DE69417705T2

DE69417705T2 - Ladesystem und elektrophotographischer Apparat

Info

Publication number: DE69417705T2
Application number: DE1994617705
Authority: DE
Inventors: Shoji Amamiya; Tadashi Furuya; Harumi Ishiyama; Noboru Kashimura; Akio Maruyama; Kazushige Nakamura; Yomishi Toshida; Hideyuki Yano
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2014-12-21
Also published as: EP0660199A1; DE69417705D1; ES2129567T3; EP0660199B1; JPH0869165A; JP3093594B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung zur Aufladung (einschließlich Reinigung) eines aufzuladenden Körpers wie z. B. eines lichtempfindlichen Körpers oder eines dielektrischen Körpers durch Inkontakthalten des aufzuladenden Körpers mit einem Aufladeelement, an das Spannung angelegt werden kann, und ein elektrophotographisches Gerät zur Durchführung so einer Aufladung. Diese Aufladevorrichtung kann auf ein Bilderzeugungsgerät und auf eine Betriebskassette, die an einem Bilderzeugungsgerät abnehmbar angebracht ist, angewendet werden.

Verwandter Stand der Technik

Als Mittel zur Aufladung eines Bildträgers wie z. B. eines lichtempfindlichen Körpers, eines dielektrischen Körpers usw. und anderer Arten von aufzuladenden Körpern ist im allgemeinen eine Koronaaufladevorrichtung angewendet worden, beispielsweise bei einem elektrophotographischen Gerät (Kopiergerät, Drucker u. dgl.) und bei einem Bilderzeugungsgerät wie z. B. einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät. Mit so einer Koronaaufladevorrichtung wird eine Aufladung durchgeführt, indem an einen Draht eine hohe Spannung angelegt wird, um eine Koronaentladung zu bewirken, und ein aufzuladender Körper der Koronaentladung ausgesetzt wird. Seit kurzem sind immer mehr Aufladevorrichtungen mit Kontaktaufladung angewendet worden. Mit so einer Aufladevorrichtung wird eine Aufladung durchgeführt, indem ein Aufladeelement mit einem aufzuladenden Körper in Kontakt gehalten wird und an das Aufladeelement eine Spannung angelegt wird.
Der Kontaktaufladeprozeß hat im Vergleich zu dem Koronaaufladeprozeß einige Vorteile, d. h., die Spannung, die angelegt wird, um der Oberfläche des aufzuladenden Körpers ein gewünschtes Potential zu geben, kann vermindert werden (niedrige elektrische Leistung); die bei dem Aufladeprozeß erzeugte Ozonmenge kann vermindert werden (geringe Ozonmenge) usw. Von den Aufladevorrichtungen mit Kontaktaufladung sind diejenigen mit Walzenaufladung, bei denen als Aufladeelemente leitfähige Walzen dienen, allgemein angewendet worden, weil der Aufladeprozeß bei dieser Art von Vorrichtungen stabil ist.
Wenn bei einer Aufladevorrichtung mit Walzenaufladung die Aufladewalze, an die eine Gleichspannung angelegt wird, angetrieben wird, d. h. durch einen lichtempfindlichen Körper oder den aufzuladenden Körper passiv gedreht wird, tritt bei dem aufgeladenen Körper eine Ungleichmäßigkeit auf, weil eine Unregelmäßigkeit in der Oberfläche der Walze eine Ungleichmäßigkeit des Kontaktzustandes verursacht sowie eine Ungleichmäßigkeit des Widerstandes der Walze vorhanden ist. Es ist deshalb vorzuziehen, daß zwischen der Geschwindigkeit, mit der das Aufladeelement gedreht wird, und der Geschwindigkeit des aufzuladenden Körpers ein Unterschied gemacht wird, damit der aufzuladende Körper gegen das Aufladeelement gerieben wird.
Bei der Aufladevorrichtung mit Kontaktaufladung, bei der die vorstehend erwähnte Gegenmaßnahme angewendet wird, verursacht jedoch eine große Reibungskraft, die zwischen der Oberfläche des aufzuladenden Körpers und dem Aufladeelement hervorgerufen wird, die folgenden Probleme.
(a) Wenn als Kontaktaufladeelement eine aufgeladene Bürste angewendet wird, tritt zwischen Borsten 2 ein Zwischenraum auf, wie in Fig. 4B gezeigt ist. Als Folge kann ein Teil der Oberfläche des aufzuladenden Körpers nicht mit dem Aufladeelement in Kontakt kommen, wodurch in der aufgeladenen Oberfläche eine Ungleichmäßigkeit verursacht wird.
(b) Wenn als Kontaktaufladeelement eine Magnetbürste angewendet wird, wird eine glatte bzw. gleichmäßige Bewegung magnetischer Teilchen in einem Spalt bzw. einer Kontaktstelle behindert, wodurch in dem Kontaktspalt eine Ungleichmäßigkeit verursacht wird. In diesem Fall kann die Oberfläche des aufzuladenden Körpers nicht gleichmäßig aufgeladen werden. Außerdem wird die Fähigkeit zur Auffüllung mit elektrischer Ladung vermindert, weil die Wahrscheinlichkeit, daß die magnetischen Teilchen mit dem aufzuladenden Körper in Kontakt kommen, geringer wird.
(c) Da das Drehmoment, das erforderlich ist, um das Kontaktaufladeelement zu drehen, hoch ist, kann das Kontaktaufladeelement nicht gleichmäßig gedreht werden. Diese Ungleichmäßigkeit der Drehung verursacht eine Ungleichmäßigkeit in der aufgeladenen Oberfläche des aufzuladenden Körpers sowie verursacht im Fall eines Bilderzeugungsgeräts eine Ungleichmäßigkeit bei einem Bild.
(d) Wenn als Kontaktaufladeelement eine aufgeladene Bürste angewendet wird, erfährt der Endbereich der Borsten der Bürste nach langer Anwendung einen Abrieb. In diesem Fall wird die Fähigkeit zur Auffüllung mit elektrischer Ladung vermindert, wodurch eine Ungleichmäßigkeit in der aufgeladenen Oberfläche des aufzuladenden Körpers verursacht wird sowie im Fall eines Bilderzeugungsgeräts eine Ungleichmäßigkeit bei einem Bild verursacht wird.
Andererseits sind mehrere Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen eine Anzahl von Prozessen wie z. B. Aufladung, Belichtung, Entwicklung usw. kombiniert werden, um gleichzeitig und im wesentlichen an derselben Stelle durchgeführt zu werden. Typische Verfahren unter ihnen sind in den Japanischen Offengelegten Patentanmeldungen Nrn. 58-98746, 60-22145, 5-257315 usw. offenbart. Gemäß diesen Verfahren wird im allgemeinen ein leitfähiger Toner oder eine Kombination eines leitfähigen Tonerträgers und eines isolierenden Toners angewendet. Es werden der Reihe nach (1) ein Reinigungsprozeß zur Entfernung von restlichem Toner, der für die vorangehende Bilderzeugung verwendet wurde und nach dem Übertragungsprozeß noch zurückgeblieben ist, (2) ein Kontaktaufladeprozeß, (3) ein Prozeß der bildmäßigen Belichtung zur Belichtung der Rückseite des lichtempfindlichen Körpers und ein Kontaktentwicklungsprozeß durchgeführt. Diese Prozesse werden in dem Kontaktspalt zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers, die der Belichtungsstelle der Rückseite entspricht, und einer Magnetbürstenwalze, die ihr gegenüberliegt, durchgeführt. Der Prozeß der Belichtung der Rückseite, der bei einem Bilderzeugungsgerät angewendet wird, wird nachstehend beschrieben.
Wie in Fig. 8 gezeigt ist, bilden eine Magnetbürste, die auf dem Entwicklungszylinder 3b bereitgestellt ist, und ein lichtempfindlicher Körper 1, die in Kontakt miteinander angeordnet sind, einen Spaltbereich N. An der stromaufwärts befindlichen Seite in diesem Spalt wird der Reinigungsprozeß durchgeführt, bei dem der restliche Toner nach dem Übertragungsprozeß abgeschabt wird. Da der angewendete Toner ein magnetischer Toner ist und innerhalb des Zylinders eine Magnetwalze bereitgestellt ist, kann die Reinigungswirkung durch die Magnetbürste erhöht werden. Dann wird der Aufladeprozeß durchgeführt, bei dem die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in dem Spaltbereich N durch die leitfähige Magnetbürste gebürstet wird, so daß sie elektrisch aufgeladen wird und ihr ein vorgegebenes Potential gegeben wird.
Zur Erzielung des vorstehend erwähnten Prozesses muß der lichtempfindliche Körper aus Materialien hergestellt werden, die es möglich machen, daß elektrische Ladung in der Nähe der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers gehalten wird. Im einzelnen kann der lichtempfindliche Körper aus amorphem Silicium (nachstehend als a-Si bezeichnet) hergestellt werden, während seine Oberfläche mit einer Sperrschicht beschichtet wird, um die Fähigkeit zur Auffüllung mit elektrischer Ladung zu verbessern, oder er kann ein lichtempfindlicher Körper sein, der einen organischen Photoleiter (OPC) umfaßt. Ansonsten kann auch ein lichtempfindlicher Körper angewendet werden, der mit einer Oberflächenschicht versehen ist, in der leitfähige Teilchen dispergiert sind.
Bei dem nächsten Prozeß wird die Rückseite des lichtempfindlichen Körpers (die Seite, die der Magnetbürste, die mit dem lichtempfindlichen Körper in Kontakt kommt, entgegengesetzt ist) mit einem Belichtungsstrahl bestrahlt. Als Lichtquelle werden digitale lichtemittierende Elemente wie z. B. eine Leucht diodenanordnung bzw. -matrix (LED-Anordnung bzw. -Matrix) angewendet. Mit dem Lichtstrahl wird eine vorgegebene Stelle in dem Spalt zwischen dem Entwicklungszylinder und dem lichtempfindlichen Körper belichtet.
Nachdem bei dem Belichtungsprozeß ein latentes Bild erzeugt worden ist, wird in einem Entwicklungsbereich, der sich in dem Spaltbereich N stromabwärts befindet, der Entwicklungsprozeß durchgeführt. Wenn leitfähiger Toner verwendet wird, wird elektrische Ladung mittels der elektrostatischen Induktion des auf dem lichtempfindlichen Körper erzeugten latenten Bildes durch die Borsten aus dem Toner hindurch auf den Toner übertragen, der sich bei den Endbereichen der Borsten befindet. Der Toner, der sich bei den Endbereichen der Borsten befindet, wird dann durch die Coulombsche Kraft, die zwischen der elektrischen Ladung des Toners und der elektrischen Ladung des latenten Bildes wirkt, von den Borsten abgetrennt, so daß die Entwicklung durchgeführt wird.
Wenn bei demselben Aufbau ein Zweikomponentenentwickler verwendet wird, der aus magnetischem, leitfähigem Tonerträger und isolierendem Toner besteht, dienen die Borsten aus dem leitfähigen Tonerträger als dicht angeordnete Elektroden. Da in diesem Fall sogar durch Anlegen einer niedrigen Spannung zwischen dem lichtempfindlichen Körper und dem Entwicklungszylinder eine ausreichende elektrische Feldstärke erzielt werden kann, kann durch Anlegen einer niedrigen Spannung eine Entwicklung mit dem isolierenden Toner durchgeführt werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Prozeß der Belichtung der Rückseite wird die Kontaktaufladung unter Anwendung der Magnetbürstenwalze durchgeführt. Deshalb verursacht eine Ungleichmäßigkeit des Kontaktzustandes der Bürstenwalze wie bei der vorstehend beschriebenen Aufladevorrichtung, bei der nur eine Aufladung durchgeführt wird, eine Ungleichmäßigkeit der Aufladung, was zu einem fehlerhaften Bild führt. Um dieses Problem zu lösen, ist es auch bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung mit Belichtung der Rückseite vorzuziehen, daß zwischen der Umfangsge schwindigkeit des Aufladeelements (das auch als Entwicklungselement dient) und der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Körpers ein Unterschied gemacht wird und der schlechte Einfluß der Ungleichmäßigkeit der Aufladung vermindert wird.
Auch der Prozeß der Belichtung der Rückseite hat seine eigenen Probleme, die zu lösen sind, weil viele Prozesse in dem schmalen Spaltbereich N zwischen dem lichtempfindlichen Körper und dem Entwicklungszylinder durchgeführt werden. Eines der schwersten Probleme ist eine schlechte Aufladung. Da es schwierig ist, der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers ein gewünschtes Potential zu geben, kann der lichtempfindliche Körper manchmal schlecht und ungleichmäßig aufgeladen werden. Gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Prozeß der Belichtung der Rückseite wird eine Umkehrentwicklung durchgeführt, bei der das Aufladungspotential leicht so hoch wie oder niedriger als das Entwicklungsvorspannungspotential wird. Deshalb kann sogar eine etwas schlechte Aufladung eine Schleierbildung (eine Erscheinung, bei der Toner dunkel bzw. verschwommen am Hintergrund eines Bildes anhaftet) und ein Geisterbild des vorher erzeugten Bildes verursachen.
Eine schlechte Aufladung tritt beispielsweise ein, wenn die Wahrscheinlichkeit, daß der leitfähige Tonerträger mit dem lichtempfindlichen Körper in direkten Kontakt kommt, um den lichtempfindlichen Körper mit elektrischer Ladung aufzufüllen, geringer wird oder wenn die Länge des Kontaktspaltes nicht gleichmäßig ist oder wenn der Widerstand des Entwicklers aus irgendeinem Grund zunimmt.
Gemäß dem Prozeß der Belichtung der Rückseite wird der restliche Toner, der nicht auf das Übertragungs-Bildempfangsmaterial übertragen wurde, sondern noch zurückgeblieben ist, im wesentlichen zu derselben Zeit, in der der lichtempfindliche Körper aufgeladen wird, aus dem schmalen Spaltbereich weggeräumt. Als Folge kann es vorkommen, daß der Aufladeproxeß beginnt, bevor der restliche Toner, der nach dem Übertragungsprozeß zurückgeblieben ist, vollständig weggeräumt worden ist, oder daß nicht genügend Zeit vorhanden ist, um den Aufladeprozeß zu beenden. Da der restliche Toner in diesen Fällen die Aufladung behindert, kann das Potential des vorher erzeugten Bildes nicht vollständig gelöscht werden und kann eine schlechte Aufladung oft ein positives Geisterbild verursachen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladevorrichtung, bei der ein Aufladeelement mit einem aufzuladenden Körper stabil in Kontakt gehalten wird, um eine gleichmäßige Aufladung zu realisieren, und ein elektrophotographisches Gerät für die Durchführung so einer Aufladung bereitzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladevorrichtung, die das Drehmoment, das zum Antreiben eines Aufladeelements erforderlich ist, vermindern kann, und ein elektrophotographisches Gerät, bei dem so eine Aufladevorrichtung angewendet wird, bereitzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladevorrichtung, die den Abrieb eines Aufladeelements sogar nach langer Anwendung verhindern kann, und ein elektrophotographisches Gerät, bei dem so eine Aufladevorrichtung angewendet wird, bereitzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektrophotographisches Gerät bereitzustellen, das eine schlechte Aufladung und ein Geisterbild verhindern, einen Spalt, der zwischen einem lichtempfindlichen Körper und einer Magnetbürste gebildet wird, stabilisieren und eine glatte bzw. gleichmäßige Bewegung des Entwicklers in dem Spalt realisieren kann.
Die anderen Aufgaben sowie typische Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klar werden, wenn die folgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Geeignete Lösungen sind durch Ansprüche 1 und 13 und vorteilhafte Ausführungsformen davon durch die Unteransprüche definiert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung des Geräts der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittzeichnung, die ein Modell für den Schichtaufbau eines lichtempfindlichen Körpers zeigt;
Fig. 3 ist eine Zeichnung, die eine Ersatzschaltung veranschaulicht, die einen lichtempfindlichen Körper und eine aufgeladene Bürste einschließt;
Fig. 4A ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem die Borsten einer Bürste mit der Oberfläche eines aufzuladenden Körpers in gleichmäßigen Kontakt kommen; Fig. 4B ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem die Borsten einer Bürste mit der Oberfläche eines aufzuladenden Körpers nicht in gleichmäßigen Kontakt kommen, wobei zwischen Borsten ein Zwischenraum vorhanden ist;
Fig. 5 ist gestrichen;
Fig. 6 ist eine schematische Zeichnung, die die Hauptbestandteile eines Geräts der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine schematische Zeichnung, die ein Gerät der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist eine schematische Zeichnung, die die Hauptbestandteile eines Geräts mit Belichtung der Rückseite zeigt; und
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Potentialen zeigt, die für den Prozeß der Belichtung der Rückseite angewendet werden.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

< Erste Ausführungsform> (Fig. 1 bis 4A und 4B)

Bei einem Bilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform wird eine Aufladevorrichtung angewendet, bei der sich die Umfangsgeschwindigkeit eines Primäraufladeelements zum Aufladen eines Bildträgers von der Umfangsgeschwindigkeit des Bildträgers unterscheidet. Das Bilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform ist ferner als Laserstrahldrucker gekennzeichnet, bei dem Übertragungselektrophotographieprozeß durchgeführt werden.

(1) Überblick über den allgemeinen Aufbau des Bilderzeugungsgeräts

In Fig. 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 einen elektrophotographischen lichtempfindlichen Körper, der als Bildträger (als aufzuladender Körper) dient. Dieser lichtempfindliche Körper 1 ist eine drehbare Trommel, die aus einem OPC umfassenden lichtempfindlichen Material hergestellt ist und einen Durchmesser von 30 mm hat. Der lichtempfindliche Körper 1 wird im Uhrzeigersinn mit einer Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) von 100 mm/s gedreht, wie es in Fig. 1 durch einen Pfeil gezeigt wird. Eine aufgeladene Bürste 2, die als Kontaktaufladeelement dient, ist in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Körper 1 derart angeordnet, daß der Kontaktbereich eine Breite von 3 mm haben kann. Die aufgeladene Bürste 2 wird in der Richtung, die der Richtung, in der der lichtempfindliche Körper 1 gedreht wird, in dem Kontaktbereich entgegengesetzt ist, mit 500 U/min (Umfangsgeschwindigkeit: 314 mm/s) gedreht und wird durch eine Stromquelle S1 zum Anlegen einer Aufladevorspannung mit einer Gleichstrom-Aufladevorspannung von -700 V aufgeladen. Die äußere Umfangsoberfläche des sich drehenden lichtempfindlichen Körpers 1 wird dementsprechend mit einer Spannung von etwa -700 V gleichmäßig aufgeladen.
Die aufgeladene Oberfläche des sich drehenden lichtempfindlichen Körpers 1 wird einer Abtastbelichtung L mit Laserstrahlen unterzogen, deren Intensitäten auf der Grundlage von zeitseriellen digitalen elektrischen Signalen entsprechend Daten eines gewünschten Bildes moduliert werden. Diese Laserstrahlen werden von einer Laserstrahl-Abtastvorrichtung 4 emittiert, die eine Laserdiode, einen Polygonspiegel usw. umfaßt. Auf der Umfangsoberfläche des sich drehenden lichtempfindlichen Körpers 1 wird auf diese Weise ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend den Daten eines gewünschten Bildes erzeugt. Das elektrostatische latente Bild wird durch eine Umkehrentwicklungsvorrichtung 3 unter Verwendung eines magnetischen isolierenden Einkomponententoners zu einem Tonerbild entwickelt. Ein nicht- magnetischer Entwicklungszylinder 3a, der einen Durchmesser von 16 mm hat und einen Magneten 3b enthält, ist mit dem erwähnten negativen Toner beschichtet und ist nahe der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 mit einem Abstand von 300 um befestigt. Während der lichtempfindliche Körper 1 und der Entwicklungszylinder 3a mit derselben Geschwindigkeit gedreht werden, wird an den Entwicklungszylinder 3a durch eine Stromquelle S2 zum Anlegen einer Entwicklungsvorspannung eine Entwicklungsvorspannung angelegt. Die Entwicklungsvorspannung wird erhalten, indem eine Rechteckwechselspannung mit einer Frequenz von 1800 Hz und einer Spitzenplateauspannung von 1600 V einer Gleichspannung von -500 V überlagert wird. Mit dieser Entwicklungsvorspannung wird zwischen dem Entwicklungszylinder 3a und dem lichtempfindlichen Körper 1 eine Sprungentwicklung durchgeführt.
Andererseits wird ein Übertragungs-Bildempfangsmaterial P, das als Aufzeichnungsmaterial dient, von einer Blattzuführungseinheit (nicht gezeigt) zugeführt und mit einem vorgegebenen Zeitablauf in einen Druckkontaktspalt (Übertragungsstelle) T zwischen dem sich drehenden lichtempfindlichen Körper 1 und einer als Kontaktübertragungsvorrichtung dienenden Übertragungswalze 5 eingefügt. Die Übertragungswalze 5 hat einen mittleren Widerstand und wird gegen den sich drehenden lichtempfindlichen Körper 1 gepreßt, damit ein vorgegebener Wert des Kontaktdrucks erzielt wird. Eine Stromquelle S3 zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung legt an die Übertragungswalze 5 eine Übertragungsvorspannung mit einem vorgegebenen Wert an. Bei dieser Ausführungsform hat die Übertragungswalze 5 einen Widerstand von 5 · 10&sup8; Ω, und der Übertragungsprozeß wird durch Anlegen einer Gleichspannung von +2000 V durchgeführt.
Da das in die Übertragungsstelle T eingefügte Übertragungs-Bildempfangsmaterial P eingeklemmt bzw. zusammengepreßt und durch die Übertragungsstelle hindurch befördert wird, wird das Tonerbild, das an der Oberfläche des sich drehenden lichtempfindlichen Körpers 1 erzeugt worden ist und dort getragen wird, durch elektrostatische Anziehung und Kontaktdruck nach und nach auf die Oberfläche des Übertragungs-Bildempfangsmaterials P übertragen. Das Übertragungs-Bildempfangsmaterial P, auf das das Tonerbild übertragen worden ist, wird von der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 abgetrennt und zu einer Fixiervorrichtung 7, die beispielsweise eine Wärmefixiervorrichtung ist, befördert, wo das Tonerbild fixiert wird. Danach wird das Übertragungs-Bildempfangsmaterial P als Aufzeichnungsmaterial (Druck oder Kopie), auf dem das gewünschte Bild erzeugt worden ist, aus dem Gerät ausgetragen. Nachdem das Tonerbild auf das Übertragungs-Bildempfangsmaterial P übertragen worden ist, werden der restliche Toner und andere unnötige Substanzen, die sich auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 befinden, durch eine Reinigungsvorrichtung 6 entfernt, und die gereinigte Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 wird wiederholt zur Bilderzeugung angewendet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt eine Kassette PC vier Behandlungsvorrichtungen: den lichtempfindlichen Körper 1, das Kontaktaufladeelement 2, die Entwicklungsvorrichtung 3 und die Reinigungsvorrichtung 6, die sich alle in einem Kassettenkastenelement 8 befinden. Diese Kassette ist abnehmbar an dem Gerät angebracht. Es ist jedoch nicht notwendig, daß alle diese Vorrichtungen als Einheit gestaltet bzw. konstruiert werden. Solange die Kassette mindestens mit dem lichtempfindlichen Körper und dem Aufladeelement ausgestattet ist, kann irgendeine Abänderung angewendet werden. In der Zeichnung bezeichnet eine Bezugszahl 9 Trä gerelemente zum Tragen der angebrachten Betriebskassette PC. Die Stromquellen S1 und S2 sind im Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts bereitgestellt und werden mit dem Aufladeelement bzw. mit dem Entwicklungszylinder verbunden, wenn die Kassette am Hauptkörper des Bilderzeugungsgeräts angebracht wird.

(2) Aufbau des lichtempfindlichen Körpers 1

Fig. 2 zeigt schematisch den Schichtaufbau des lichtempfindlichen Körpers 1. Dar lichtempfindliche Körper 1 ist ein negativ aufladbarer lichtempfindlicher Körper, der einen organischen Photoleiter (OPC) umfaßt und hergestellt wird, indem eine Aluminiumsubstrattrommel 11, die einen Durchmesser von 30 mm hat, in der angegebenen Reihenfolge mit der folgenden ersten bis fünften funktionellen Schicht 12 bis 16 beschichtet wird.
(i) Die erste Schicht ist eine Grundierschicht 12, die eine leitfähige Schicht ist und eine Dicke von 20 um hat. Diese Grundierschicht 12 ebnet die Unregelmäßigkeit der Oberfläche der Aluminiumsubstrattrommel 11 ein und verhindert einen Moiréeffekt, der durch die zur Abtastbelichtung L angewendeten reflektierten Laserstrahlen verursacht wird.
(ii) Die zweite Schicht ist eine Sperrschicht 13, die dazu dient, zu verhindern, daß positive elektrische Ladung, die aus der Substrattrommel 11 kommt, negative elektrische Ladung, die der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 gegeben wird, aufhebt bzw. löscht. Diese Sperrschicht hat eine Dicke von etwa 0,1 um und einen mittleren Widerstand, der durch Amilan-Harz und Methoxymethylpolyamid derart eingestellt wird, daß er in der Größenordnung von 10&sup6; Ω liegt.
(iii) Die dritte Schicht ist eine zur Erzeugung elektrischer Ladung dienende Schicht 14, die aus einem Harz hergestellt ist, in dem Bisazopigment dispergiert ist. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 0,3 um. Diese Schicht 14 erzeugt sowohl positive als auch negative elektrische Ladung, wenn sie den Laserstrahlen der Abtastbelichtung L ausgesetzt wird.
(iv) Die vierte Schicht ist eine zur Beförderung elektrischer Ladung dienende Schicht 15, die aus Polycarbonatharz hergestellt ist, in dem Hydrazon dispergiert ist. Diese Schicht 15 dient folglich als p-Halbleiter. Die negative elektrische Ladung, die der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 gegeben wird, kann sich nicht durch diese Schicht 15 hindurchbewegen, sondern es kann nur die positive elektrische Ladung, die in der zur Erzeugung elektrischer Ladung dienenden Schicht 14 erzeugt wird, zu der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 befördert werden.
(v) Die fünfte Schicht ist eine Oberflächenschicht 16 des lichtempfindlichen Körpers 1. Diese Schicht 16 wird gebildet, indem der lichtempfindliche Körper 1, auf dem die Schichten 12 bis 15 schon gebildet worden sind, mit Acrylharz beschichtet wird, das mit Licht härtbar ist und in dem ultrafeine Teilchen a aus SnO&sub2; und Fluorkunstharz b wie z. B. Teflon [Warenzeichen von DuPont Co., Polytetrafluorethylen (PTFE)] dispergiert sind. Bei dieser Ausführungsform wurde die Oberflächenschicht 16 hergestellt, indem 60 Masseteile Acrylmonomer (20), 60 Masseteile ultrafeine Teilchen von Zinn(IV)-oxid mit einem mittleren Durchmesser von 400 Å, 50 Masseteile (26,3 Masse%) feine Polytetrafluorethylenteilchen (mit einem mittleren Durchmesser von 0,18 um), 20 Masseteile 2-Methylthioxanthon, das als Photoinitiator diente, und 400 Masseteile Methanol 48 Stunden lang in einer Sandmühle dispergiert wurden.
Gemäß dem Strahlbeschichtungsverfahren wurde die erhaltene vorbereitete Mischung auf die zur Beförderung elektrischer Ladung dienende Schicht 15 aufgebracht, getrocknet und 20 Sekunden lang mit Licht, das eine Intensität von 8 mW/cm² hatte und von einer Hochspannungsquecksilberlampe emittiert wurde, gehärtet. Die Dicke der Oberflächenschicht 16 betrug 3 um. Die vorbereitete Mischung für die Oberflächenschicht 16 wurde gut dispergiert, und die Oberfläche der Oberflächenschicht 16 wurde gleichmäßig gebildet. Der Volumenwiderstand der Oberflächenschicht 16 lag in der Größenordnung von 10¹³ Ω, was nicht erlaubt, daß ein verschwommenes Bild vorkommt, das durch die Drift bzw. Wan derung der elektrischen Ladung eines latenten Bildes in den Umfangsrichtungen verursacht wird, jedoch erlaubt, daß sich elektrische Ladung in gewissem Maße in der Richtung der Dicke der Schicht bewegt. Das Restpotential nach der bildmäßigen Belichtung wird auf diese Weise minimiert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wurden in dem Bindemittel Teflonteilchen b dispergiert, um die Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers 1 und die Reibungskraft zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 und der aufgeladenen Bürste 2 zu vermindern.
Da die spezifische Oberflächenenergie von Teflon selbst sehr gering ist, d. h. etwa 0,02 N/cm (20 dyn/cm) beträgt, konnte die spezifische Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers durch Dispergieren von Teflon beträchtlich vermindert werden. Während der Randwinkel, den die Oberfläche von Acrylharz/Zinn(IV)- oxid, in der kein Teflon dispergiert ist, mit Wasser bildet, 85º beträgt, kann ihr Randwinkel derart verbessert werden, daß er 95º beträgt, wenn Teflon dispergiert wird.
Da die auf dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildete Oberflächenschicht 16 bei der vorliegenden Ausführungsform aus Harz hergestellt wird, in dem leitfähiges Material und Gleitmittel dispergiert sind, kann eine gleichmäßige Auffüllung mit elektrischer Ladung unter Kontakt durchgeführt werden. Um eine gleichmäßige Auffüllung mit elektrischer Ladung unter Kontakt durchzuführen, müssen der elektrische Widerstand der Oberflächenschicht selbst, die Gleichmäßigkeit der Dispersion des leitfähigen Materials und des Gleitmittels, die Lichtdurchlässigkeit und die Festigkeit der Oberflächenschicht sorgfältig eingestellt werden.
Der spezifische elektrische Widerstand der Oberflächenschicht 16 wird vorzugsweise in einem Bereich von 1 · 10&sup9; Ω · cm, unter dem die Drift elektrischer Ladung ein verschwommenes Bild verursacht, bis 1 · 10¹&sup4; Ω · cm, was der maximale spezifische Wider stand ist, der ein Auffüllen mit elektrischer Ladung erlaubt, eingestellt.
Die Lichtdurchlässigkeit der Oberflächenschicht 16 wird durch die Lichtdurchlässigkeit und die Teilchendurchmesser des leitfähigen Materials und des Gleitmittels festgelegt. Die Durchmesser betragen vorzugsweise 0,3 um oder weniger, da das Licht nicht gestreut werden sollte. Die Durchmesser betragen insbesondere 0,1 um oder weniger. Das leitfähige Material, das bei der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise verwendet wird, wird aus leitfähigen Polymeren wie z. B. Poly(acetylen), Poly- (thiophen) und Poly(pyrrol), feinen Metallteilchen und Metalloxidteilchen ausgewählt. Metalloxide sind jedoch im Hinblick auf die Lichtdurchlässigkeit mehr vorzuziehen.
Zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Zinn(IV)-oxid können die leitfähigen Teilchen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, auch aus Metallen wie z. B. Cu, Al, Ni usw., Zinkoxid, Titanoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Bismutoxid, Indiumoxid, das mit Zinn dotiert ist, Zinn(IV)-oxid, das mit Antimon dotiert ist, Zirkoniumoxid usw. ausgewählt werden, die alle in Form von ultrafeinen Teilchen vorhanden sind. Jedes dieser Metalloxide kann getrennt verwendet werden. Ansonsten können zwei oder mehr Metalloxide kombiniert werden, die in Form einer festen Lösung vorhanden oder verschmolzen sein können. Die Menge der feinen leitfähigen Teilchen, die in der Oberflächenschicht 16 enthalten sind, wird beispielsweise entsprechend ihrem Durchmesser festgelegt. Die Menge wird vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 70 Masse% festgelegt.
Das Gleitmittel wird aus Graphit, Wachs mit einer oder mehr als einer langen Alkylgruppe, Verbindungen, die Fluor oder Silicium enthalten, usw. ausgewählt. Vorzuziehende Gleitmittel sind insbesondere Verbindungen, die Fluor oder Silicium enthalten.
Beispiele für die Verbindungen, die Fluor enthalten, schließen zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Polytetrafluorethylen Polymere von z. B. Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, Trifluor ethylen, Chlortrifluorethylen, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid und Perfluoralkylvinylether und Copolymere davon ein. Andere Beispiele sind Kohlenstofffluorid mit Fluoratomen, das eine Graphitstruktur hat, Öle mit Fluoratomen usw., bei denen Fluoratome durch Substitution hinzugefügt sind. Als Gleitmittel können ferner anorganische Fluoride verwendet werden.
Beispiele für die Verbindungen, die Silicium enthalten, schließen Monomethylsiloxan mit einer dreidimensionalen verbrückten Struktur, Dimethylsiloxan-Monomethylsiloxan mit einer dreidimensionalen verbrückten Struktur, Polydimethylsiloxan mit einer ultrahohen Molmasse, Blockpolymere, die Polydimethylsiloxansegmente enthalten, Pfropfpolymere, Tenside, Makromonomere, Polydimethylsiloxan mit modifizierten Endgruppen usw. ein.
Der Durchmesser des Gleitmittels, das in Form von Teilchen in der Oberflächenschicht zu dispergieren ist, beträgt vorzugsweise 0,005 um oder mehr, damit eine ausreichende Gleit- bzw. Schmierwirkung gezeigt wird, und vorzugsweise 0,3 um oder weniger, damit ein deutliches Bild ohne Verschwommenheit bzw. Schleier und ohne Verdunkelung bzw. Trübung erhalten wird.
Das leitfähige Material und das Gleitmittel werden durch eine Sandmühle, eine Kugelmühle, eine Walzenmühle, eine Homogenisiervorrichtung, eine Nanomizer-Mühle, eine Farbschüttelvorrichtung, mit Ultraschallwellen usw. dispergiert. Während des Dispergierens können Hilfsstoffe wie z. B. Tenside, Pfropfpolymer, Haftvermittler zugesetzt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine ausreichende Festigkeit der Oberflächenschicht 16 und eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit der Dispersion der leitfähigen Teilchen besonders wichtig. Während der elektrophotographischen Prozesse wird die Oberflächenschicht 16 direkt der Tonerentwicklung, dem Reinigungsvorgang und anderen mechanischen Streich- bzw. Bürstvorgängen unterzogen. Im einzelnen wird die Oberflächenschicht dieser Ausführungsform, in der die leitfähigen Teilchen dispergiert sind, als dünne Schicht von 0,5 bis 5,0 um gebildet. Eine ausreichende Festigkeit gegen Zerkratzen und Beschädigung ist deshalb erforderlich.
Um eine ausreichende Gleit- bzw. Schmierwirkung zu zeigen, sollte die Menge des Gleitmittels, das in der Oberflächenschicht enthalten ist, 5 Masse% oder mehr betragen. Andererseits beträgt die Menge des Gleitmittels vorzugsweise 60 Masse% oder weniger, damit eine ausreichende mechanische Festigkeit der Oberflächenschicht erzielt wird. Ungleichmäßigkeit des Dispergierens der leitfähigen Teilchen verursacht Ungleichmäßigkeit der Aufladung, wodurch ferner Ungleichmäßigkeit in dem erhaltenen Bild verursacht wird. Die leitfähigen Teilchen müssen deshalb gleichmäßig in dem Harz dispergiert werden. Um ein gleichmäßiges Dispergieren zu realisieren, ist es sehr wirksam, daß Haftvermittler zugesetzt werden oder die Oberflächen der leitfähigen Teilchen mit den Haftvermittlern behandelt werden.
Die zwei vorstehend erwähnten Eigenschaften, d. h. die Festigkeit der Oberflächenschicht und die Gleichmäßigkeit des Dispergierens der leitfähigen Teilchen, werden durch das Harz, das für die Oberflächenschicht verwendet wird, beträchtlich verändert. Das Harz, das für die Oberflächenschicht der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten Acrylharz aus Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Polystyrol, Fluorkunstharz, Cellulose, Vinylchlorid, Epoxyharz, Siliconharz, Alkydharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer usw. ausgewählt, die alle auf dem Markt erhältlich sind. Gemäß den Untersuchungen über eine Verbesserung der Festigkeit und der Gleichmäßigkeit des Dispergierens zeigte eine Oberflächenschicht, die in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt wurde, eine beträchtliche Verbesserung der Festigkeit der Schicht und der Gleichmäßigkeit des Dispergierens der leitfähigen Teilchen. Das heißt, die leitfähigen Teilchen wurden in Acrylmonomer dispergiert, das pro Molekül drei oder mehr Acryloylgruppen hat und mit Licht härtbar ist. Dieses Harz einschließlich der leitfähigen Teilchen wurde auf die lichtempfindliche Schicht aufgebracht und mit Licht gehärtet.
Wenn Acrylmonomer, das pro Molekül zwei oder mehr Acryloylgruppen hat und mit Licht härtbar ist, mit dem vorstehend erwähnten Polyester, Polycarbonat, Polyurethan, Acrylharz, Epoxyharz, Siliconharz, Alkydharz, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer usw. vermischt wird, können eine ausreichende Festigkeit der Schicht sowie eine ausreichende Gleichmäßigkeit des Dispergierens der leitfähigen Teilchen erzielt werden.
Das Acrylmonomer, das mit Licht härtbar ist und bei der vorliegenden Ausführungsform als Bindemittel dient, wird beispielsweise aus den nachstehend gezeigten ausgewählt, jedoch können alle bekannten Acrylmonomere verwendet werden, die mit Licht härtbar sind.
< Beispiele für Acrylmonomere, die mit Licht härtbar sind> [Tabelle 1] [Tabelle 2] [Tabelle 3]
Da bei dieser Ausführungsform in der Oberflächenschicht Acrylharz verwendet wird, das mit Licht härtbar ist, wird der vorbereiteten Mischung, die zur Bildung der Oberflächenschicht verwendet wird, ein Photoinitiator zugesetzt. Die Menge des zuzusetzenden Photoinitiators beträgt 0,1 bis 40 Masse% und vorzugsweise 0,5 bis 20 Masse % der Masse des mit Licht härtbaren Acrylmonomers. Beispiele für typische Photoinitiatoren schließen die nachstehend gezeigten ein. [Tabelle 4] < Beispiele für Photoinitiatoren>
Bei dieser Ausführungsform wird die Oberflächenschicht durch die vorstehend erwähnte Strahlbeschichtung auf den lichtempfindlichen Schichten gebildet. Es kann ein anderes Beschichtungsverfahren wie z. B. das Sprühbeschichtungsverfahren angewendet werden, oder es kann auch die Tauchbeschichtung mit einem zweckmäßig gewählten Lösungsmittel angewendet werden. Die Dicke der Oberflächenschicht wird unter Berücksichtigung des elektrischen Widerstandes der Schicht festgelegt. Die Dicke der Oberflächenschicht beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 gm und insbesondere 0,5 bis 5 um.
Als lichtempfindliche Schichten können bekannte Schichten einschließlich der Schichten, die anorganische Photohalbleiter wie z. B. Se, As&sub2;Se&sub3;, a-Si CdS, ZnO&sub2; usw. enthalten, und der Schichten, die organische Schichten wie z. B. PVK-TNF, Phthalocyaninpigment, Azopigment usw. enthalten, gebildet werden.
Wahlweise kann zwischen den lichtempfindlichen Schichten und der Oberflächenschicht eine Zwischenschicht bereitgestellt werden, damit sie geschützt werden. So eine Zwischenschicht wird bereitgestellt, um die Oberflächenschicht und die lichtempfindlichen Schichten besser zu verbinden oder um als Sperrschicht zum Sperren elektrischer Ladung zu dienen.
Das Material für die Zwischenschicht kann aus Harzmaterialien wie z. B. Harz, Polyesterharz, Polyamidharz, Polystyrolharz, Acrylharz, Siliconharz, die alle auf dem Markt erhältlich sind, ausgewählt werden.
Die leitfähige Substrattrommel des lichtempfindlichen Körpers kann aus einem Metall wie z. B. Aluminium, Nickel, nichtrostendem Stahl, Stahl usw., Kunststoff oder Glas, das mit einer leitfähigen Schicht versehen ist, Papier, das behandelt worden ist, um Leitfähigkeit zu zeigen, usw. hergestellt werden.

(3) Kontaktaufladeelement 2

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Kontaktaufladeelement 2 eine aufgeladene Bürste angewendet. Die aufgeladene Bürste 2 ist eine Walzenbürste mit einem Außendurchmesser von 14 mm, die einen Metallkernstab 2a mit einem Durchmesser von 6 mm und ein Band 2b umfaßt, das spiralförmig um den Metallkernstab 2a herumgewickelt ist. Das Band 2b ist ein Florgewebe aus leitfähigen Reyonfasern (REC-B, hergestellt von Unichika Ltd.; 300 den/- 50 Filamente; Dichte: 155 Filamente/mm²). Der Widerstand der Bürste beträgt 1 · 10&sup5; Ω, wenn an die Bürste eine Spannung von 1 bis 1000 V angelegt wird (wobei der Widerstand aus der Stromstärke berechnet wurde, die gemessen wurde, als die Bürste mit einer Metalltrommel, die einen Durchmesser von 30 mm hatte, in Kontakt gehalten wurde, wobei der Kontaktspalt eine Breite von 3 mm und in Längsrichtung eine Breite von 230 mm hatte, und eine Spannung angelegt wurde).
Wenn der lichtempfindliche Körper 1 einen Fehler wie z. B. ein feines Loch (Nadelloch) hat, fließt durch das Loch ein übermäßiger Streu- bzw. Leckstrom, und bei dem Aufladespalt kann eine schlechte Aufladung vorkommen, die ein fehlerhaftes Bild verursacht. Um so ein fehlerhaftes Bild zu verhindern, sollte der Widerstand der aufgeladenen Bürste 1 · 10&sup4; Ω oder mehr betragen. Der Widerstand beträgt vorzugsweise 1 · 10&sup7; Ω oder weniger, damit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers ausreichende elektrische Ladung gegeben wird. Das Material für die aufgeladene Bürste 2 kann aus REC-B (hergestellt von Unichika Ltd.), SA-7 (Toray), Thunderon (Nihon Sanmo Co., Ltd.), Belltron (Kanebo Co., Ltd.), CLACARBO (Kuraray Co., Ltd.), Reyon, in dem Kohlenstoff dispergiert ist, ROVAL (Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) usw. ausgewählt werden. Vorzuziehende Beispiele für das Material für die aufgeladene Bürste 2 schließen unter Berücksichtigung der Beständigkeit gegen Ladungen in der Umgebung REC-B, REC-C, REC-M1 und REC-M10 ein, die alle von Unichika Ltd. hergestellt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die aufgeladene Bürste 2 derart gedreht, daß sie sich in der Richtung bewegt, die der Richtung, in der sich die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 bewegt, in dem Kontaktbereich entgegengesetzt ist. Ferner wird die aufgeladene Bürste 2 mit einer Drehzahl von 500 U/min gedreht (wobei das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten -414% beträgt, was in der später beschriebenen Weise berechnet wird). Die aufgeladene Bürste 2 kann jedoch mit einer anderen Drehzahl gedreht werden. Es ist am meisten vorzuziehen, daß die Drehzahl entsprechend der Breite des Aufladespaltes, der zwischen der aufgeladenen Bürste 2 und dem lichtempfindlichen Körper 1 gebildet wird, der Dichte der Borsten der Bürste, dem Widerstand der Schicht des lichtempfindlichen Körpers 1, die mit elektrischer Ladung aufzufüllen ist, der Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel) und anderen Bedingungen verändert wird. Die aufgeladene Bürste 2 kann auch derart gedreht werden, daß sie sich in derselben Richtung bewegt, in der sich die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 in dem Kontaktbereich bewegt. Da die Menge elektrischer Ladung, die dem lichtempfindlichen Körper 1 gegeben wird, so zunimmt, wie der Absolutwert des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeit der aufgeladenen Bürste 2 zu der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Körpers 1 zunimmt, muß die aufgeladene Bürste 2 jedoch in diesem Fall mit einer höheren Drehzahl gedreht werden, um denselben Absolutwert des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeiten zu erhalten. Es ist somit vorzuziehen, daß die aufgeladene Bürste 2 und der lichtempfindliche Körper 1 im Kontaktbereich in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden, weil die aufgeladene Bürste 2 in diesem Fall mit einer niedrigen Drehzahl gedreht werden kann.
Wenn die aufgeladene Bürste 2 und der lichtempfindliche Körper 1 im Kontaktbereich in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, kommt der Teil der aufgeladenen Bürste 2, der aus dem Aufladespalt herauskommt, mit dem lichtempfindlichen Körper 1 erst wieder in Kontakt, wenn die aufgeladene Bürste 2 eine Umdrehung gemacht hat und der Teil der aufgeladenen Bürste nicht mehr überladen ist. Wenn jedoch die aufgeladene Bürste 2 und der lichtempfindliche Körper 1 im Kontaktbereich in derselben Richtung bewegt werden, kommt der Teil der aufgeladenen Bürste 2, der mit dem lichtempfindlichen Körper 1 in Kontakt kommt, mit einem anderen Teil der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1, der sich in dem Aufladespalt stromabwärts befindet, weiter in Kontakt, weil sich die aufgeladene Bürste 2 schneller bewegt als die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1. Als Folge ist ein Teil der Bürste, der in die Nähe des stromabwärts befindlichen Endes des Aufladespalts kommt, schon mit positiver elektrischer Ladung überladen worden und kann den lichtempfindlichen Körper 1 auch in dem Fall, daß sie miteinander in Kontakt kommen, nicht mit elektrischer Ladung auffüllen. Kurz gesagt, wenn die aufgeladene Bürste 2 und der lichtempfindliche Körper 1 im Kontaktbereich in derselben Richtung bewegt werden, wird die Aufladefähigkeit vermindert. Der "überladene" Zustand ist als ein Zustand definiert, in dem die Bürste, die dem lichtempfindlichen Körper schon negative elektrische Ladung gegeben hat, weiter mit positiver elektrischer Ladung aufgeladen wird, die sich an den Spitzen der Borsten angesammelt hat, so daß sie ein anderes Potential hat als der Kernstab der Aufladebürste. Das vorstehend erwähnte Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten wird folgendermaßen berechnet:
wobei die Umfangsgeschwindigkeit der aufgeladenen Bürste einen positiven Wert hat, wenn die Bürste im Kontaktbereich in derselben Richtung bewegt wird wie die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers, und einen negativen Wert hat, wenn sie in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird.

(4) Grundsätze der Aufladung

Grundsätze der Aufladung unter Anwendung des lichtempfindlichen Körpers 1 und des Kontaktaufladeelements 2, die vorstehend beschrieben wurden, werden beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gibt das Kontaktaufladeelement 2, das einen mittleren Widerstand hat, der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1, die einen mittleren Widerstand hat, direkt elektrische Ladung, ohne daß elektrische Entladung stattfindet. Im einzelnen wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Aufladung durchgeführt, indem ein Fangstellenpotential des Materials, das für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers verwendet wird, mit elektrischer Ladung gefüllt wird oder indem die leitfähigen Teilchen a in der Oberflächenschicht 16 mit elektrischer Ladung gefüllt werden.
Fig. 3 zeigt eine Ersatzschaltung, die die Grundsätze der Aufladung veranschaulicht, die durch die vorliegende Ausführungsform angewandt werden. Hierbei wird ein kleiner Kondensator gebildet, bei dem die zur Beförderung elektrischer Ladung dienende Schicht 15 des lichtempfindlichen Körpers 1 als dielektrische Substanz dient und die Substrattrommel 11 und die leitfähigen Teilchen (SnO&sub2;) a in der Oberflächenschicht 16 (Ladungseinfüllungsschicht) als Elektroden dienen. Dieser Kondensator wird durch das Kontaktaufladeelement 2 aufgeladen. Bei diesem Kondensator ist jedes leitfähige Teilchen a von den anderen elektrisch unabhängig und wirkt als eine Art von kleiner nicht angeschlossener bzw. potentialfreier Elektrode. Als Folge wird die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers makroskopisch gleichmäßig aufgeladen, jedoch ist die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers tatsächlich mit unzähligen feinen geladenen Teilchen aus SnO&sub2; bedeckt. Das elektrostatische latente Bild kann deshalb nach dem Vorgang der bildmäßigen Belichtung L mit Laserstrahlen durch die elektrisch unabhängigen SnO&sub2;-Teilchen getragen werden. Eine Aufladung kann durchgeführt werden, wenn der spez. Widerstand der Oberflächenschicht 16 im Bereich von 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹&sup4; Ω · cm liegt. Der spez. Widerstand der Oberflächen schicht 16 liegt unter Berücksichtigung der Veränderung des spez. Widerstandes unter den Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit sowie niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit vorzugsweise im Bereich von 1 · 10¹² bis 1 · 10¹³ Ω · cm.
Der Volumenwiderstand wird aus der gemessenen Stromstärke berechnet, die folgendermaßen erhalten wird. Eine vorbereitete Mischung zur Bildung der Oberflächenschicht 16 wird zwischen zwei Metallelektroden gegossen, die mit einem Abstand von 200 um voneinander getrennt sind. Aus der Mischung wird eine Schicht gebildet. Dann wird zwischen den Elektroden eine Spannung von 100 V angelegt.
Ausgezeichnete Aufladungseigenschaften können erhalten werden, wenn der spez. Widerstand der Oberfläche des aufzuladenden Körpers 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹&sup4; Ω · cm beträgt und gleichzeitig der Randwinkel, den die Oberfläche des aufzuladenden Körpers mit Wasser bildet, 90º oder mehr beträgt. Solange die vorstehend erwähnten Bedingungen vorhanden sind, können auch durch Anwendung irgendeiner Oberflächenschicht, die einen anderen Aufbau hat, ausgezeichnete Aufladungseigenschaften erhalten werden.

(5) Gleichmäßigkeit der Aufladung und anderer Eigenschaften

Bei dieser Ausführungsform wird als Material für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1, der als aufzuladender Körper dient, ein Material mit einer niedrigen Oberflächenenergie verwendet, um den Reibungskoeffizienten zu vermindern. Als Folge können die Borsten der aufgeladenen Bürste 2 mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in gleichmäßigen Kontakt kommen. Gleichzeitig kann eine ungleichmäßige Drehung verhindert werden, da das Drehmoment, das erforderlich ist, um die aufgeladene Bürste 2 zu drehen, vermindert wird.
Im einzelnen ist die vorliegende Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß für den lichtempfindlichen Körper 1, der als aufzuladender Körper 1 dient, ein optischer Photoleiter (OPC) mit getrennten Funktionen verwendet wird und daß der lichtemp findliche Körper mit der Oberflächenschicht 16 beschichtet wird, die eine niedrige Oberflächenenergie hat.
Nachstehend wird als Kennmerkmal der Oberflächenenergie der Randwinkel angewendet, den das zu verwendende Material mit Wasser bildet. Durch den Drucker (siehe Fig. 1) wurden unter Anwendung des vorstehend erwähnten lichtempfindlichen Körpers 1 Bilder erzeugt.
Als Vergleichsprobe wurde ein lichtempfindlicher Körper angewendet, der mit einer Oberflächenschicht 16 beschichtet war, in der keine Teflonteilchen b dispergiert waren. In diesem Fall war die Oberflächenenergie des Acrylharzes, das als Bindemittel der Oberflächenschicht 16 diente, hoch, und der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und dem Entwickler war auch hoch. Als Folge trat ein Zwischenraum zwischen den Borsten der aufgeladenen Bürste 2 auf, wie in der Schnittzeichnung 4B gezeigt wird, wodurch in der aufgeladenen Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 eine Ungleichmäßigkeit verursacht wurde.
Gemäß dem Kontaktaufladeverfahren, bei dem keine elektrische Entladung angewendet wird, tritt eine Ungleichmäßigkeit der Aufladung ein, weil der Teil der Oberfläche des aufzuladenden lichtempfindlichen Körpers 1, der mit der aufgeladenen Bürste 2, die als Kontaktaufladeelement dient, nicht in direkten Kontakt kommt, nicht ausreichend aufgeladen wird, während der andere Teil ausreichend aufgeladen wird. Gleichzeitig verursacht in diesem Beispiel ein hohes Drehmoment zum Drehen der aufgeladenen Bürste 2 eine ungleichmäßige Drehung, wodurch in der Unterabtastrichtung, in der die Oberfläche bewegt wird, eine Ungleichmäßigkeit in der aufgeladenen Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 hervorgerufen wird. Diese Ungleichmäßigkeit in der aufgeladenen Oberfläche hat einen schlechten Einfluß auf das zu erzeugende Bild. Außerdem behindert nach langer Anwendung ein Abrieb der Spitzen der Borsten 2b der aufgeladenen Bürste 2 eine gleichmäßige Aufladung des lichtempfindlichen Körpers 1.
Andererseits konnten bei der vorliegenden Ausführungsform, deren lichtempfindlicher Körper 1 die Oberflächenschicht 16 hat, in der die Teflonteilchen b dispergiert sind, die Oberflächenenergie der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 und der Reibungskoeffizient vermindert werden. Als Folge konnten die Spitzen der Borsten der aufgeladenen Bürste 2 mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 in gleichmäßigen Kontakt kommen, wodurch eine gleichmäßige Aufladung des lichtempfindlichen Körpers 1 realisiert wurde. Gleichzeitig konnte eine ungleichmäßige Drehung verhindert werden, so daß eine gleichmäßige Aufladung realisiert wurde, weil das Drehmoment, das erforderlich ist, um die aufgeladene Bürste 2 zu drehen, vermindert wurde. Außerdem waren die Spitzen der Borsten 2b der aufgeladenen Bürste 2 sogar nach langer Anwendung frei von Abrieb und konnten die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 noch gleichmäßig aufladen. Durch die vorliegende Erfindung konnte somit ein ausgezeichnetes Bild erzeugt werden.
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse von Untersuchungen über Beziehungen zwischen der Menge der in der Oberflächenschicht 16 dispergierten Teflonteilchen b und den Aufladungseigenschaften: den Randwinkeln, den die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 mit Wasser bildet; der Gleichmäßigkeit der Aufladung; der Gleichmäßigkeit der Aufladung in der Längsrichtung und dem Abrieb der aufgeladenen Bürste 2. [Tabelle 5]
* Masse%, auf die Gesamtmasse der Festsubstanz bezogen
Tabelle 5 zeigt, daß sogar in der Unterabtastrichtung eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit der Aufladung erhalten werden kann, wenn der Randwinkel, der mit Wasser gebildet wird, 90º oder mehr beträgt, und daß der Abrieb der Bürste in ausreichendem Maße vermindert werden kann, so daß ein ausgezeichnetes Bild erhalten wird sowie verhindert wird, daß die aufgeladene Bürste 2 die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 beschädigt, wenn der Randwinkel 95º oder mehr beträgt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann ein ausgezeichnetes Bild erhalten werden, wenn für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 ein Material verwendet wird, das mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr und vorzugsweise von 95º oder mehr bildet.

< Zweite Ausführungsform>

Bei dieser Ausführungsform hat das Material für die Bildung der Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Körpers eine niedrige Oberflächenenergie. Im einzelnen wird die äußerste Schicht des lichtempfindlichen Körpers 1, d. h. die zur Beförderung elektrischer Ladung dienende Schicht 15 oder die Oberflächenschicht 16, die vorstehend beschrieben wurde, unter Verwendung eines Fluorkunstharzes mit einer niedrigen Oberflächenenergie als Bindemittel hergestellt.
Bei dieser Ausführungsform war die äußerste Schicht des lichtempfindlichen Körpers tatsächlich die zur Beförderung elektrischer Ladung dienende Schicht 15. Als Bindemittel dieser Schicht 15 wurde ein amorphes Fluorkunstharz (SYTOP, Warenzeichen von Asahi Glass Co., Ltd.) verwendet, das lichtdurchlässig ist und aufgetragen werden kann. In diesem Bindemittel wurde Hydrazon dispergiert. Der auf diese Weise hergestellte lichtempfindliche Körper bildete mit Wasser einen Randwinkel von 120,5º.
Zur Erzeugung von Bildern wurden zusammen mit dem vorstehend erwähnten lichtempfindlichen Körper derselbe Drucker (Fig. 1) wie bei der ersten Ausführungsform und eine aufgeladene Bürste wie bei der ersten Ausführungsform, bei der jedoch REC-B durch REC-C (hergestellt von Unichika Ltd.) ersetzt war, angewendet. Es konnte eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit der Aufladung realisiert werden, und eine durch eine ungleichmäßige Drehung der aufgeladenen Bürste verursachte Ungleichmäßigkeit der Aufladung in der Unterabtastrichtung konnte verhindert werden. Der Abrieb der Bürste nach langer Anwendung konnte in ausreichendem Maße vermindert werden, wodurch ferner eine ausgezeichnete Bilderzeugung gewährleistet wurde. Außerdem konnte verhindert werden, daß die aufgeladene Bürste die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers beschädigte.
Da in dem Bindemittel der zur Beförderung elektrischer Ladung dienenden Schicht 15, die als äußerste Schicht des lichtempfindlichen Körpers dient, keine Teflonteilchen dispergiert sind, werden Laserstrahlen während des Prozesses der bildmäßigen Belichtung nicht durch Teflonteilchen gestreut. Als Folge kann ein klares latentes Bild erzeugt werden. Ähnliche erwünschte Wirkungen können auch erzielt werden, wenn der lichtempfindliche Körper mit der Oberflächenschicht 16 (als der äußersten Schicht) versehen ist, wobei als Bindemittel dieser Oberflächenschicht 16 ein Fluorkunstharz mit einer niedrigen Oberflächenenergie verwendet wird.

< Dritte Ausführungsform> (Fig. 6)

Bei dieser Ausführungsform wird als Kontaktaufladeelement eine Magnetbürste angewendet.
Dieser Ausführungsform liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächenenergie der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers sowie den Reibungskoeffizienten zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und der Magnetbürste zu vermindern und in dem Aufladespalt zwischen der Magnetbürste und dem lichtempfindlichen Körper eine glatte bzw. gleichmäßige Bewegung magnetischer Teilchen an der Oberfläche des lichtempfindlichen Kör pers zu realisieren. Die magnetischen Teilchen können auf diese Weise öfter mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in Kontakt kommen, und das Aufladeverhalten bzw. die Aufladeleistung wird verbessert.
In Fig. 6 ist eine leitfähige Magnetbürste 200, die als Kontaktaufladeelement dient, in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Körper 1 angeordnet. Die Magnetbürste 200 umfaßt einen nichtmagnetischen drehbaren Elektrodenzylinder 21, der einen Durchmesser von 16 mm hat, eine stationäre Magnetwalze 22, die eine Längsabmessung von 230 mm hat, und magnetische Teilchen 23, die durch die Magnetwalze 22 angezogen werden. Zur Verbesserung des Aufladeverhaltens in bezug auf die Aufladung des lichtempfindlichen Körpers 1 wird der Elektrodenzylinder 21 gedreht, wie es in Fig. 6 durch einen Pfeil gezeigt wird, so daß der Elektrodenzylinder 21 und die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 im Kontaktbereich, d. h. in dem Spalt, in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden. Die Umfangsgeschwindigkeit der Magnetbürste beträgt 100 mm/s.
Die magnetischen Teilchen 23 sind Ferrit-Tonerträgerteilchen (mittlerer Durchmesser: 30 um, maximale Magnetisierung: 60 Am²/kg, Dichte: 2,2 g/cm³, spez. Widerstand: 5 · 10&sup6; Ω · cm). Der spez. Widerstand wird aus der gemessenen Stromstärke berechnet, die erhalten wird, wenn an 2 g der Tonerträgerteilchen, die in eine Metallzelle mit einer Grundfläche von 228 mm² eingefüllt worden sind und einer Belastung von 6,6 kg/cm² unterzogen werden, eine Spannung von 100 V angelegt wird.
Der Elektrodenzylinder 21 und der lichtempfindliche Körper 1 sind mit einem Abstand von 500 um dazwischen angeordnet. Auf den Elektrodenzylinder 21 werden 10 g Tonerträgerteilchen 23 aufgebracht. Die Tonerträgerteilchen 23 bilden in diesem Fall zwischen dem Elektrodenzylinder 21 und dem lichtempfindlichen Körper 1 einen Spalt mit einer Breite von etwa 2 mm. Da es zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Magnetbürste 200 und der Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Körpers 1 einen Unterschied gibt, sammeln sich an der Seite des Spalts, die sich in bezug auf die Drehrichtung des Zylinders 21 stromaufwärts befindet, Tonerträgerteilchen 23 mit einer Breite von etwa 3 mm an, d. h., der gesamte Aufladespalt hat eine Breite von etwa 5 mm. An die Magnetbürste 200 wird durch eine elektrische Stromquelle S1 zum Anlegen einer Aufladevorspannung eine Gleichstrom-Aufladevorspannung von -700 V angelegt, und die äußere Umfangsoberfläche des sich drehenden lichtempfindlichen Körpers 1 wird gleichmäßig mit etwa -700 V aufgeladen.
Mit demselben Drucker (Fig. 1) wie bei den vorstehend erwähnten Ausführungsformen und der Magnetbürste 200 wurden Bilder erzeugt. Die erhaltenen Bilder wurden mit Bildern verglichen, die mit einem herkömmlichen Gerät erhalten wurden. Man beachte, daß diese Ausführungsform mit Ausnahme des Kontaktaufladeelements dieselbe ist wie die erste Ausführungsform.
Zum Vergleich wurden mit dem lichtempfindlichen Körper 1, der mit der Oberflächenschicht 16, in der keine Teflonteilchen dispergiert waren, beschichtet war, Bilder erzeugt. Da in diesem Beispiel die Oberflächenenergie des als Bindemittel der Oberflächenschicht 16 dienenden Acrylharzes selbst hoch war, war auch der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 und den magnetischen Teilchen hoch. Die magnetischen Teilchen konnten sich deshalb nicht leicht über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 bewegen, sondern wurden in dem Aufladespalt zusammengepackt. Deshalb stagnierten die magnetischen Teilchen in dem Spalt in der Nähe der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers. Das Stagnieren der magnetischen Teilchen verursachte in dem Spalt eine Ungleichmäßigkeit, wobei die Wahrscheinlichkeit, daß die magnetischen Teilchen mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 in Kontakt kommen, in dem Teil des Spaltes vermindert war. Als Folge traten eine Ungleichmäßigkeit der Aufladung und ein schlechtes Aufladeverhalten ein, wodurch eine schlechte Aufladung verursacht wurde. Da stagnierende magnetische Teilchen leicht überladen wurden, konnten außerdem diese Teilchen den lichtempfindlichen Körper nicht aufladen und verursachten eine schlechte Rufladung.
Andererseits ist der lichtempfindliche Körper 1 dieser Ausführungsform mit der Oberflächenschicht 16 beschichtet, in der die Teflonteilchen b dispergiert wurden, wodurch seine Oberflächenenergie und der Reibungskoeffizient seiner Oberfläche vermindert werden konnten. Die magnetischen Teilchen 23 konnten deshalb glatt bzw. gleichmäßig dahinrollen und sich über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen. Deshalb war die Wahrscheinlichkeit, daß die magnetischen Teilchen 23, die noch nicht überladen waren, mit dem lichtempfindlichen Körper 1 in Kontakt kommen, erhöht. Infolgedessen konnte eine schlechte Aufladung verhindert werden und konnten ausgezeichnete Bilder erhalten werden. Da sich die magnetischen Teilchen 23 in dem Aufladespalt glatt bzw. gleichmäßig bewegen konnten, konnten die Gleichmäßigkeit in dem Spalt sowie die Gleichmäßigkeit der Aufladung in der Längsrichtung des Zylinders verbessert werden. Außerdem wurde das Drehmoment zum Drehen der Magnetbürste vermindert, und die Magnetbürste drehte sich gleichmäßig. Als Folge konnte eine durch ungleichmäßige Drehung verursachte Ungleichmäßigkeit der Aufladung verhindert werden. Da der lichtempfindliche Körper 1 gleichmäßig aufgeladen wurde, konnte eine durch schlechte Aufladung verursachte Potentialdifferenz zwischen Tonerträgerteilchen und der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 verhindert werden, und ferner konnte ein durch die erwähnte Potentialdifferenz verursachtes Anhaften der Tonerträgerteilchen an dem lichtempfindlichen Körper 1 verhindert werden. Ein Anhaften der Tonerträgerteilchen wurde ferner verhindert, weil der Randwinkel, den die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 1 mit Wasser bildet, 90º oder mehr betrug, um die Abtrennung der Tonerträgerteilchen zu verbessern.
Es wurden Untersuchungen über die Beziehung zwischen schlechter Aufladung und dem Randwinkel, den die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers mit Wasser bildet, durchgeführt, bei denen die Menge der in der Oberflächenschicht 16 dispergierten Teflonteilchen b verändert wurde. Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse der Untersuchungen. [Tabelle 6]
* Masse%, auf die Gesamtmasse der Festsubstanz bezogen
Wie in Tabelle 6 gezeigt ist, konnte eine schlechte Aufladung verhindert werden und wurden ausgezeichnete Bilder erzeugt, als der Randwinkel mit Wasser 90º oder mehr betrug.
Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform eine Abtastbelichtung mit Laserstrahlen durchgeführt wird, um auf den lichtempfindlichen Körper 1 Bilddaten zu schreiben, können andere Prozesse angewendet werden. Beispielsweise kann vor dem lichtempfindlichen Körper 1 ein LED-Kopf mit in der Längsrichtung des Bildträgers angeordneten LED-Elementen positioniert werden, oder es kann eine Zeilenaufzeichnung durchgeführt werden, beispielsweise mit einem optischen System, das aus einem Flüssigkristallverschluß und einer Lichtquelle besteht und bei dem die Lichtquelle entsprechend Signalen aus einem Steuergerät ein- oder ausgeschaltet wird. Als Bildträger kann anstelle des lichtempfindlichen Körpers ein isolierender (oder dielektrischer) Körper mit einer Oberflächenschicht, der elektrische Ladung gegeben wird, angewendet werden. In diesem Fall wird beispielsweise ein Mehrfachstift-Aufzeichnungskopf angewendet, um auf dem aufgeladenen Bildträger das latente Bild zu erzeugen. Der Mehrfachstift-Aufzeichnungskopf hat Stiftelektroden, die dem Bildträger stromabwärts von dem Kontaktaufladeelement in bezug auf die Richtung, in der der Bildträger bewegt wird, zugewandt sind. Die Stiftelektroden sind in der Längsrichtung des Bildträgers angeordnet. Anstelle der Umkehrentwicklung kann eine normale Entwicklung durchgeführt werden.
Als Kontaktaufladeelement kann eine leitfähige Aufladewalze angewendet werden, die aus leitfähigem festem oder porösem Material, das eine niedrige Härte hat, hergestellt wird. Es wird beispielsweise eine leitfähige Aufladewalze angewendet, die aus einem Kernstab und einer EPDM-Schaumstoffschicht (EPDM = Ethylen-Propylen-Terpolymer) mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup5; Ω · cm besteht (ASKER-C-Härte: 45º). Diese leitfähige Aufladewalze ist derart in Kontakt mit dem aufzuladenden Körper angeordnet, daß ein Spalt mit einer Breite von 6 mm gebildet wird; an die Aufladewalze, die gedreht wird, wird eine Spannung angelegt.

< Vierte Ausführungsform>

Bei dem Bilderzeugungsgerät dieser Ausführungsform wird ein lichtempfindlicher Körper für einen Prozeß der Belichtung der Rückseite angewendet, der mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet. Bei dieser Ausführungsform wird ein Zweikomponentenentwickler verwendet, der magnetische leitfähige Tonerträgerteilchen und einen magnetischen isolierenden Toner enthält. Die magnetischen leitfähigen Tonerträgerteilchen tragen dazu bei, daß restlicher Toner, der nach dem Übertragungsprozeß zurückgeblieben ist, weggeräumt, die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers aufgeladen und der Toner befördert wird.
Tonerträgerteilchen bürsten die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und schaben den Toner ab, der während des vorangehenden Bilderzeugungsprozesses nicht auf das Übertragungs-Bildempfangsmaterial übertragen wurde, sondern auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers zurückgeblieben ist (so ein Toner wird nachstehend als "restlicher Toner" bezeichnet). Gleichzeitig mit diesem Reinigungsvorgang geben die Tonerträgerteilchen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers elektrische Ladung. Wenn sich der Entwickler jedoch nicht glatt bzw. gleichmäßig bewegt, wird er zusammengepackt und stagniert in dem Spalt zwischen dem Entwicklungszylinder und dem lichtempfindlichen Körper. In diesem Fall nimmt die Wahrscheinlichkeit, daß der Entwickler mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in direkten Kontakt kommt, selbst dann nicht zu, wenn der Entwicklungszylinder schneller gedreht wird. Als Folge treten ein schlechtes Reinigungsverhalten und eine schlechte Aufladung ein.
Um diese Probleme zu lösen, wird bei der vorliegenden Ausführungsform als Material, das für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers für den Prozeß der Belichtung der Rückseite verwendet wird, ein Material verwendet, das eine niedrige Oberflächenenergie hat. Auf diese Weise kann die Aufgabe der vorliegenden Ausführungsform, d. h. die Verwirklichung einer glatten bzw. gleichmäßigen Bewegung des Entwicklers über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und die Erleichterung des Wegräumens des restlichen Toners, der während des vorangehenden Bilderzeugungsprozesses zurückgeblieben ist, gelöst werden. Im einzelnen wird für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers ein Harz mit einer niedrigen Oberflächenenergie wie z. B. Polypropylen verwendet und/oder werden in der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers Teilchen wie z. B. PTFE dispergiert usw.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein lichtempfindlicher Körper angewendet, der einen optischen Photoleiter (OPC) mit getrennten Funktionen umfaßt und mit einer Oberflächenschicht beschichtet ist, die eine niedrige Oberflächenenergie hat. Ähnliche Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform können erzielt werden, solange für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers für den Prozeß der Belichtung der Rückseite ein Material verwendet, das eine niedrige Oberflächenenergie hat.
Wie beschrieben wurde, wird als Kennmerkmal der Oberflächenenergie des Materials der Randwinkel angewendet, den das Material mit Wasser bildet.
Bei dieser Ausführungsform wird die Oberflächenschicht aus isolierendem Harz hergestellt, in dem leitfähige Teilchen dispergiert sind. Bei diesem lichtempfindlichen Körper dienen die lichtempfindlichen Schichten als dielektrischer Körper, während die leitfähigen Teilchen als feine nicht angeschlossene bzw. potentialfreie Elektrode dienen, die einen Kondensator bildet. Dieser Kondensator wird mit leitfähigem Entwickler aufgeladen.
Gemäß den herkömmlichen einfachen Prozessen können Materialien, die kein Niveau zum Einfangen elektrischer Ladung haben, nicht für den lichtempfindlichen Körper verwendet werden, was die Auswahl von Materialien schwierig macht. Bei dem lichtempfindlichen Körper mit der vorstehend erwähnten Oberflächenschicht kann den leitfähigen feinen Teilchen jedoch elektrische Ladung gegeben werden. Als Folge kann mit verschiedenen Materialien für den lichtempfindlichen Körper eine ausgezeichnete Aufladung realisiert werden.
Nun wird das elektrophotographische Gerät mit Belichtung der Rückseite beschrieben, das bei der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird.
Fig. 7 zeigt schematisch das elektrophotographische Gerät, das eine lichtempfindliche Trommel 1, eine Belichtungsvorrichtung 4, eine Entwicklungsvorrichtung 3, eine Übertragungsvorrichtung 5, eine Fixiervorrichtung (nicht gezeigt) usw. umfaßt.
Der lichtempfindliche Körper 1 ist ein lichtdurchlässiger Glaszylinder mit einem Durchmesser von 30 mm, auf den lichtempfindliche Schichten aufzuschichten sind. Anstelle des Glaszylinders kann ein Zylinder verwendet werden, der aus einem lichtdurchlässigen formbeständigen Harz hergestellt ist. Ferner kann ein Zylinder angewendet werden, der aus Polycarbonatharz, PMMA-Harz u. dgl. hergestellt ist.
Zuerst wird durch Beschichten eine etwa 1 um dicke Schicht aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet, die als lichtdurchlässige leitfähige Schicht dient. Darauf werden eine Sperrschicht zum Sperren elektrischer Ladung aus der Oberfläche des Zylinders (UCL = Grundierschicht, Schichtdicke: etwa 20 um, mittlerer Widerstand), eine zur Erzeugung elektrischer Ladung dienende Schicht (CGL, Schichtdicke: etwa 1 um, Polyvinylbutyralharz-Bindemittel + Bisazopigment), eine zur Beförderung elektrischer Ladung die nende p-leitende Schicht (CTL, Schichtdicke: etwa 20 um, Acrylharz-Bindemittel + Hydrazon) und ferner die für die vorliegende Ausführungsform typische Oberflächenschicht in der angegebenen Reihenfolge aufgeschichtet. Auf diese Weise wird der OPC umfassende lichtempfindliche Körper mit getrennten Funktionen hergestellt. Die Belichtungsvorrichtung 4, die einen LED-Kopf und eine Selfox-Linsenanordnung umfaßt, ist innerhalb des lichtempfindlichen Körpers angeordnet, um von der Rückseite des lichtempfindlichen Körpers her zu einer vorgegebenen Stelle in dem Aufladespalt Licht auszustrahlen. Die Entwicklungseinheit (Entwicklungsvorrichtung) 3 umfaßt einen drehbaren Zylinder 3b mit einem Durchmesser von 30 mm, der aus Aluminium, nichtrostendem Stahl usw. hergestellt ist, und einen stationären Magneten 3a, der in dem Zylinder 3b befestigt ist. Der Zylinder 3b wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht, die sechsmal so hoch ist wie die Umfangsgeschwindigkeit des lichtempfindlichen Körpers, wobei der Zylinder 3b in diesem Kontaktbereich in derselben Richtung bewegt wird wie der lichtempfindliche Körper.
Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel) 50 mm/s. Die Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders 3b beträgt deshalb 300 mm/s. In der Magnetwalze 3a sind acht Magnetpole symmetrisch angeordnet. Jeder Magnetpol hat seine Spitzenstellung auf der Geraden zwischen dem Mittelpunkt der lichtempfindlichen Trommel und dem Mittelpunkt des Entwicklungszylinders, wobei jede Spitzenstellung an der Oberfläche des Zylinders 3b eine magnetische Flußdichte von 800 Gauß hat.
Der magnetische isolierende Toner, der verwendet wird, ist ein negativer Toner mit einem Teilchendurchmesser von 7 um und einem spezifischen elektrischen Widerstand von 1 · 10¹&sup4; Ω · cm. Die Tonerträgerteilchen haben einen Durchmesser von 25 um und einen spezifischen Widerstand von 1 · 10² Ω · cm.
Der Toner und die Tonerträgerteilchen werden in einem T/D-Verhältnis von 8 Masse% vermischt (T: Toner, D: gesamter Entwickler). Diese Mischung wird in die Entwicklungsvorrichtung 3 ein gefüllt, in der eine Metallrakel 3d zum Einstellen der Dicke der Schicht des Toners aus der Entwicklungsvorrichtung derart angeordnet ist, daß sie dem Entwicklungszylinder 3b gegenüberliegt, um die Dicke der Tonerschicht auf der Zylinderoberfläche auf etwa 1 mm einzustellen. Der Entwicklungszylinder 3b und die lichtempfindliche Trommel 1 werden an ihrem Endbereich durch Kontaktwalzen (nicht gezeigt) derart gehalten, daß der Abstand dazwischen 0,5 mm beträgt. Wenn die lichtempfindliche Trommel und der Entwicklungszylinder bei diesem Aufbau mit ihren Umfangsgeschwindigkeiten gedreht werden, hat der Kontaktspalt N zwischen ihnen eine Breite von 7 mm. Die lichtempfindliche Trommel 1 ist geerdet, während der Entwicklungszylinder 3b mit einer Gleichspannung von -100 V aufgeladen wird. Auf diese Weise wird mit dem negativen Toner eine Umkehrentwicklung durchgeführt.
Mit dem vorstehend erwähnten Gerät wurden Bilder erzeugt.
An der stromaufwärts befindlichen Seite in dem Spalt, der durch den Entwickler zwischen dem lichtempfindlichen Körper und dem Entwicklungszylinder gebildet wird, schabt die Magnetbürste, die sich schnell dreht, den restlichen Toner ab, der nach dem Übertragungsprozeß zurückgeblieben ist. Gleichzeitig kommen die leitfähigen Tonerträgerteilchen mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in Kontakt und laden den lichtempfindlichen Körper auf.
Der auf diese Weise aufgeladene lichtempfindliche Körper wird dem Prozeß der Belichtung der Rückseite unterzogen, bei dem der belichtete Bereich entladen wird, wobei das Potential des belichteten Bereichs erzeugt wird.
Nach der Belichtung erzeugt der isolierende Toner in dem Spalt, der durch den Entwickler gebildet wird, auf dem lichtempfindlichen Körper entsprechend der gegebenen elektrischen Feldstärke ein Tonerbild. Da die leitfähigen Tonerträgerteilchen bei dieser Ausführungsform als dicht angeordnete Elektroden dienen, kann sogar mit einer niedrigen Spannung, die einen Absolutwert von etwa 100 V hat, eine ausreichende Bilddichte erhalten werden.
Das Tonerbild wird dann durch die sich drehende Übertragungswalze 5 auf ein Übertragungs-Bildempfangsmaterial P übertragen. Die Übertragungswalze 5, die bei der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, hat einen spezifischen Volumenwiderstand von 5 · 10&sup8; Ω · cm, und daran wird eine Vorspannung von +2 kV angelegt. Der Toner, der nicht durch die Übertragungsvorrichtung übertragen worden ist, wird während des nächsten Bilderzeugungsvorgangs an der stromaufwärts befindlichen Seite in dem Aufladespalt in ausreichendem Maße abgeschabt. Infolgedessen behindert der restliche Toner den nächsten Bilderzeugungsvorgang nicht.
Das übertragene Tonerbild wird durch die Wärmefixierwalze fixiert, und das Übertragungs-Bildempfangsmaterial mit dem gedruckten Bild wird aus dem Gerät ausgetragen.
Nun wird die Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Körpers beschrieben, die die vorliegende Ausführungsform kennzeichnet. Die Oberflächenschicht wird folgendermaßen gebildet. 60 Masseteile eines mit Licht härtbaren Acrylharzes, 60 Masseteile Zinn(IV)-oxid, das mit Antimon dotiert worden ist, um Leitfähigkeit zu erhalten, 50 Masseteile PTFE-Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,18 um, 20 Masseteile 2-Methylthioxanthon, das als Photoinitiator dient, und 400 Masseteile Methanol werden verwendet, um eine Dispersionsmischung herzustellen. Die lichtempfindliche Trommel wird durch ein Tauchbeschichtungsverfahren mit der vorbereiteten Mischung beschichtet, und die Mischung wird gehärtet, um die Oberflächenschicht mit einer Dicke von etwa 3 mm und einem spezifischen Volumenwiderstand in der Größenordnung von 10¹³ Ω · m zu bilden. Die elektrische Ladung des latenten Bildes kann nicht in den Umfangsrichtungen driften bzw. wandern, so daß ein verschwommenes Bild verhindert werden kann. Andererseits kann sich elektrische Ladung kaum in der Richtung der Dicke der Schicht bewegen, wo durch das Potential, das nach dem Prozeß der bildmäßigen Belichtung zurückbleibt, minimiert wird.
Um die Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers zu vermindern und eine glatte bzw. gleichmäßige Bewegung des Entwicklers über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers zu verwirklichen, werden bei dieser Ausführungsform in dem Bindemittel Teflonteilchen dispergiert, weil die Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers durch Dispergieren von Teflon in beträchtlichem Maße vermindert werden kann, da die Oberflächenenergie des Teflons selbst sehr niedrig ist, d. h. etwa 0,02 N/cm (20 dyn/cm) beträgt. Während die Oberfläche von Acrylharz/Zinn(IV)- oxid, in der kein Teflon dispergiert ist, mit Wasser einen Randwinkel bildet, der 85º beträgt, kann der Randwinkel der Oberfläche, in der Teflon dispergiert ist, derart verbessert werden, daß er 90º beträgt.
Unter Anwendung der vorstehend erwähnten lichtempfindlichen Trommel wurden Bilder erzeugt. Zuerst wurde als Vergleichsprobe ein lichtempfindlicher Körper angewendet, in dem keine Teflonteilchen dispergiert waren. Da die Oberflächenenergie des Acrylharzes selbst hoch war und auch der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und dem Entwickler hoch war, konnte sich der Entwickler in diesem Fall nicht leicht über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen, sondern wurde in dem Aufladespalt zusammengepackt und stagnierte darin. Da die Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers hoch war, haftete außerdem der restliche Toner nach dem Übertragungsprozeß fest an dem lichtempfindlichen Körper an, wodurch die Reinigungsfähigkeit in dem Aufladespalt vermindert und ein Geisterbild verursacht wurde.
Andererseits konnten bei der vorliegenden Ausführungsform, bei der Teflonteilchen dispergiert wurden, die Oberflächenenergie des lichtempfindlichen Körpers sowie der Reibungskoeffizient vermindert werden. Als Folge wurde das Wegräumen des restlichen Toners nach dem Übertragungsprozeß einfacher und trat kein Geisterbild auf. Da sich der Entwickler glatt bzw. gleichmäßig über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen konnte, nahm die Wahrscheinlichkeit zu, daß der lichtempfindliche Körper mit Tonerträgerteilchen in Kontakt kam, die nicht überladen waren. Infolgedessen konnte eine schlechte Aufladung verhindert werden und konnten ausgezeichnete Bilder erhalten werden.
Es wurden Untersuchungen über die Beziehung zwischen dem Randwinkel, den die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers mit Wasser bildet, und Mängeln, d. h. schlechter Aufladung und Geisterbild, durchgeführt, bei denen die Menge der in der Oberflächenschicht dispergierten Teflonteilchen verändert wurde. Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse der Untersuchungen. [Tabelle 7]
* Masse%, auf die Gesamtmasse der Festsubstanz bezogen
Wie in Tabelle 7 gezeigt ist, konnte eine schlechte Aufladung verhindert werden, als der Randwinkel mit Wasser 90º oder mehr betrug. Als der Randwinkel mit Wasser 95º oder mehr betrug, konnten schlechte Aufladung und Geisterbilder verhindert werden, so daß ausgezeichnete Bilder erhalten wurden. Diese Werte der Randwinkel wurden folgendermaßen gemessen. Auf die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers wurde ein Tropfen Wasser gebracht, wobei die freie Oberfläche des Wassers mit der Oberfläche in Kontakt war. Der Winkel, der zwischen der Oberfläche des von der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers ansteigenden Wassers und der mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in Kontakt befindlichen Unterseite des Wassers gebildet wurde, wurde gemessen.
Obwohl im Rahmen der vorliegenden Erfindung die gewünschten Wirkungen erzielt werden, indem die Teflonteilchen in der Oberflächenschicht dispergiert werden, können andere Verfahren angewendet werden. Beispielsweise können in der CTL-Schicht (zur Beförderung elektrischer Ladung dienenden Schicht) des lichtempfindlichen Körpers Teflonteilchen dispergiert werden, oder die Oberflächenschicht des lichtempfindlichen Körpers kann aus einem Material hergestellt werden, das eine niedrige Oberflächenenergie hat.
Im einzelnen können als Material, das für die CTL-Schicht verwendet wird, ein amorphes lichtdurchlässiges Fluorkunstharz (CYTOP, Asahi Glass Co., Ltd.), das durch Auftragen gebildet werden kann, usw. verwendet werden.
Durch die Auswahl eines Materials mit einer ausreichend niedrigen Oberflächenenergie für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers können eine schlechte Aufladung, die für den Prozeß der Belichtung der Rückseite besonders störend ist, und die Geisterbilder, die wegen einer niedrigen Reinigungsfähigkeit verursacht werden, verhindert werden.
Im einzelnen können ausgezeichnete Bilder erhalten werden, wenn das Material, das für die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers verwendet wird, mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet.

< Fünfte Ausführungsform>

Bei dieser Ausführungsform wird dem leitfähigen Tonerträger, der in dem Entwickler enthalten ist, zur Verbesserung der glatten bzw. gleichmäßigen Bewegung des bei dem Prozeß der Belichtung der Rückseite verwendeten Entwicklers ein Gleitmittel zugesetzt. Gemäß dem Prozeß der Belichtung der Rückseite werden der Tonerträger und der Toner vermischt, damit Aufladung und Entwicklung mit einem Entwickler durchgeführt werden. Wenn der Tonerträger und der Toner vermischt werden, wird die Fließfähigkeit des Entwicklers vermindert, und der Tonerträger für die Aufladung kann sich nicht glatt bzw. gleichmäßig auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen. Als Folge wird eine gleichmäßige Aufladung schwierig. Dieses Problem tritt nicht auf, wenn die Aufladung nur mit dem Tonerträger durchgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der verwendete Entwickler ein Zweikomponentenentwickler, der einen magnetischen leitfähigen Tonerträger und einen magnetischen isolierenden Toner enthält.
Der magnetische leitfähige Tonerträger trägt zum Wegräumen des restlichen Toners nach dem Übertragungsprozeß, zur Aufladung der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers und zur Beförderung des Toners bei.
Der Tonerträger bürstet die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers, so daß der Toner (der restliche Toner), der während des vorangehenden Bilderzeugungsvorgangs nicht auf das Übertragungs-Bildempfangsmaterial übertragen wurde, sondern noch auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers zurückgeblieben ist, abgeschabt wird. Gleichzeitig mit diesem Reinigungsvorgang gibt der Tonerträger der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers elektrische Ladung. Wenn die Fließfähigkeit des Entwicklers nicht ausreichend ist, wird der Entwickler jedoch zusammengepackt und stagniert in dem Spalt zwischen dem Entwicklungszylinder und dem lichtempfindlichen Körper. In diesem Fall kann die Wahrscheinlichkeit, daß der Entwickler mit der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in direkten Kontakt kommt, selbst dann nicht zunehmen, wenn der Entwicklungszylinder schneller gedreht wird. Als Folge wird das Reinigungsverhalten verschlechtert und wird eine zuverlässige Aufladung schwierig.
Um solche Mängel zu verhindern, muß sich der Entwickler glatt bzw. gleichmäßig über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen und die Oberfläche in ausreichendem Maße reinigen, während der Entwicklungszylinder gedreht wird. Gleichzeitig muß der Tonerträger, der elektrische Ladung abzugeben hat, kontinuierlich in den Spalt eingeführt werden. Zur Verhinderung der vorstehend erwähnten Mängel werden die Tonerträgerteilchen bei der vorliegenden Ausführungsform mit Siliconharz, das einen eingestellten Widerstand hat, beschichtet, um die Fließfähigkeit des Entwicklers selbst zu verbessern. Im einzelnen werden 40 Masseteile feine leitfähige Zinn(IV)-oxidteilchen (Durchmesser: 0,04 um) in Siliconharz dispergiert, um ein Beschichtungsmaterial herzustellen. Die Tonerträgerteilchen werden mit dem auf diese Weise hergestellten Beschichtungsmaterial beschichtet, damit sie den gewünschten Widerstand (später beschrieben) haben.
Die Kerne der Tonerträgerteilchen, die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wurden, hatten einen Durchmesser von 25 um und einen spezifischen Widerstand von 1 · 10² Ω · cm, und ihre Fließfähigkeit wurde durch einen Wert von 50 s/50 g angegeben. Die Tonerträgerteilchen waren Harz-Tonerträgerteilchen, die aus Phenolharz hergestellt wurden, in dem Magnetit dispergiert war und auch Ruß, der Leitfähigkeit lieferte, dispergiert war.
Die Fließfähigkeit wird durch einen Wert angegeben, der folgendermaßen gemessen wird. 50 g der Teilchen wurden in einen Trichter eingefüllt, und die Zeit, die benötigt wurde, bis alle Teilchen aus dem Trichter herausgefallen waren, wurde gemäß JIS-Z2502 gemessen. Die Fließfähigkeit wird nachstehend durch den in dieser Weise gemessenen Wert angegeben.
Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellten Kerne des Tonerträgers wurden mit Siliconharz beschichtet. In dem Siliconharz war Zinn(IV)-oxid, das mit Antimon dotiert war, um einen gewünschten Widerstand zu erhalten, dispergiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Acrylsiliconharz (KR9706, Warenzeichen von Shinetsu Silicone) verwendet, in dem 10 Masse% Zinn(IV)-oxid dispergiert waren, um einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup4; Ω · cm zu erhalten. Die Oberflächen der Tonerträgerteilchen wurden mit dem auf diese Weise hergestellten Beschichtungsharz unter Anwendung des Beschichtungsgeräts SPIRA COTA (hergestellt von Okada Seiko Co., Ltd.) beschichtet. Die gebildete Umhüllungsschicht hatte eine Schichtdicke von 0,3 um. Nach dem Beschichtungsprozeß zeigten die Tonerträgerteilchen einen spezifischen Volumenwiderstand von 2 · 102 Qcm, und die Fließfähigkeit wurde auf 30 s/50 g verbessert.
Wenn die Umhüllungsschicht dünn ist, kann sich elektrische Ladung als Tunnelstrom von Teilchen zu Teilchen bewegen. Dem Material der Umhüllungsschicht selbst muß deshalb keine Leitfähigkeit gegeben werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform als Beschichtungsmaterial Siliconharz verwendet wurde, kann ein als Gleitmittel wirkendes Harz wie z. B. Polyolefinharz, Fluorkunstharz usw. verwendet werden. Eine ähnliche erwünschte Wirkung kann ohne Beschichtung des Tonerträgers erzielt werden. Die Kerne der Tonerträgerteilchen können beispielsweise ein als Gleitmittel wirkendes Harz oder PTFE-Teilchen enthalten.
Mit dem elektrophotographischen Gerät mit Belichtung der Rückseite wie bei der vierten Ausführungsform wurden unter Verwendung des Entwicklers dieser Ausführungsform Bilder erzeugt. Der magnetische isolierende Toner, der in dem Entwickler enthalten war, war ein negativer Toner mit einem Teilchendurchmesser von 7 gin und einem spez. elektrischen Widerstand von 1 · 10¹&sup4; Ω · cm. Der Toner und der Tonerträger wurden in einem T/D-Verhältnis von 8% (Massenverhältnis des Toners zu dem gesamten Entwickler) vermischt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform hatten die leitfähigen Tonerträgerteilchen in dem Entwickler eine ausreichende Gleit- bzw. Schmierfähigkeit. Der Entwickler wurde deshalb in dem Spalt weder zusammengepackt noch festgehalten, und die Fließfähigkeit wurde nicht vermindert. In diesem Fall konnte der Entwicklungszylinder, der mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die lichtempfindliche Trommel gedreht wurde, den Entwickler glatt bzw. gleichmäßig über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers schieben. Als Folge konnte der restliche Toner, der bei dem vorangehenden Bilderzeugungsvorgang nicht auf das Übertragungs-Bildempfangsmaterial übertragen worden war, schnell von dem lichtempfindlichen Körper weggeräumt werden und konnte den Aufladeprozeß nicht behindern.
Da Tonerträgerteilchen, die dasselbe Potential hatten wie der Entwicklungszylinder und noch nicht überladen waren, kontinuierlich in den durch den Entwickler gebildeten Spalt eingeführt werden konnten, nahm außerdem die Wahrscheinlichkeit zu, daß dem lichtempfindlichen Körper elektrische Ladung gegeben wurde, so daß eine ausgezeichnete Aufladung erfolgte.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit dem Gerät, bei dem eine Belichtung der Rückseite durchgeführt wird, unabhängig von einer umgebungsbedingten Störung ausgezeichnete Bilder erhalten werden.
Als Vergleichsversuch wurden mit demselben Gerät, bei dem eine Belichtung der Rückseite durchgeführt wird, unter Verwendung eines Entwicklers, der Tonerträgerkerne ohne Umhüllungsschicht enthielt, Bilder erzeugt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, waren die Tonerträgerkerne magnetische leitfähige Kerne, die aus einem Phenolharz hergestellt wurden, das als Bindemittel diente und in dem Magnetit und Ruß dispergiert waren. Die Fließfähigkeit wurde durch einen Wert von 50 s/50 g angegeben, was nicht ausreichend war. Mit diesen Tonerträgerkernen wurden Bilder erzeugt. In einem normalen Zustand zeigten die erhaltenen Bilder keine Mängel. Als jedoch die Menge und/oder die Form des Entwicklers in dem Aufladespalt am Anfang des Bilderzeugungsvorgangs nicht stabil eingestellt wurde und als die Konzentration des Toners (T/D-Verhältnis) in dem Entwickler niedrig wurde und die Fließfähigkeit des Entwicklers vermindert wurde, wurde der in den Spalt eingeführte Entwickler zusammengepackt. In diesem Fall konnte sich der Entwickler nicht glatt bzw. gleichmäßig über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen.
Selbst wenn der Entwicklungszylinder normal gedreht wird, gleitet der Entwickler in so einem Zustand nur über den Entwick lungszylinder und kann nicht mit der Oberfläche des Entwicklungszylinders getragen bzw. befördert werden, und tatsächlich stagniert der Entwickler an der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers. Der Entwicklungszylinder wird deshalb mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit im Leerlauf gedreht, und der restliche Toner wird nicht von der Oberfläche des lichteinpfindlichen Körpers entfernt. Außerdem stagnieren viele Tonerträgerteilchen, die dem lichtempfindlichen Körper schon elektrische Ladung gegeben haben und überladen, d. h. bis zu ihrer Grenze aufgeladen worden sind, über dem lichtempfindlichen Körper, so daß der lichtempfindliche Körper nicht ausreichend aufgeladen werden kann. Als Folge treten eine schlechte Aufladung und Geisterbilder auf. Die Tonerträgerteilchen werden "überladen", wenn sie dem lichtempfindlichen Körper elektrische Ladung gegeben haben und derart aufgeladen werden, daß sie ein Potential haben, das sich von dem Potential des Entwicklungszylinders unterscheidet.
Es wurden Untersuchungen über den Schwellenwert für das Auftreten einer Stagnation des Entwicklers durchgeführt, bei denen die Fließfähigkeit der Tonerträgerteilchen verändert wurde. Wie in der nachstehenden Tabelle 8 gezeigt wird, kann eine beträchtliche Stagnation des Entwicklers auftreten, wenn die Fließfähigkeit nicht ausreichend ist und wenn insbesondere die in der vorstehend beschriebenen Weise gemessene Zeit 45 s/50 g beträgt oder länger ist. [Tabelle 8]
Die Wechselbeziehung zwischen nicht ausreichender Fließfähigkeit und Stagnation des Entwicklers hängt tatsächlich zum Teil von der Art des lichtempfindlichen Körpers, von dem Zwischenraum zwischen dem Entwicklungszylinder und dem lichtempfindlichen Körper sowie von den Eigenschaften des verwendeten Toners ab. Da das T/D-Verhältnis des Entwicklers, der für den Prozeß der Belichtung der Rückseite verwendet wird, in der Größenordnung von mehreren Prozent liegt, ist jedoch die Fließfähigkeit der Tonerträgerteilchen der Hauptfaktor, der die Fließfähigkeit des Entwicklers beeinflußt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann eine niedrige Fließfähigkeit des Entwicklers bei dem herkömmlichen Bilderzeugungsgerät mit Belichtung der Rückseite eine schlechte Aufladung und Geisterbilder verursachen. Bei der vorliegenden Ausführungsform können jedoch diese Probleme, die für die Belichtung der Rückseite typisch sind, verhindert werden, indem die Fließfähigkeit der Tonerträgerteilchen bis zu einem Grad erhöht wird, der durch einen auf 45 s/50 g verminderten Wert der gemessenen Zeit angegeben wird.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform ein lichtempfindlicher Körper angewendet wird, dessen Oberfläche mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet, kann sich der Entwickler glatter bzw. gleichmäßiger über die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers bewegen, wodurch die Gleichmäßigkeit der Aufladung weiter verbessert wird.

< Sechste Ausführungsform>

Bei dieser Ausführungsform wird dem Toner in dem Entwickler Gleit- bzw. Schmierfähigkeit gegeben. Auf diese Weise kann restlicher Toner nach dem Übertragungsprozeß leichter weggeräumt werden, und die Geisterbilder können verhindert werden. Gleichzeitig können die Aufladungseigenschaften wie bei der ersten Ausführungsform verbessert werden, weil die Fließfähigkeit des Entwicklers zunimmt.
Die Reinigung des lichtempfindlichen Körpers und seine Aufladung werden wie bei der vorstehend erwähnten fünften Ausfüh rungsform in demselben Aufladespalt gemäß dem Prozeß der Belichtung der Rückseite durchgeführt. Wenn der Toner, der nach dem Übertragungsprozeß des vorangehenden Bilderzeugungsvorgangs zurückgeblieben ist, nicht vollständig entfernt wird, behindert dieser restliche Toner deshalb die Aufladung, wodurch an einem Teil der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers eine schlechte Aufladung verursacht wird, so daß Geisterbilder auftreten.
Zur Lösung dieses Problems wird bei der vorliegenden Ausführungsform dem Toner, der in dem Entwickler enthalten ist, Gleit- bzw. Schmierfähigkeit gegeben, damit er leicht von dem lichtempfindlichen Körper weggeräumt werden kann.
Dadurch, daß dem Toner Gleit- bzw. Schmierfähigkeit gegeben wird, kann die Fließfähigkeit des Entwicklers verbessert werden. Im allgemeinen hängt die Fließfähigkeit des Entwicklers hauptsächlich von den Eigenschaften des Tonerträgers ab. Wenn jedoch ein Toner zugesetzt wird, der einen kleineren Durchmesser als der Tonerträger und eine ausgezeichnete Gleit- bzw. Schmierfähigkeit hat, kann sich der Entwickler sogar in dem Fall, daß die Menge des zugesetzten Toners gering ist, d. h. bei einem T/D-Verhältnis in der Größenordnung von mehreren Prozent, glatter bzw. gleichmäßiger in dem Aufladespalt bewegen. Im einzelnen ist in den Tonerteilchen Wachs enthalten, damit ihnen Gleit- bzw. Schmierfähigkeit gegeben wird. Der Toner der vorliegenden Erfindung besteht aus Styrolacrylharz, das als Bindemittel dient und 50 Masseteile Magnetit als magnetisches Material, Antistatikmittel und Wachs enthält.
Mit dem Gerät mit Belichtung der Rückseite, das bei der fünften Ausführungsform angewendet wurde, wurden Bilder erzeugt. Als Vergleichsprobe wurde auch Toner verwendet, der kein Wachs enthielt. Als Tonerträger wurden in dem Entwickler die Tonerträgerkerne ohne Silicon-Umhüllungsschicht verwendet, die bei der fünften Ausführungsform verwendet wurden.
Zuerst wurden mit der Vergleichsprobe, die kein Wachs enthielt, Bilder erzeugt. Der restliche Toner, der während des vorange henden Bilderzeugungsvorgangs verwendet worden war, haftete durch Bildkraft, Van-der-Waals-Kräfte usw. fest an dem lichtempfindlichen Körper an, und der Entwickler stagnierte in dem Aufladespalt. Als Folge wurde das Reinigungsverhalten im Reinigungsbereich des Spaltes schlechter, als der Betrieb begann und als der Zwischenraum zwischen der lichtempfindlichen Trommel und dem Entwicklungszylinder weiter war als ein bestimmter Wert und der Aufladespalt eng wurde, so daß ein Teil des lichtempfindlichen Körpers, auf dem das vorangehende Bild erzeugt worden war, schlecht aufgeladen wurde, wodurch manchmal Geisterbilder verursacht wurden.
Als andererseits mit dem Toner der vorliegenden Erfindung, der Wachs enthielt, Bilder erzeugt wurden, zeigte der Toner selbst Gleit- bzw. Schmierfähigkeit. Als die Magnetbürste die Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers in dem Aufladespalt bürstete, wurde der Toner, der den lichtempfindlichen Körper bedeckte, infolgedessen leicht umgerührt bzw. bewegt und abgehoben, so daß leicht eine ausreichende Reinigungswirkung erzielt werden konnte. Da der Toner Gleit- bzw. Schmierfähigkeit hatte, war die Fließfähigkeit des Entwicklers so gut, daß der Entwickler nicht in dem Aufladespalt stagnierte. Als Folge konnten Geisterbilder verhindert werden. Statt Wachs hinzuzugeben, kann in den Toner eine Flüssigkeit oder ein Harz mit Gleitmittelwirkung wie z. B. Siliconöl, Polypropylen, Teflonteilchen usw. hineingegeben werden. Ansonsten kann der Toner zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Toners mit Siliciumdioxid, vorzugsweise Siliciumdioxid, das mit Öl behandelt worden ist, Titanoxidteilchen usw. vermischt werden.
Auch bei dem herkömmlichen elektrophotographischen Verfahren ist in dem Toner im allgemeinen Wachs enthalten, um die Fließfähigkeit des Toners zu verbessern, und mit dem Toner werden im allgemeinen feine Gleitmittelteilchen vermischt, um dem Toner Gleit- bzw. Schmierfähigkeit zu geben. Der Zweck des Zusatzes dieser Substanzen zu dem Toner unterscheidet sich jedoch von dem der vorliegenden Ausführungsform, d. h., der Zweck des Zusatzes dieser Substanzen gemäß dem Stand der Technik ist haupt sächlich eine Verbesserung der Beförderung des Toners während des Entwicklungsprozesses und des Entwicklungsverhaltens und eine Verhinderung des Ausbleibens von Buchstaben oder Zeichen oder eine Verhinderung des Auftretens von leeren Stellen in Buchstaben oder Zeichen eines Buchstaben- oder Zeichenbildes während des Übertragungsprozesses.
Die vorliegende Ausführungsform ist besonders wirksam, wenn sie auf das Gerät mit Belichtung der Rückseite angewendet wird, bei dem Reinigung und Aufladung gleichzeitig durchgeführt werden und bei dem die Gleit- bzw. Schmierfähigkeit und die Fließfähigkeit des Entwicklers nicht nur das Reinigungsverhalten, sondern auch die Aufladung des Bildträgers beeinflussen. Mit anderen Worten, die Verbesserung der Fließfähigkeit des Entwicklers, die nun gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgeschlagen wird, hat einen Zweck, einen Mechanismus und ferner Wirkungen, die sich von denen des herkömmlichen elektrophotographischen Verfahrens unterscheiden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung einen Unterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Kontaktaufladeelements und der Umfangsgeschwindigkeit des aufzuladenden Körpers. Bei einer Kontaktaufladevorrichtung oder bei einer Betriebskassette, bei der die erwähnte Aufladevorrichtung angewendet wird, kann deshalb eine gleichmäßige Aufladung des aufzuladenden Körpers realisiert werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Kontaktaufladevorrichtung, bei der es einen Unterschied zwischen der Umfangsgeschwindigkeit des Kontaktaufladeelements und der Umfangsgeschwindigkeit des aufzuladenden Körpers gibt, sowie bei dem Bilderzeugungsgerät und bei der Betriebskassette, bei denen so eine Kontaktaufladevorrichtung angewendet wird, erwünschte Wirkungen erzielt werden, d. h., der aufzuladende Körper kann gleichmäßig aufgeladen werden; das Drehmoment zum Drehen des Kontaktaufladeelements kann vermindert werden, und Abrieb und Beschädigung des Kontaktaufladeelements und des aufzuladenden Körpers können bei langer Anwendung verhindert werden. Ferner können bei dem Bilderzeugungsgerät und bei der Betriebskassette, bei denen die Kontaktaufladevorrichtung der vorliegenden Erfindung angewendet wird, lange und zuverlässig ausgezeichnete Bilder erhalten werden, ohne daß bei den erhaltenen Bildern Störungen auftreten, die durch Ungleichmäßigkeit der Aufladung verursacht werden.
Insbesondere können bei dem Bilderzeugungsgerät mit Belichtung der Rückseite eine Stagnation des Entwicklers in der Nähe der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers, ein ungenügendes Wegräumen des restlichen Toners, der für den vorangehenden Bilderzeugungsvorgang verwendet wurde, und Geisterbilder, die durch so eine ungenügende Reinigung verursacht werden, verhindert werden. Außerdem wird die Schleierbildung fast vollständig verhindert, so daß ausgezeichnete Bilder erzeugt werden.
Diese Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung zur Aufladung eines aufzuladenden Körpers, die einen aufzuladenden Körper und ein Aufladeelement umfaßt, an das Spannung angelegt werden kann und das dazu dient, die Oberfläche des erwähnten aufzuladenden Körpers zu bürsten und ihn aufzuladen, wobei die Oberfläche des aufzuladenden Körpers mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet.

Claims

1. Aufladevorrichtung zur Aufladung eines aufzuladenden Körpers mit

einem aufzuladenden Körper (1) und

einem Aufladeelement (2), an das Spannung angelegt werden kann und das dazu dient, mit der Oberfläche des erwähnten aufzuladenden Körpers in Gleitkontakt zu kommen und ihn aufzuladen,

wobei die Oberfläche des aufzuladenden Körpers mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet und die äußerste Schicht (16) des erwähnten aufzuladenden Körpers leitfähige Teilchen (a) und Gleitmittel (b) enthält.

2. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bewegungsrichtung des erwähnten Aufladeelements der Bewegungsrichtung des aufzuladenden Körpers in dem Kontaktbereich zwischen ihnen entgegengesetzt ist.

3. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erwähnte Aufladeelement Borsten (2b) hat, die mit dem erwähnten aufzuladenden Körper in Kontakt kommen.

4. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erwähnte Aufladeelement eine Magnetbürste (200) ist, die magnetische Teilchen (23) hat, die mit dem erwähnten aufzuladenden Körper in Kontakt kommen.

5. Aufladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Oberfläche des erwähnten aufzuladenden Körpers in einem Harz leitfähige Teilchen und ein Gleitmittel enthält.

6. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, bei der die erwähnten leitfähigen Teilchen aus Metalloxid bestehen.

7. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erwähnte Gleitmittel aus Fluorpolymer, Siliconpolymer, Fluoroligomer und Siliconoligomer ausgewählt ist.

8. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erwähnte Gleitmittel ein Polymer oder Copolymer von einem oder mehr als einem Material ist, das aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, Trifluorethylen, Chlortrifluorethylen, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid und Perfluoralkylvinylether ausgewählt ist.

9. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erwähnte aufzuladende Körper eine Oberflächenschicht (16) hat, die in ihrer Gesamtmasse 5 bis 60 Masse% Gleitmittel enthält.

10. Aufladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der das erwähnte Gleitmittel aus Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,005 bis 0,3 um besteht.

11. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erwähnte aufzuladende Körper eine Oberflächenschicht (16) mit einem spezifischen Widerstand von 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹&sup4; Ω · cm hat.

12. Aufladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6 bis 9 und 11, bei der der erwähnte aufzuladende Körper ein elektrophotographischer lichtempfindlicher Körper ist.

13. Elektrophotographisches Gerät mit

einem lichtempfindlichen Körper (1), der lichtempfindliche Schichten (12; 13; 14; 15; 16) und ein Substrat (11) umfaßt, das die lichtempfindlichen Schichten trägt und lichtdurchlässig ist; und

einem Magnetbürstenelement (2), das in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Körper angeordnet ist, an das Spannung angelegt werden kann und das dazu dient, den lichtempfindlichen Körper aufzuladen und eine Entwicklung durchzuführen,

wobei das Magnetbürstenelement einen magnetischen leitfähigen Tonerträger und einen Toner hat und ein Teil der Rückseite des lichtempfindlichen Körpers, der dem Kontaktbereich mit dem Magnetbürstenelement entspricht, belichtet wird und die Fließfähigkeit des Tonerträgers mindestens einen Wert von 45 s/50 g gemäß JIS Z 2502 oder niedriger hat und wobei die Oberfläche des erwähnten lichtempfindlichen Körpers leitfähige Teilchen und Gleitmittel enthält.

14. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem die Oberfläche des erwähnten lichtempfindlichen Körpers mit Wasser einen Randwinkel von 90º oder mehr bildet.

15. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der erwähnte Tonerträger in Form von Teilchen vorhanden ist, die aus magnetischen Kernen und einem Umhüllungsmaterial, das die Oberflächen der magnetischen Kerne bedeckt, bestehen.

16. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der erwähnte Toner ein isolierender Toner ist, der Wachs enthält.

17. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13 oder 14, bei dem der erwähnte Toner ein isolierender Toner ist, mit dem feine Gleitmittelteilchen vermischt sind.

18. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem die Oberfläche des erwähnten lichtempfindlichen Körpers in einem Harz leitfähige Teilchen und ein Gleitmittel enthält.

19. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 18, bei dem die erwähnten leitfähigen Teilchen aus Metalloxid bestehen.

20. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem das erwähnte Gleitmittel Fluorpolymer, Siliconpolymer, Fluoroligomer oder Siliconoligomer ist.

21. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem das erwähnte Gleitmittel ein Polymer oder Copolymer ist, das ein oder mehr als ein Material enthält, das aus Tetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, Trifluorethylen, Chlortrifluorethylen, Vinylidenfluorid, Vinylfluorid und Perfluoralkylvinylether ausgewählt ist.

22. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem der erwähnte lichtempfindliche Körper eine Oberflächenschicht (16) hat, die in ihrer Gesamtmasse 5 bis 60 Masse% Gleitmittel enthält.

23. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13 oder 22, bei dem das erwähnte Gleitmittel aus Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,005 bis 0,3 um besteht.

24. Elektrophotographisches Gerät nach Anspruch 13, bei dem der erwähnte lichtempfindliche Körper eine Oberflächenschicht (16) mit einem spezifischen Widerstand von 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹&sup4; Ω · cm hat.