsvorrichtungen gemäß der Erfindung und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Beispiels der Schichtanordnungen eines Photorezeptors gemäß der Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Nach einer erfolgten Bildübertragung wird am Bilderzeugungselement haftender restlicher Toner, d.h. Resttoner, mittels einer Reinigungseinrichtung, insbesondere einer an der Stromabseite der Rotationsrichtung des Bilderzeugungselements vorgesehenen Reinigungsklinge, abgestreift und entfernt (cleaned up); die erfindungsgemäße Tonerleitrolle (oder -abnahmerolle) ist dabei ausgelegt, den abgestreiften und entfernten Toner unter Anhaftung (an ihr) zu einem Tonersammelelement zu transportieren, damit der transportierte toner gleichmäßig gesammelt werden kann. Wie oben beschrieben, muß daher die Leitrolle bestimmte Eigenschaften aufweisen, wie Mitdrehbarkeit mit dem Bilderzeugungselement, Haftfähigkeit für den entfernten Toner sowie Transportfähigkeit für ihn und auch Toner-Trennbarkeit und eine zweckmäßige Elastizität.
Um erfindungsgemäß die genannten Eigenschaften zu erreichen, wird eine Leitrolle verwendet, bei welcher zumindest die Oberfläche aus einem offenzelligen zellulären Material einer bestimmten Porengröße besteht. Das offenzellige zelluläre Material besteht hauptsächlich aus einem makromolekularen Material bzw. Stoff, wiepolyurethan, Chloropren, Nitril-Butadien und Silikon. Verwendbar ist auch ein makromolekulares Material, wie Polyvinylchlorid, Polyethylen und Fluorharz. Für die erfindungsgemäße Tonerleitrolle wird jedoch vorzugsweise Polyurethan verwendet.
Das Verfahren zur Herstellung des offenzelligen zellulären Materials ist z.B. in der Jp-OPI-Veröffentlichung Nr. 58- 189242/1983 beschrieben.
Die Herstellung des offenzelligen zellulären Materials geschieht wie folgt: Ein makromolekulares Polymer wie Polyurethan wird in einem organischen Lösungsmittel gelöst. Der erhaltenen Lösung wird ein zelluläres Material wie Polyvinylalkohol, Alginsäure und Calciumsulfat zugesetzt. Dieses Gemisch wird gerührt und dann entschäumt. Die so erhaltene Lösung wird in ein Schaumgefäß gegossen und dann zum Geheren während einer langen Zeit in ein W:rmebad einer Temperatur von etwa 50ºC getaucht. Das dann erhaltene Gel wird (aus dem Gefäß) entnommen, und das zelluläre Material wird herausgelöst, erwärmt und dann getrocknet. Auf diese Weise wird ein zelluläres Material mit einer Vielzahl von durchgehenden Poren gebildet, so daß eine Tonerleitrolle mit eindeutig ausgezeichneten Eigenschaften, wie Abriebbeständigkeit, Tonertrennbarkeit, Tonertransportfähigkeit, Andruck- Mitdrehbarkeit mit einem Photorezeptor, Elastizität und Papierstaub-Beseitigungseigenschaft, bereitgestellt werden kann.
Im Gegensatz zu obigem besteht das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines geschlossenzelligen zellulären Materials darin, z.B. einer Polyol- oder Isocyanatverbindung einen Reaktionsbeschleuniger und einen Schaumsteuerstoff zuzusetzen und das Material zu rühren und auf zuschäumen, so daß das auf geschäumte Material bzw. der Schaumstoff bei entsprechender Erwärmung hergestellt wird. Daher (dabei) werden mehrere geschlossenzellige zelluläre Materialien miteinander integriert.
Der vorliegend benutzte Ausdruck "geschlossenzelliges zelluläres Material" soll nicht auf Material mit ziemlich unabhängigen Poren beschränkt sein, sondern auch Materialien mit durchgehenden Poren umfassen. Die meisten geschlossenzelligen zellulären Materialien umfassen jeweils unabhängige, voneinander getrennte (dinstinguished) Poren, wobei deren Porengröße vergleichsweise größer ist. Das Verfahren zur Herstellung der geschlossenzelligen zellulären Materialien ist gemäß der obigen Beschreibung weitgehend andersartig.
Ein solches geschlossenzelliges zelluläres Material, wie oben angegeben, besitzt Elastizität, so daß es als ein Polster oder Puffer fungiert, doch sind seine Abriebbeständig keit, Tonertrennbarkeit, Tonertransportfähigkeit, Andruck Mitdrehbarkeit mit einem Photorezeptor und Papierstaub-Beseitigungseigenschaft mangelhaft und seine Flexibilität nicht zufriedenstellend. Zur Gewährleistung zufriedenstellender Flexibilität bei einem geschlossenzelligen zellulären Material müssen dessen Poren größer ausgebildet werden. Dabei ergibt sich ein Problem, daß die verschiedenen Eigenschaften des zellulären Materials für seine Verwendung als Tonerleitrolle unzufriedenstellend werden, daß seine Haltbarkeit beeinträchtigt ist und daß zusätzlich die Poren mit Toner gefüllt (zugesetzt) werden, so daß auch nach dem Abstreifen von Resttoner von der Oberfläche einer Rolle bzw. Walze mittels eines Abstreifers die Rolle oder Walze mit in den Poren enthaltenem Toner in Abwärtsrichtung rotiert und dabei der Toner in das Innere eines Kopiergeräts hineinfällt und dieses verschmutzt.
Erfindungsgemäß können die angegebenen Probleme durch Verwendung eines offenzelligen zellulären Materials mit einer Vielzahl feiner Poren einer bestimmten Porengröße ausgeräumt werden, welches Material bezüglich Flexibilität, verschiedener Eigenschaften und Haltbarkeit hervorragend ist; damit kann gleichzeitig eine Tonerleitrolle einer hervorragenden Eignung bereitgestellt werden.
Bezüglich der von einem offenzelligen zellulären Material einer bestimmten Porengröße, das für eine erfindungsgemäße Tonerleitrolle verwendbar ist, geforderten Eigenschaften liegt die Porengröße des zellulären Materials im Berich von 1 - 50 µm, vorzugsweise 5 - 20 µm. Wenn seine Porengröße unter 1 µm liegt, ist die Flexibilität der Tonerleitrolle herabgesetzt und werden die Kosten für das zelluläre Material zu hoch. Wenn seine Porengröße mehr als 50 µm beträgt, kann auch die Haltbarkeit der Rolle beeinträchtigt sein, und die Poren werden mit dem Toner gefüllt, so daß eine zu starke Tonerverstreuung auftritt. Insbesondere beträgt die Porengröße des gewöhnlichen Schwammstoffs mehr als 100 µm; ein solches Material ist wegen der geschilderten Mängel für die Tonerleitrolle der Bilderzeugungsvorrichtung nicht verwendbar.
Die Porosität des zellulären Materials liegt im Bereich von 50 - 90%, vorzugsweise 60 - 80%. Wenn seine Porosität geringer ist als 50%, ist seine Elastizität herabgesetzt und wird das zelluläre Material zu hart, so daß ein Bilderzeugungselement beschädigt werdenne kann und sich das zelluläre Material kaum oder schwer herstellen läßt. Wenn seine Porosität mehr als 90% beträgt, wird sein Deformationsgrad groß; bei längerer Lagerung unter Druck entsteht eine Dauerverformung, und bei der Rotation der Rolle kann Toner zu stark verstreut werden. Ferner kann auch die Haltbarkeit der Rolle beeinträchtigt sein.
Das spezifische Gewicht (diewichte) des Materials soll im Bereich von 0,1 - 0,4, vorzugsweise 0,15 - 0,38 liegen. Wenn es (sie) niedriger ist als 0,1, können sich eine große Deformation, eine Dauerverformung und eine mangelhafte Haltbarkeit ergeben. Ist das spezifische Gewicht höher als 0,4, so kann die Elastizität mangelhaft werden und auch die Härte zunehmen, so daß ein Bilderzeugungselement beschädigt werden kann.
Die Asuka-C-Härte des Materials soll im Bereich von 15 - 50, vorzugsweise 20 - 45 liegen. Wenn die Asuka-C-Härte unter 15 liegt, kann die Leitrolle so weich werden bzw. sein, daß eine unregelmäßige Rotation auftreten, ein Abstreifer den Toner nicht zufriedenstellend abstreifen und die Haltbarkeit beeinträchtigt sein kann. Eine Härte von mehr als so ist so groß, daß ein Bilderzeugungselement unter Verkürzung seiner Betriebslebensdauer bzw. Standzeit beschädigt werden kann.
Die Asuka-C-Härte wird nach dem Asuka-C-Test gemessen; dieer wird gemäß Fig. 7 mit dem nach den Spezifikationen gemäß Tabelle A eingestellten Meßerät ausgeführt. für den Test wird jedoch das Meßgerät am Meßobjekt angeetzt, bis sich dieses mit der Druckfläche in Berührunggn befindet, worauf die Zeigerstellung abgelesen wird.
Da die Drucknadel des Meßgeräts um 2,54 mm über die Druckfläche vorsteht, wird die Nadel, wenn das Meßobjekt eine Elastizität nicht unter der maximalen Elastizität für den Test besitzt, durch das Meßobjekt vollständig in das Meßgerät hineingedrückt, so daß der Zeiger 1000 anzeigt. Anderenfalls zeigt der Zeiger die Härte des Meßobjekts entsprechend dessen Elastizität mit einer Zahl zwischen 0 0 und 1000 an. TABELLE A
Bei einem für eine erfindungsgemäße Tonerleitrolle verwendbaren offenzelligen zellulären Material soll(te) die Porengröße zur Angabe seiner Eigenschaften in Übereinstimmung mit der Vorschrift nach (japanisher Industrienorm) JIS K6402 gemessen werden. Die Porositt ist als Prozentsatz eines Porenvolumens zum Gesamtvolumen des zellulären Materials zu bestimmen, wobei ihr Meßwert nach folgender Formel umgerechnet wird:
(%) = (W&sub1;-W&sub2;)/(W&sub1;-W&sub3;) x 100
Darin bedeuten:
W&sub1; Gewicht des zellulären Materials bei Absorption von Wasser;
W&sub2; Gewicht des zellulären Materials im Trockenzustand;
W&sub3; Gewicht des zellulären Materials, wenn es in Wasser eingetaucht ist oder wird.
Das spezifische Gewicht eines offenzelligen zellulären Materials ist in Übereinstimmung mit der Vorschrift nach ASTM D- 2406 zu bestimmen. (Das spezifische Gewicht ist hierbei durch ein scheinbares spezifisches Gewicht repräsentiert).
Bei einer Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung sind eine Reinigungsklinge einer derart einfachen Ausgestaltung, wie oben angegeben, und mit ausgezeichneter Reinigungseigenschaft bzw. -fähigkeit sowie eine Tonerleitrolle aus einem offenzelligen zellulären Material und mit besonders guter Tonerleit- oder -überführungseigenschaft in einem Körper integriert. Infolgedessen kann die Reinigungsvorrichtung kompakt gebaut sein und können auch eine zufriedenstellende Reinigungsfunktion und eine Tonersammelfunktion erreicht werden, so daß bei wiederholter Bilderzeugung über einen langen Zeitraum hinweg zuverlässig Bilder hoher Güte gewährleistet werden können.
Ein Beispiel der erfindungsgemäß bevorzugten Tonerleitrollen ist in Fig. 1(a) dargestellt, in welcher mit a ein(e) Kernstab bzw. eine Achse und mit b ein Rollenelement aus einem offenzelligen zellulären Material bezeichnet sind.
Die Fig. 2, 3, 4 und 5 bezeichnen jeweils ein Beispiel eines Bilderzeugungsgeräts mit einer Reinigungsvorrichtung, in welcher eine Reinigungsklinge oder -rakel und die oben erwähnte, erfindungsgemäße Leitrolle in ein Gehäuse eingebaut sind.
Fig. 2 zeigt im Querschnitt ein Bilderzeugungsgerät mit einem Photorezeptor 1 als Bilderzeugungselement, dem durch eine Aufladeeinheit 2 eine gleichmäßige Ladung aufgeprägt wird, so daß durch bildgerechte Belichtung (3) ein elektrostatisches Latentbild erzeugt werden kann, das dann durch eine Entwicklungseinheit 4 zu einem Tonerbild entwickelt wird. Wie erforderlich, wird das Tonerbild dann durch eine Vor-Übertragung-Belichtungslampe 5 für die Übertragung vorbereitet und hierauf auf ein von einer Papierzuführvorrichtung gefördertes Bildübertragungspapier(blatt) P übertragen. Das Papier mit dem darauf übertragenen Bild wird vom Photorezeptor getrennt und sodann durch ein Transportelement zu einer Fixiervorrichtung 11 transportiert, in welcher das Bild auf dem Papier fixiert wird. Andererseits wird der Photorezeptor nach der Bildübertragung durch die Klinge 9a der Reinigungsvorrichtung 9 gereinigt.
Der abgestreifte bzw. entfernte (cleaned up) Toner wird zum Anhaften an einer erfindungsgemäßen Tonerleitrolle 9b gebracht und hierauf durch letztere transportiert, um hierauf mittels eines Abstreifers 9c in einem Sammelelement 9d gesammelt zu werden.
Der in das Bilderzeugungsgerät eingebaute Photorezeptor 1 kann ein anorganischer Photorezeptor mit einer anorganischen Photoleiterschicht, etwa einer solchen aus Selen und amorphem Silicium, auf einer leitfähigen Trommel aus z.B. Metall und vorzugsweise ein mit einer organischen Photoleiterschicht versehener organischer Photorezeptor sein. Im Falle eines organischen Photorezeptors kommen die Wirkungen einer Tonerleitrolle, deren Oberfläche aus dem genannten offenzelligen zellulären Material gemäß der Erfindung besteht, besonders deutlich zum Tragen. Obgleich eine Photorezeptorschicht vergleichsweise weich ist, kann der abgestreifte bzw. entfernte Toner ohne Abrieb oder Beschädigung an dieser Schicht gleichmäßig transportiert und gesammelt (aufgefangen) werden.
Ein Beispiel der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtungen ist im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. Dabei ist eine Tonerleitrolle 31, bei welcher zumindest die Oberfläche aus einem offenzelligen zellulären Material gemäß der Erfindung besteht, in ein an einem Rahmenelement 33 einer Rollenaufnahmeeinheit 30 angebrachtes Reinigergehäuse 25 eingebaut, und sie wird bzw. ist mit der Mantelfläche der Photorezeptortrommel 20 in Berührung gebracht, so daß die Rolle 31 dadurch für Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn mit genommen wird.
Das Rahmenelement 33 weist zwei Seitenwandelemente 33a in symmetrischen Querpositionen auf. Die Rolle 31 ist drehbar gelagert und gleichzeitig für Bewegung in Richtung auf die Mantelfläche der Photorezeptortrommel 20 geführt, indem Lager 34, die von der Außenseite her auf an den linken und rechten Enden der Leitrolle 31 vorgesehene Tragachsen 31 aufgesetzt sind, jeweils in Langlöcher 33b eingesetzt sind.
Bei den Lagern 34 ragen Abschnitte über die Seitenwandelemente 33a nach außen und bilden am Außenumfang einen Flansch mit einer halbkreisförmigen Nut. Jedes bzw. ein Ende (je) einer Zugfeder 35 ist an einem Vorsprung 33c an der Vorderkante jedes Seitenwandelements 33a befestigt, und die Zugfeder 35 ist gewickelt bzw. gespannt, um die Leitrolle 31 längs des (jeweiligen) Langlochs 33b vorzubelasten. Mit Hilfe des Lagers 34 und der Torsionsfeder 35 kann die Leitrolle 31 an den linken und rechten Enden in einem gut ausgeglichenen und symmetrischen Zustand vorbelastet (energized) sein.
Das Rahmenelement 33 weist ferner an der Hinterkante einen Biegungsabschnitt 33d auf, an dem ein Abstreifer 32 befestigbar ist. Wenn das Rahmenelement 33 in den später beschriebenen Vorgängen am Reinigergehäuse 25 angebracht ist, ist die Umfangs- bzw. Mantelfläche der Leitrolle 31 so positioniert, daß sie durch die Mantelfläche der Photorezeptortrommel 20 zurück bzw. in Rückwärtsrichtung gedrückt wird, wobei die Vorderkante des Abstreifers 32 in Form einer elastischen Platte, z.B. einer SUS-Platte (d.h. Platte aus nichtrostendem Stahl der Sorte SUS), einer Phosphorbronzeplatte und (oder) einer Mylar platte, unter einem solchen Winkel angeordnet ist, daß diese Vorderkante unter einer spezifischen Belastung, ohne die Rotation der Leitrolle 31 zu behindern, mit der Mantelfläche der Leitrolle 31 in Andruckberührung stehen kann.
Auf oben beschriebene Weise wird bzw. ist die Rolle 31 mit dem Photorezeptor 20 in Andruckberührung gebracht, und sie wird durch diesen für Drehung angetrieben (d.h. mitgedreht). Die Reinigungsklinge 26 kann durch einen an der Stromabseite der Rollendrehung angeordneten Nocken 27 an die Photorezeptortrommel 20 angedrückt und von ihr getrennt werden. Durch die Reinigungsklinge 26 abgestreifter Toner wird zum Anhaften an der Rolle 31 gebracht und dann von letzterer durch den Abstreifer 32 abgestreift, um schließlich zum Tonersammelelement 23 transportiert (überführt) zu werden. Die Reinigungsklinge 26 kann durch Drehen der Welle bzw. des Nockens 27 gegen die Spannung der Feder 28 in Andruckberührung mit der Photorezeptortrommel 20 gebracht und auch von ihr getrennt (abgehoben) werden.
Dabei wird die Tonerleitrolle 31 mit der Photorezeptortrom mel 20 mit einer linearen Belastung bzw. Kraft im Bereich von 0,5 - 50 g/cm in Andruckberührung gebracht und aufgrund dieser Andruckberührung mit einer Spalt- bzw. Kontaktbreite (nip width) im Bereich von 0,5 - 4,0 mm mit der Photorezeptortrommel mitgedreht, so daß der durch die Reinigungsklinge 26 abgestreifte und entfernte Toner an die Tonerleitrolle 31 angetragen und durch diese transportiert wird, worauf der Toner durch den Abstreifer 32 ohne weiteres abgestreift und zum Tonersammelelement 23 abgeworfen (collected) wird. Die Tonerleitrolle 31 kann den abgestreiften bzw. entfernten Toner gleichmäßig sammeln bzw. aufnehmen und dabei auch wirksam Papierstaub entfernen.
Ein anderes Beispiel der Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand von Fig. 5 im einzelnen beschrieben, in welcher mit 20 eine in der Pfeilrichtung rotierende organische Photorezeptortrommel und mit 24 die Reinigungsvorrichtung bezeichnet ist. In einem Gehäuse 25 sind die beiden folgenden Elemente kompakt zu einer Einheit integriert, nämlich eine Reinigungsklinge 26 zum Abstreifen von Resttoner von einem Photorezeptor und eine Tonerleitrolle (oder Tonerabnahmerolle) 31 zum Leiten des durch Abstreifen entfernten Toners zu einem Tonersammelelement 32*.
Halter 65 für die Klinge 26 und die Tonerleitrolle 31 sind jeweils auf Achsen 76 und 71 an den beiden Enden eines Arms 72 gelagert, der auf einer Achse 73 drehbar ist. Die beiden Elemente sind so angeordnet, daß sie unter der Sapnnung einer mit der Achse 76 verbundenen Zugfeder 28 gleichzeitig in Andruckberührung mit einer Photorezeptoroberfläche gebracht werden. Die Leitrolle 31 ist auf der Achse 71 mittels eines Kugellagers gelagert, so daß der Arm 72 die Drehung der Leitrolle 31 nicht behindern kann.
Die Leitrolle 31 wird durch einen Abstreifer 32, der an einem an der Unterseite in das Gehäuse 25 hineinragenden Abstreifertragelement 77 befestigt ist, abgestreift, wodurch auf der Leitrolle 31 befindlicher (bei der Reinigung) entfernter Toner im Tonersammelelement 23* gesammelt bzw. in dieses abgeworfen wird.
Die Leitrolle 31 umfaßt ein die Struktur gemäß Fig. 1(a) aufweisendes, offenzelliges zelluläres Material mit ausgezeichneter Sammel- oder Aufnahmeeigenschaft für entfernten Toner.
Als Tonerleitrolle, die unter den Tonerleitrollen mit der oben beschriebenen Ausgestaltung speziell ausgewählt ist, wird mit dieser Erfindung eine in Fig. 1(b) gezeigte leitfähige Tonerleitrolle vorgeschlagen. Die Anordnung nach Fig. *vermutlich 621(b) umfaßt ein Rollenelement b aus einem offenzelligen zellulären Material, das am Außenumfang eines (einer) Kernstabs bzw. Achse a angeordnet ist, und ein im Rollenelement b dispergiertes leitfähiges Element bzw. Material. Leitfähige Materialien (members) sind z.B. leitfähiger Ruß, ein Metallpulver und ein Metalloxidpulver. Bevorzugt wird leitfähiger Ruß verwendet, z.B. KETJEN BLACK EC und KETJEN BLACK ECD J- 600, hergestellt von der Firma Lion Co. OR Ketjen Black International Co., Vulcan XC-72 und Black Pearls 200, jeweils hergestellt von der Firma Cabot Co..
Eine Reinigungsvorrichtung arbeitet mit zwei Arbeitsschritten, nämlich einem Schritt, in welchem auf einem Bilderzeugungselement zurückbleibender Rest-(Toner) mittels einer Reinigungsklinge entfernt wird, und einem anderen Schritt, in welchem der entfernte (cleaned up) Toner durch eine Tonerleitrolle gleichmäßig (weiter)geleitet und dann zu einem Tonersammelelement überführt wird. Für die Durchführung dieser Schritte ist es wesentlich, daß (dabei) ein Bilderzeugungselement weder Abrieb noch Beschädigung unterworfen wird. Der genannte Resttoner wird gewöhnlich elektrostatisch an ein Bilderzeugungselement angezogen und dann durch dieses transportiert. Aus diesem Grund besteht bei den herkömmlichen Toner-Reinigungsvorrichtungen die Gefahr für einen Abrieb an einem Bilderzeugungselement oder eine Bschädigung desselben, weil das Bilderzeugungselement durch eine Reinigungsklinge mit einem zusätzlichen Druck beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß ist die Tonerleitrolle leifähig, und das Rollenelement b gemäß Fig. 1(b) wird über einen Schalt(er)anschluß d an Masse gelegt bzw. geerdet, oder das Rollenelement b wird mit einer elektrischen Stromquelle e verbunden, um ihm eine Gleich- und/oder Wechselspannung mit einer Polarität, die derjenigen des Toners gleich oder entgegengesetzt ist, aufzuprägen, so daß die an einem Bilderzeugungselement verbleibende Ladung dadurch neutralisiert werden kann, daß die Leitrolle mit dem Bilderzeugungselement in Andruckberührung gebracht wird, um dadurch die elektrostatische Anziehung des Resttoners am Bilderzeugungselement zu verringern, die Reinigungswirkung einer Reinigungsklinge zu verbesern und die Durchführung des Reinigens mit einer vergleichsweise kleinen Andruckkraft zu ermöglichen.
Bei der leitfähigen Tonerleitrolle gemäß der Erfindung sollte die Leitfähigkeit u des Rollenelements b gemäß fig. 1(b) nicht niedriger sein als 10&supmin;&sup9; Ω&supmin;¹cm&supmin;¹ und vorzugsweise im Bereich von 10&supmin;&sup8; - 10&supmin;¹ Ω&supmin;¹cm&supmin;¹ liegen. Ihr Kohlenstoffgehalt liegt z.B. im Bereich von 5 - 30 Gew.-%. Die Leitrolle kann sich in einem erdfreien Zutand, einem geerdeten Zustand, wie bei d in Fig. 1(b) angedeutet, oder in einem Zustand mit eienr auf geprägten Vorspannung, wie bei e in Fig. 1(b) angedeutet, befinden. Wenn die Leitfähigkeit u der Leitrolle weniger als 10&supmin;&sup9; Ω&supmin;¹cm&supmin;¹ beträgt, ist ihre Leitfähigkeit zu gering. Insbesondere dann, wenn die Leitrolle geerdet ist, wird eine Restladung an einem Bilderzeugungselement nicht zufriedenstellend geerdet (d.h. nach Masse abgeleitet). Bei Anlegung einer Vorspannung an die Leitrolle kann die Restladung von Bilderzeugungselement und Toner nicht zwangsweise neutralisiert werden.
Die leitfähige Tonerleitrolle gemäß fig. 1(b) kann in jedes der Beispiele der Reinigungsvorrichtungen nach den Fig. 3 bis 5 integriert werden. Damit kann in Verbindung mit einer nur leicht andrückenden Reinigungsklinge eine effektive Reinigungsoperation (Resttoner-Beseitigungsoperation) durchgeführt werden, so daß über einen langen Zeitraum hinweg wiederholt Bilder einer hohen Güte erzeugt werden können.
Bezüglich der Bilderzeugungsverfahren und -geräte jeweils der oben beschriebenen Ausgestaltung, bei denen eine spezielle Tonerleitrolle (einschließlich einer leitfähigen Tonerleitrolle), wie oben beschrieben, verwendet wird, sind nachstehend ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsgerät unter Verwendung jeweils eines speziell gewählten Bilderzeugungselements im einzelnen beschrieben.
Ein spezielles Merkmal des bilderzeugenden Teils besteht darin, daß bei einem organischen Photorezeptor mindestens die Oberflächenschicht ein Polycarbonat oder ein Copolymer mit Polycarbonat als einer Komponenteneinheit als Harzbindemittel enthält.
Die Schichtanordnung des organischen Photorezeptors ergibt sich aus den Figuren 6(a) bis 6(f). Hierin bezeichnen 100 einen leitenden Schichtträger, 110 eine Ladung erzeugende Schicht (CGL) mit einem Ladung erzeugenden Material (CGM), 120 eine Ladung transportierende Schicht (CTL) mit einem Ladung transportierenden Material (CTM), 130 eine Schutzschicht (OCL), 140 eine Photorezeptorschicht mit sowohl CGM als auch CTM und 150 eine Zwischenschicht, deren Funktion darin besteht, eine Ladungspassage vom Schichtträger zur Photorezeptorschicht zu verhindern und darüber hinaus die Bildqualität zu steuern.
Die Zwischenschicht 150 ist in einer Dicke im Bereich von 0,01- 2 µm aufgetragen. Der Auftrag erfolgt entweder durch Tauchauftrag oder Sprühauftrag eines in der Photorezeptorschicht verwendeten Harzbindemittels und einer organischen Polymerverbindung, z.B. eines Polyamidharzes, von Polyvinylalkohol, Ethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Casein und Stärke oder durch Vakuumaufdampfen oder Zerstäuben von Aluminiumoxid und dergleichen.
Der in Fig. 6(e) dargestellte Photorezeptor wird durch Auftragen und Behandeln einer Photorezeptorschicht mit CGM in einer Menge von 5 - 100 Gew.-Teilen und CTM in einer Menge von 0 - 200 Gew.-Teil(en) jeweils pro 100 Gew.-Teile Harzbindemittel in einer Trockenschichtdicke von 5 - 30 µm auf eine auf einem Schichtträger 100 befindliche Zwischenschicht 150 hergestellt.
Der in Fig. 6(f) dargestellte Photorezeptor wird durch Auftragen einer Schutzschicht 130 einer Dicke im Bereich von 0,1 - 10 µm auf die in Fig. 6(e) dargestellte Photorezeptorschicht hergestellt.
Der in Fig. 6(a) dargestellte Photorezeptor wird durch Auf-15 tragen einer CGL 110 einer Trockendicke von 0,05 - 5 µm mit CGM in einer Menge von 50 - 2000 Gew.-Teilen pro 100 Gew.- Teile Harzbindemittel und CTM in einer Menge von 0 - 200 Gew.-Teil(en) auf eine Zwischenschicht 150 und Beschichten der CGL mit einer CTL 120 einer Trockendicke von 5 - 40 µm mit CTM in einer Menge von 30 - 200 Gew.-Teilen hergestellt.
Fig. 6(b) veranschaulicht einen Photorezeptor, bei dem die in Fig. 6(a) dargestellte CTL mit einer Schutzschicht 130 einer Dicke von 0,1 - 10 µm versehen ist.
Der in Fig. 6(c) dargestellte Photorezeptor wird durch Auftragen einer CTL 120 einer Trockendicke von 5 - 40 µm mit CTM in einer Menge von 30 - 300 Gew.-Teilen pro 100 Gew.- Teile Harzbindemittel auf eine Zwischenschicht 150 und Beschichten der CTL mit einer CGL 110 einer Trockendicke von 1 - 10 µm mit CTM in einer Menge von 0 - 200 Gew.-Teil(en) hergestellt.
Der in Fig. 6(d) dargestellte Photorezeptor wird durch Beschichten der in Fig. 6(c) gezeigten CTL mit einer CGL einer Trockendicke von 0,05-5 µm mit CGM in einer Menge von 50 - 2000 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Harzbindemittel und CTM in einer Menge von 0 - 200 Gew.-Teil(en) und anschließendes Beschichten der letzteren mit einer Schutzschicht 130 einer Dicke von 0,1 - 10 µm hergestellt.
Die CGL 110 zur Erzeugung von (Ladungs-)Trägern läßt sich durch Auflösen oder Dispergieren der verschiedensten im folgenden angegebenen bekannten CGM zusammen mit einem geeigneten Harzbindemittel in einem Lösungsmittel und anschließendes Auftragen der erhaltenen Emulsion herstellen. CGM sind beispielsweise Farbstoffe vom Azotyp, z.B. vom Monoazo-, Bisazo- und Trisazotyp, Farbstoffe vom Perylentyp, z.B Perylensäureanhydrid und Perylenimid, Farbstoffe vom Indigo typ, wie Indogo und Thioindigo, ein Polycyclochinon, wie Anthrachinon, Pyrenchinon und Flavanthron, Farbstoffe vom Chinacridontyp, Farbstoffe vom Bisbenzimidazoltyp, Farbstoffe vom Indathrontyp, Farbstoffe vom Squaryliumtyp, Pigmente vom Phthalocyanintyp, z.B. ein Metallphthalocyanin und ein Nichtmetallphthalocyanin, sowie eutektische Komplexe aus einem Pyryliumsalzfarbstoff oder einem Thiapyryliumsalzfarbstoff und Polycarbonat.
Die CTL 120 zum Transportieren eines (Ladungs-)Trägers läßt sich durch Auflösen oder Dispergieren der folgenden CTM zusammem mit einem geeigneten Bindemittel in einem Lösungsmittel herstellen. CTM sind beispielsweise eine Verbindung mit einer Hauptkette oder einer Nebenkette mit einer polycyclischen aromatischen Verbindung, wie Anthracen, Pyren, Phenanthren und Coronen, eine Verbindung mit einem stickstoffhaltigen aromatischen Ring, z.B. Indol, Carbazol, Oxazol, Isooxazol, Thiazol, Triazol, Indazol, Pyrazol, Oxadiazol und Pyrazolin, sowie eine Verbindung mit einem Triphenylaminskelett, einem Stilbenskelett und einem Hydrazonskelett.
In dem organischen Photorezeptor enthält zumindest die oberste Lage der Photorezeptorschicht als Hauptkomponente ein Copolymer mit Polycarbonat oder Polycarbonat als Komponenteneinheit als Harzbindemittel. Die oberste Lage kann ferner zusammen mit dem genannten Harzbindemittel beispielsweise die folgenden Harze enthalten: Polyester, Polyethylen, Polyamid, Polystyrol, Polyvinylbutyral, Polymethacrylat, Epoxy und Polyvinylcarbazol. In den in der obersten Lage zu verwendenden Harzbindemitteln machen die Komponenten des mit der Polcarbonatkomponenteneinheit zu copolymerisierenden sonstigen Harzes oder des mit Polycarbonat zu mischenden sonstigen Harzes weniger als 50 Gew.-% der Menge des in der betreffenden Lage oder Schicht verwendeten Harzbindemittels aus.
Als zumindest in der obersten Lage oder Schicht des organischen Photorezeptors zu verwendendes Polycarbonat eignen sich Polycarbonate der folgenden Formeln (B&sub1;) und/oder (B&sub2;). Formel (B&sub1;)
worin bedeuten:
R&sub1; und R&sub2; jeweils ein Wasserstof atom, eine gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) oder eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe,
R&sub3; und R&sub4; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe mi 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) oder eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe und
l und m jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 4,
wobei R&sub1; und R&sub2; auch miteinander unter Bildung eines Kohlenwasserstoffrings mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen verbunden sein können. Formel (B&sub2;)
worin bedeuten:
R&sub5; und R&sub6; jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine gegebenenfalls substituierte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatom(en) oder eine gegebenenfalls substituierte Arylgruppe und
p und q jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 4.
Typische, jedoch nicht beschränkende Beispiele für Verbindungen der Fomel (B&sub1;) sind:
Typische, jedoch nicht beschränkende Beispiele für Verbindungen der Formel (B&sub2;) sind:
Die Polycarbonatkomponenteneinheiten der angegebenen Formeln (B&sub1;) oder (B&sub2;) können jeweils ein Copolymer bilden oder auch mit der Komponenteneinheit eines sonstigen Harzes polymerisiert sein. Wie bereits ausgeführt, lassen sich bei Verwendung eines organischen Photorezeptors, bei welchem zumindest die Oberflächenschicht ein Polycarbonat oder dessen Copolymer als Hauptkomponente des Harzbindemittels enthält, als bilderzeugendes Teil und Einbau dieses bilderzeugenden Teils in ein Bilderzeugungsgerät mit der speziellen Reinigungseinheit gemäß entweder Fig. 4 oder Fig. 5 sowie Erzeugung eines Bildes im Rahmen des geschilderten Verfahrens die Reinigungseigenschaften noch weiter verbessern und gleichzeitig ein Abrieb und eine Beschädigung des organischen Photorezeptors deutlich verringern. Folglich können bei wiederholter Herstellung von Bildern in beliebiger Zahl in vorteilhafter Weise über lange Zeit hinweg gleichbleibend qualitativ hochwertige Bilder erhalten werden.

BEISPIELE

Diese Erfindung wird anhand der folgenden, jedoch nicht beschränkenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Aluminiumtrommel eines Außendurchmessers von 80 mm wurde mit einer etwa 0,1 µm dicken Zwischenschicht mit dem Polyamidharz "DAIAMID X1874M" (von DAICEL-HÜLS LTD.) versehen.
Durch Auflösen von 60 g eines Pigments der folgenden chemischen Formel als CGM und 24 g Polyvinylbutyralharz "Eslec BX-1" (von Sekisui Chemical Industries Co.) in 3000 ml 3- Methyl-2-butanon wurde eine Lösung zubereitet. Die Lösung wurde anschließend in einer Sandmühle 10 h lang dispergiert. Die hierbei erhaltene Dispersion wurde durch Tauchbeschichten auf die Zwischenschicht aufgetragen und gründlich getrocknet, wobei eine CGL einer Dicke von ewa 0,3 µm erhalten wurde.
Andererseits wurde durch Auflösen von 340 g CTM der folgenden chemischen Formel und 450 g Harzbindemittel "Panlite K- 1300" (von Teijin Chemical Industries Co.) in 3000 ml 1,2- Dichlorethan eine (weitere) Lösung zubereitet. Die erhaltene Lösung wurde durch Tauchbeschichten auf die CGL aufgetragen. Das Ganze wurde 1 h lang bei einer Temperatur bis zu 80ºC getrocknet, um eine 20 µm dicke CTL auszubilden. Auf diese Weise wurde ein Photorezeptorprüfling zu Testzwecken erhalten. Formel von CGM: Formel von CTM:
Mit Hilfe eines mit einem Photorezeptor und einer Tonerleitrolle der in Fig. 1(a) dargestellten Struktur mit einem offenzelligen Schaumstoff oder einem geschlossenzelligen Schaumstoff, wie Polyurethan, ausgestattetens modifiziertens U-Bix 4045-Kopiergeräts wurde - wie folgt - ein Bilderzeugungstest durchgeführt.
Zur Durchführung erfindungsgemäßer Tests wurden Tonerleitrollen mit sieben Arten offenzelliger Schaumstoffe benutzt (vgl. Tabelle 1). Zu Vergleichszwecken wurden drei Arten geschlossenzelliger Schaumstoffe benutzt (vgl. Tabelle 1). Die Reinigungsklinge oder -rakel war derart angeordnet, daß sie in Andruckkontakt gegen den Photorezeptor stand. Die Kontaktlast wurde auf 15,5 g-f/cm eingestellt. Andererseits wurde die Tonerleitrolle durch den Photorezeptor in Drehung versetzt. Die Kontaktlast war auf 40,0 g-f/cm eingestellt. Danach wurden bei 60% relativer Luftfeuchtigkeit und 20ºC 100 000 Kopierzyklen durchgeführt.
Nach Durchführung der Tests wurden die folgenden fünf Eigenschaften ermittelt und bewertet. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 2.

(1) Maßnahmen zur Bestimmung der erzwungenen Rotation der Tonerleitrolle

Die Umfangs(umdrehungs)geschwindigkeit Vpc (mm/s) der Photorezeptortrommel und die Umfangs(umdrehungs)geschwindigkeit VR (mm/s) in bezug auf die Vpc wurden jeweils gemessen. Die erhaltene erzwungene Rotationsfähigkeit wurde mit VR/Vpc bezeichnet.

(2) Maßnahmen zur Bestimmung der Tonerstreuung der Rolle und Bewertung der Tonerstreuung

Nach Durchführung des 10 000 Kopien-Tests wurden die auf einem kopierten weißen Bild durch Tonerstreuung entstandenen schwarzen Flecken visuell bewertet.
Die Bewertung erfolgte nach folgenden Maßstäben:
a) " ": Es sind überhaupt keine schwarzen Flecken entstanden;
b) "O": Es sind nicht mehr als fünf schwarze Flecken einer Größe von nicht unter 0,5 mm entstanden; und
c) "X": Es sind fünf oder mehr schwarze Flecken oder ein oder mehr schwarze(r) Fleck(en) einer Größe von über 0,5 mm entstanden.

(3) Maßnahmen zur Bestimmung von Beschädigungen (Rmax) des getesteten Photorezeptors

Mit Hilfe eines Oberflächenrauheitstestgeräts, Surfcorder SE-30H (von Kosaka Labs.) wurde die Oberflächenrauheit des Photorezeptors nach Durchführung von 100 000 Kopierzyklen bestimmt. Die Ergebnisse wurden mit Rmax bezeichnet.

(4) Maßnahmen zur Bestimmung des Abriebs (µm) des Photorezeptors

Unter Verwendung eines Schichtdicketestgeräts vom Wirbelstromtyp wurde der Schichtdickeabrieb des Photorezeptors nach Beendigung von 100 000 Kopierzyklen bestimmt. Die Ergebnisse sind als µm-Einheit angegeben.

(5) Maßnahmen zur Bestimmung der Rasterbildqualität und Bewertung derselben

Nach Herstellung der 100 000sten Kopie wurden die durch Abrieb der Dichte von 0,2 bis 0,4 entstandenen Schlieren und Dichteunebenheiten mit bloßem Auge bewertet. Die Bewertung wurde wie folgt vorgenommen:
a) " ": Hervorragendes Ergebnis, es sind keine schwarzen Schlieren oder Dichteunebenheiten entstanden;
b) "O": Das Ergebnis ist ausgezeichnet, es sind allerdings einige wenige schwarze Flecken und Dichteunebenheiten entstanden;
c) "X": Die praktische Einsatzmöglichkeit ist schlecht, da Dichteunebenheiten und schwarze Flecken entstanden sind; und
d) "XX": Überhaupt nicht verwendbar, da in hohem Maße schwarze Schlieren und Dichteunebenheiten feststellbar sind. TABELLE 1 TABELLE 2
Aus Tabelle 2 geht hervor, daß bei den erfindungsgemäßen Tests die Walzenantriebseigenschaft, Tonerstreuung von einer Walze, Beschädigung des Photorezeptors, Abrieb des Photorezeptors, Rasterbildqualität u.dgl. hervorragend waren. Die Vergleichstests zeigen, daß jede der genannten fünf Eigenschaften derart schlecht war, daß ein Einsatz in der Praxis nicht in Frage kam.
Neben den genannten Tests wurden 50 000 Kopien bei hoher Temperatur von 33ºC und hoher Luftfeuchtigkeit von 80% relativer Luftfeuchtigkeit hergestellt. Hierbei zeigte es sich, daß bei den erfindungsgemäßen Führungswalzen kein Bild durch Papierstaub verschmiert war. Bei Verwendung der Vergleichswalzen war jedoch das Bild drastisch verschmiert.

Beispiel 2

Unter Verwendung eines modifizierten U-Bix-4045-Kopiergeräts mit dem in Beispiel 1 verwendeten Photorezeptor und einer Tonerleitrolle der in Fig. 1(b) dargestellten Struktur mit einem offenzelligen Schaumstoff oder einem geschlossenzelligen Schaumstoff wurde - wie folgt - ein Bilderzeugungstest durchgeführt.
Entsprechend Beispiel 1 wurden kontinuierlich 100 000 Kopien hergestellt, wobei jedoch bei den erfindungsgemäßen Tests Tonerleitrollen mit fünf Arten von leitfähigen oder nichtleitfähigen offenzelligen Schaumstoffen (vgl. Tabelle 3) und beim Vergleichstest zwei Arten geschlossenzelliger Schaumstoffe (vgl. Tabelle 3) verwendet wurden und die Leitrollen durch Anlegen einer Vorspannung leitend gemacht wurden oder geerdet waren.
Indem man die Tonerleitrolle leitend machte und an die Walzen einen Gleichstrom oder eine sinuswellenförmige Wechselstromvorspannung anlegte oder die Rollen erdete, wurden der Kontaktdruck der Reinigungsklinge bzw. -rakel erniedrigt und die Probe so getestet. Genauer gesagt, wurde die Andruckkontaktbelastung der Säuberungs- oder Reinigungsrakel variiert. Die daraus resultierenden Änderungen bezüglich Beschädigung und Abrieb der Photorezeptoren wurden gemessen und anschließend die Rasterbildqualität bewertet. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 4. Die Maßnahmen zur Durchführung der Bestimmungen und die Bewertungen entsprachen denjenigen des Beispiels 1. TABELLE 3 TABELLE 4
In Tabelle 4 wurde die Andruckkontaktlast der Leitrolle auf den Photorezeptor auf 40,0 g-f/cm eingestellt. Die Andruckkontaktlast der Reinigungsrakels auf den Photorezeptor wurde derart eingestellt, daß kein Reinigungsfehler auftrat, wobei die Mindestrakelkontaktlast +1,0 g-f/cm betrug.
Aus Tabelle 4 geht hervor, daß bei den erfindungsgemäßen Tests der Abrieb der Photorezeptorschichten nach Durchführung von 100 000 Kopierzyklen vermindert und die Rasterbildqualität ausgezeichnet ist, daß insbesondere dann, wenn die Tonerleitrolle leitend gemacht wurde, die Adruckkontaktlast der Reinigungsrakel auf den Photorezeptor vermindert werden kann, so daß der Abrieb der Photorezeptorschicht weitgehend reduziert werden kann. Gleichzeitig läßt sich die Haltbarkeit der Photorezeptorschicht so weit erhöhen, daß man über lange Zeit hinweg qualitativ hervorragende Rasterbilder herstellen kann. Im Gegensatz dazu erhöhte sich bei den Vergleichstests der Abrieb eines jeden Photorezeptors unter Verschlechterung der Rasterbildqualität, so daß an einem praktischen Einsatz nicht zu denken war.

Beispiel 3

Entsprechend Beispiel 1 wurden Photorezeptoren Nr. 1 bis Nr. 3 hergestellt, wobei jedoch als Harzbindemittel für die CTL Harze jeweils aus einem eigenen Polymer eines Viskositäts Durchschnittsmolekulargewichts von etwa 30 000 mit den Beispielen B&sub1;-7, B&sub1;-2 bzw. B&sub2;-l als Komponenteneinheiten verwendet wurden.
Das Harz mit B&sub1;-7 als Komponenteneinheit ist auf dem Markt unter der Handelsbezeichnung "IUPILON Z-300" (von Mitsubishi Gas-Chemical Co.) erhältlich.
Ein Photorezeptor Nr. 4 wurde entsprechend Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch als Harzbindemittel für die CTL ein Copolymer eines Viskositäts-Durchschnittsmolekulargewichts von etwa 39 000, das mit den Beispielen B&sub1;-1 und B&sub2;-1 im Gewichtsanteil 80:20 mischpolymerisiert war, verwendet wurde.
Entsprechend Beispiel 1 wurde ein Photorezeptor Nr. 5 hergestellt, wobei jedoch als Harzbindemittel für die CTL ein eigenes Polymer eines Viskositäts-Durchschnittsmolekulargewichts von etwa 30 000 mit der folgenden Verbindung als Komponenteneinheit des Harzes verwendet wurde.
Die chemische Formel der betreffenden Vebindung ist folgende:
Unter Verwendung eines modifizierten U-Bix-4045-Kopiergeräts mit einem der genannten Photorezeptoren und jeweils einer Tonerleitrolle gemäß Tabelle 5 wurden entsprechend Beispiel 1 jeweils 100 000 Kopien-Tests (vgl. Tabelle 6) durchgeführt. Dann wurden die in Tabelle 6 genannten Bestimmungen von fünf Arten von Eigenschaften und deren Bewertungen durchgeführt. Die Ergebnisse finden sich ebenfalls in Tabelle 6. TABELLE 5 TABELLE 6
Aus Tabelle 6 geht hervor, daß bei den erfindungsgemäßen Tests die erzwungene Rotationsfähigkeit der Rolle hervorragend, Tonerflecken vermindert und der Photorezeptorabrieb sowie die Photorezeptorbeschädigung unter Erhöhung der Haltbarkeit reduziert waren. Das Harzbindemittel für die d.h. die oberste Lage des Photorezeptors bestand hierbei prinzipiell aus Polycarbonat. Damit lassen sich die hohe Haltbarkeit und hohe Bildqualität erklären. Im Gegensatz dazu war bei den Vergleichstests jeder Photorezeptor abgeneben und stark beschädigt. Die Haltbarkeit der Photorezeptoren war schlecht.
Bei einer erfindungsgemäßen Tonerleitrolle sowie bei dem erfindungsgemäßen Bilderzeugungsverfahren und dem erfindungsgemäßen Bilderzeugungsgerät, die sich die betreffende Leitrolle zunutze machen, lassen sich bei wiederholter Bildherstellung die folgenden Vorteile erzielen. Beispielsweise läßt sich ein auf einem Photorezeptor verbliebener Toner ohne Abrieb und Beschädigung des Photorezeptors beseitigen. Der beseitigte Toner kann gleichmäßig gesammelt werden. Weiterhin lassen sich gleichbleibend qualitativ hochwertige Bilder ohne irgendwelche Deffekte, z.B. schwarze Streifen, Dichteunebenheiten und Tonerflecken, herstellen.
Es lassen sich auch noch die folgenden Vorteile erzielen. Wenn beispielsweise die Tonerleitrolle leitend gemacht wird, können der Kontaktdruck der Reinigungsrakel reduziert und die Haltbarkeit des Photorezeptors verlängert werden. Wenn die Oberflächenschicht des Photorezeptors als Harzbindemittel ein Polycarbonat enthält, läßt sich die Haltbarkeit des Photorezeptors noch weiter verlängern.

Claims

1. Bilderzeugungsvorrichtung zur Ausbildung eines Tonerbildes auf einem Aufzeichnungsblatt, umfassend:

einen Photorezeptor (1) zum Festhalten des Tonerbildes; eine Einrichtung (2) zur Erzeugung eines latenten Bildes auf dem Photorezeptor;

eine Einrichtung (4) zum Entwickeln des latenten Bildes mit einem Toner dergestalt, daß das Tonerbild auf der Oberfläche des Photorezeptors (1) entsteht;

eine Einrichtung zur Übertragung des Tonerbildes von der Photorezeptoroberfläche auf das Aufzeichnungsblatt;

eine Einrichtung (9a, 26) zum Abstreifen von restlichem Toner auf der Photorezeptoroberfläche nach Übertragung des Tonerbildes von der Oberfläche auf das Aufzeichnungsblatt;

eine Einrichtung (9d, 23) zum Sammeln des restlichen Toners;

eine Tonerführungswalzeneinrichtung (9b, 31) zur Förderung des restlichen Toners von der Abstreifeinrichtung (9a, 26) zu der Sammeleinrichtung (9d, 23),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Tonerführungswalzeneinrichtung (9b, 31) gegen die Oberfläche des Photorezeptors (1) gedrängt wird und die Tonerführungswalzeneinrichtung (9b, 31) eine aus einem offenzelligen zellulären Material einer Porengröße zwischen 1 µm und 50 µm bestehende Oberfläche aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Porosität des offenzelligen zellulären Materials zwischen 50% und 90% und das spezifische Gewicht des offenzelligen zellulären Materials zwischen 0,1 und 0,4 liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Härte des offenzelligen zellulären Materials zwischen 15º und 50º Asuka C-Härte liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abstreifeinrichtung und die Tonerführungswalzeneinrichtung einheitlich in ein Gehäuse integriert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zelluläre Material leitfähig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Porosität des offenzelligen zellulären Materials zwischen 50% und 90% und das spezifische Gewicht des offenzelligen zellulären Materials zwischen 0,1 und 0,4 liegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Härte des offenzelligen zellulären Materials zwischen 15º und 50º Asuka C-Härte liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Leitfähigkeit des offenzelligen zellulären Materials nicht unter 10&supmin;¹&sup9;Ω&supmin;¹cm&supmin;¹ liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Abstreifeinrichtung und die Tonerführungswalzeneinrichtung einheitlich in ein Gehäuse integriert sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Photorezeptor aus einem organischen Photorezeptor mit mindestens einer Oberflächenschicht eines Harzbindemittels einschließlich eines Polycarbonats oder Copolymers mit einer Komponenteneinheit des Polycarbonats besteht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Polycarbonat oder Copolymer mit einer Komponenteneinheit des Polycarbonats durch folgende Formeln (B&sub1;) oder (B&sub2;) Formel (B&sub1;) Formel (B&sub2;)

dargestellt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Porosität des offenzelligen zellulären Materials zwischen 50% und 90% und das spezifische Gewicht des offenzelligen zellulären Materials zwischen 0,1 und 0,4 liegen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Härte des offenzelligen zellulären Materials zwischen 15º und 50º Asuka C-Härte liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Abstreifeinrichtung und die Tonerführungswalzeneinrichtung einheitlich in ein Gehäuse integriert sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das offenzellige zelluläre Material leitfähig ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Porosität des offenzelligen zellulären Materials zwischen 50% und 90% und das spezifische Gewicht des offenzelligen zellulären Materials zwischen 0,1 und 0,4 liegen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Härte des offenzelligen zellulären Materials zwischen 150 und 500 Asuka C-Härte liegt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Leitfähigkeit des offenzelligen zellulären Materials nicht unter 10&supmin;¹&sup9;Ω&supmin;¹cm&supmin;¹ liegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Abstreifeinrichtung und die Tonerführungswalzeneinrichtung einheitlich in ein Gehäuse integriert sind.