DE69618335T2

DE69618335T2 - Bilderzeugungsgerät und Aufladeelement hierfür

Info

Publication number: DE69618335T2
Application number: DE69618335T
Authority: DE
Inventors: Yasunori Chigono; Tadashi Furuya; Jun Hirabayashi; Harumi Ishiyama; Nobuyuki Ito; Seiji Mashimo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: EP0789284A1; DE69618335D1; US5729802A; JP3236224B2; EP0789284B1; JPH09134053A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufladeelement zur Ladung eines Bildträgerelements eines elektrophotographischen Geräts, das beispielsweise in einer Prozesskassette bzw. Prozesskartusche verwendet werden kann, die in einem Bildträgergerät austauschbar angebracht werden kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenso ein Bilderzeugungsgerät mit einem Aufladeelement, das in Kontakt mit dem Bildträgerelement des Bilderzeugungsgeräts gebracht wird, um das Bildträgerelement zu laden (oder zu entladen).
Zuerst wird die Oberfläche des Bildträgerelements, wie beispielsweise eines elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements oder eines elektrostatischen (dielektrischen) Aufzeichnungselements, gleichförmig unter Verwendung eines Aufladeelements geladen. Dann wird ein optisches Bild, das einem Ursprungsbild entspricht, auf die gleichförmig geladene Oberfläche des Bildträgerelements projiziert, so dass das elektrische Potential von dem Bereich entfernt wird, der mit dem optischen Bild bestrahlt wird. Als Ergebnis wird ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt, das dem Ursprungsbild entspricht. Als nächstes wird in einem Entwicklungsabschnitt ein Toner bei dem elektrostatischen latenten Bild aufgebracht, um das latente Bild in ein Tonerbild zu entwickeln (zu visualisieren). Das Tonerbild wird in einem Übertragungsabschnitt auf ein Übertragungsmaterial übertragen und auf dem Übertragungsmaterial in einem Fixierabschnitt fixiert. Unterdessen wird der auf der Oberfläche des Bildträgerelements verbleibende Toner, nachdem das Tonerbild auf das Übertragungsmaterial in dem Übertragungsabschnitt übertragen worden ist, durch ein Reinigungselement entfernt, woraufhin das gereinigte Bildträgerelement für die nachfolgende Bilderzeugung verwendet wird.
In der Vergangenheit ist eine Koronatyp- Aufladevorrichtung als Mittel zum Laden des vorstehend genannten Bildträgerelements verwendet worden. In jüngster Zeit ist jedoch ein sogenanntes Kontakttyp- Aufladegerät in der Praxis verwendet worden. Im Falle des Kontakttyp-Aufladegeräts wird ein Aufladeelement, an das eine Spannung angelegt ist, in Kontakt mit dem Bildträgerelement zum Laden des Bildträgerelements gebracht. Die Verwendung des Kontakttyp-Aufladegeräts soll eine Ozonerzeugung sowie den Energieverbrauch verringern. Hinsichtlich einer Ladungsstabilität ist ein Aufladegerät zu bevorzugen, das auf einem Walzenaufladesystem beruht, das eine elektrisch leitende Walze als das Aufladeelement verwendet. Um das Bildträgerelement unter Verwendung des Aufladegeräts, das auf dem Walzentyp-Aufladesystem beruht, zu laden, ist eine elektrisch leitende elastische Walze (nachstehend "Aufladewalze" genannt) als das Aufladeelement in Kontakt mit dem Bildträgerelement gebracht, wobei ein vorbestimmter Kontaktdruck aufgebracht wird, und eine vorbestimmte Spannung wird an die Aufladewalze angelegt. Genauer gesagt wird das Bildträgerelement durch die elektrische Entladung von dem Aufladeelement zu dem Bildträgerelement geladen. Folglich beginnt das Laden des Bildträgerelements, wenn der Wert der Spannung, die an das Aufladeelement angelegt ist, einen Schwellenwertspannungswert überschreitet. Um beispielsweise ein Bildträgerelement mit einer 25 um dicken OPC-Schicht zu laden, indem eine Aufladewalze in Kontakt mit dem Bildträgerelement gebracht wird, muss eine Spannung von ungefähr 640 V oder mehr an die Aufladewalze angelegt sein. Über den 640 V steigt das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Elements linear in Bezug auf den Wert der angelegten Spannung an. Es gelte, dass der vorstehend genannte Schwellenwertspannungswert, das heißt die Ladungsstartspannung, Vth ist. Um die lichtempfindliche Elementoberfläche auf ein Potential von Vd zu laden, das für die Elektrophotographie erforderlich ist, muss eine DC-Spannung an die Aufladewalze angelegt werden, die das erforderliche Oberflächenpotential Vd (Vd + Vtn) überschreitet. Dieses System zum Anlegen lediglich einer DC-Spannung an das Kontakttyp-Aufladeelement zum Laden des Bildträgerelements wird "DC-Aufladesystem" genannt.
Im Falle des DC-Aufladesystems ändert sich der Widerstand des Kontakttyp-Aufladeelements aufgrund von Umgebungsänderungen und dergleichen. Ebenso wird die Dicke der lichtempfindlichen Schicht aufgrund von Abschabungen verändert, was den Wert von Vth verändert. Folglich ist es schwierig, das lichtempfindliche Teil auf einen gewünschten Potentialpegel zu laden. Somit wird, um das Bildträgerelement gleichförmiger zu laden, ein Aufladesystem wie das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 149,669/1988 und in ähnlichen Veröffentlichungen offenbarte verwendet. Diese Systeme werden "AC-Aufladesystem" genannt, bei dem eine oszillierende Spannung, die sich aus einer Überlagerung einer AC-Spannungskomponente mit einer Spitze-Spitze- Spannung von mehr als der doppelten Ladestartspannung Vth auf einer DC-Spannung, die äquivalent zu dem gewünschten Vd ist, zusammensetzt, an das Kontakttyp-Aufladeelement angelegt. Dieses "AC-Aufladesystem" soll von dem Potentialmittelungseffekt der AC-Spannung Gebrauch machen, wobei das Potential des Bildträgerelements gegen konvergiert, das die Mitte der Spitzen der AC-Spannung bildet, und wird nicht durch externe Störungen, wie beispielsweise den Umgebungsänderungen, beeinflusst.
Jedoch auch in dem Fall des Kontakttyp-Aufladegeräts, wie beispielsweise den vorstehend beschriebenen, beruht der Auflademechanismus grundsätzlich auf einem Phänomen der elektrischen Entladung von dem Aufladeelement zu dem Bildträgerelement. Folglich muss die an das Aufladeelement zur Ladung des Bildträgerelements angelegte Spannung einen Wert aufweisen, der größer als der gewünschte Oberflächenpotentialpegel des Bildträgerelements ist. Als Ergebnis erzeugt auch das Kontakttyp-Aufladesystem Ozon, obwohl die Menge gering ist.
Somit ist ein neues Aufladesystem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 003,921/1994 und den ähnlichen Veröffentlichungen (EP-A-0 576 203) vorgeschlagen worden, das eine elektrische Ladung direkt in das Bildträgerelement injiziert. Gemäß diesem neuen Aufladesystem wird eine Spannung an ein Kontakttyp- Aufladeelement, wie beispielsweise eine Aufladewalze, eine Aufladebürste, eine magnetische Aufladebürste oder dergleichen, angelegt, um eine elektrische Ladung direkt in ein Ladungshalteelement zu injizieren, wie beispielsweise eine Einfangstufe (trap level) oder elektrisch leitende Teilchen, die sich auf der Oberfläche des Bildträgerelements befinden. Im Falle dieses Aufladesystems ist die Rolle des elektrischen Entladungsphänomens nicht dominant, und folglich muss die zum Laden des Bildträgerelements erforderliche Spannung lediglich gleich dem Potential sein, auf das die Oberfläche des Bildträgerelements geladen werden soll. Dementsprechend wird kein Ozon erzeugt.
Wenn jedoch die zum Laden des Bildträgerelements angelegte Vorspannung eine AC-Komponente umfasst, leidet das vorstehend beschriebene System an den nachstehend beschriebenen Problemen. Diese sind, dass das Oberflächenpotential des Bildträgerelements in Reaktion auf die AC-Komponente variiert, da das Potential des Bildträgerelements der an das Aufladeelement angelegten Spannung folgt. Als Ergebnis wird das Oberflächenpotential des Bildträgerelements ungleichförmig.
In Fig. 10 ist schematisch das vorstehend beschriebene Problem veranschaulicht. Gemäß Fig. 10 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, die für einen vorgegebenen Punkt auf der Trommel erforderlich ist, sich einer Ladungsstelle zu nähern, diese zu passieren und sich von dieser weg zu bewegen, und die vertikale Achse stellt die angelegte Spannung oder das Ladungspotential dar. Im Falle eines Walzentyp-Aufladesystems, das auf der elektrischen Entladung beruht, ändert sich der Spalt zwischen dem vorgegebenen Punkt auf dem Bildträgerelement und der Aufladewalze, wenn der Punkt auf dem Bildträgerelement die Ladestelle passiert, und folglich ändert sich die Entladungsstartspannung Vth in einer Weise von groß-klein-groß. Dementsprechend nimmt das Endpotential des Bildträgerelements einen Wert von VDC an (angelegte DC-Spannung). Wenn aber das Kontakttyp- Ladungsinjektionssystem eingesetzt wird, ist das abschließende Oberflächenpotential des Bildträgerelements genau das gleiche Oberflächenpotential des Bildträgerelements zu dem Zeitpunkt, bei dem der Kontakt zwischen dem Bildträgerelement und dem Aufladeelement endet. Ferner ist die Oberfläche des Bilderzeugungselements, da die Phase der bei jedem der verschiedenen Punkte angelegten Vorspannung auf der Oberfläche des Bildträgerelements zufällig ist, ungleichmäßig in einem zufälligen Muster geladen, was ein Problem darstellt.
Demgegenüber ist es gewünscht, die Zeit zu verringern, die für das Oberflächenpotential des Bildträgerelements erforderlich ist, auf den gewünschten Potentialpegel anzusteigen.

KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Folglich ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, das Bildträgerelement vor einer ungleichmäßigen Ladung durch die AC-Komponente der bei dem Aufladeelement angelegten Spannung zu bewahren.
Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, eine elektrische Ladung direkt in das Bildträgerelement von dem Aufladeelement über den Kontakt zwischen dem Aufladeelement und dem Bildträgerelement zu injizieren.
Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, die Zeit zu verringern, die für das Oberflächenpotential des Bildträgerelements erforderlich ist, um auf einen gewünschten Potentialpegel anzusteigen.
Die Erfindung ist ein Bilderzeugungsgerät, wie es in Patentanspruch 1 spezifiziert ist, und ein Aufladeelement, wie es in Patentanspruch 9 spezifiziert ist.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus einer Betrachtung der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau des Bilderzeugungsgeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2(a) zeigt einen vergrößerten schematischen Ausschnitt des Kontakttyp-Aufladeelements gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2(b) zeigt eine schematische Darstellung eines Modells, das zu dem in Fig. 2(a) veranschaulichten Aufladeelement äquivalent ist.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Kontakttyp- Ladungsinjektion.
Fig. 4 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen dem elektrischen Feld einer Magnetbürste und dem Widerstandswert pro Einheitsfläche.
Fig. 5 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen der Stärke F der Magnetbürste und dem Widerstandswert R&sub1; pro Einheitsfläche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen dem elektrischen Feld einer Ladungstrommel und dem Widerstand gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt eine Tabelle der Ergebnisse einer Auswertung, die in Bezug auf Schleier in erzeugten Bildern ausgeführt wird, wenn die Frequenz der AC- Vorspannung auf 500 Hz festgelegt ist.
Fig. 8 zeigt eine Tabelle der Ergebnisse einer Auswertung, die in Bezug auf Schleier in den erzeugten Bildern ausgeführt wird, wenn die Amplitude der AC- Vorspannung auf 1000 V festgelegt ist und die Frequenz der AC-Spannung variiert wird.
Fig. 9 zeigt eine Tabelle der Ergebnisse einer Auswertung, die in Bezug auf erzeugte Bilder ausgeführt wird, wenn die Prozessgeschwindigkeit vergrößert wird und eine Ladevorspannung verwendet wird, die sich aus einer DC-Spannung von 700 V und einer AC-Spannung mit einer Frequenz von 700 Hz und einer Amplitude von 600 V zusammensetzt.
Fig. 10 zeigt einen Graphen zur Veranschaulichung eines Problems, dass in dem Fall der Kontakttyp- Ladungsinjektion das Oberflächenpotential des Bildträgerelements in Reaktion auf die AC-Vorspannung ungleichförmig wird.
Fig. 11 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen der vergangenen Zeit und der angelegten Spannung (elektrisches Potential).

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend sind bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
In Fig. 2(a) ist eine Magnetbürstentyp-Aufladevorrichtung als das Kontakttyp-Aufladegerät zum Laden des lichtempfindlichen Elements als das Bildträgerelement eines Bilderzeugungsgeräts gezeigt, und in Fig. 2(b) ist ein Modell gezeigt, das zu der in Fig. 2(a) gezeigten Aufladevorrichtung äquivalent ist.
Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Magnetbürste umfasst eine elektrisch leitende, nicht-magnetische Drehhülse 2a mit einem Durchmesser von 16 mm, eine 230 mm lange Magnetwalze 2b und elektrisch leitende magnetische Teilchen 2c, die bei der Oberfläche der Hülse 2a durch die Magnetkraft der Magnetwalze 2b angeheftet sind. Die Magnetwalze 2b wird in der leitenden Hülse 2a drehbar gemacht, so dass die Ausrichtung des magnetischen Pols wahlweise eingestellt werden kann. Der Abstand zwischen der leitenden Hülse 2a und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 wird auf 500 um eingestellt, und eine Schicht magnetischer Teilchen 2c wird als ein Kontakt zwischen der leitenden Hülse 2a und dem lichtempfindlichen Element 1 ausgebildet.
An die leitende Hülse 2a wird eine Spannung mit einer AC- Komponente und einer DC-Komponente durch eine Energiequelle S&sub1; angelegt, um die Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 aufzuladen. Das lichtempfindliche Element 1 ist wie eine Trommel geformt und umfasst ein elektrisch leitendes, geerdetes Grundelement 1a, eine durch das Grundelement 1a getragene lichtempfindliche Schicht 1b und eine Ladungsträgerschicht 1c, die auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 angeordnet ist. Die Ladungsträgerschicht 1c umfasst ein Bindemittel, beispielsweise Akrylharz, und eine große Anzahl elektrisch leitender Teilchen (SnO&sub2;-Teilchen), die in dem Bindemittel verteilt sind. Eine elektrische Ladung wird in die Ladungsträgerschicht 1c über den Kontakt der magnetischen Teilchenschicht 2c und der Ladungsträgerschicht 1c injiziert. Der Volumenwiderstand der Ladungsträgerschicht 1c liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1 · 10&sup9; Ω cm - 1 · 10¹&sup4; Ω cm, der durch Messen des Volumenwiderstands eines Probeblechs der Ladungsträgerschicht unter Verwendung einer Hochwiderstandmessvorrichtung HIGH RESISTANCE METER 4329A (Yokogawa-Hewlett Packard) bestimmt wird, indem eine Widerstandszelle damit verbunden wird.
In Fig. 11 ist ein Graph der Änderungen in dem elektrischen Potentialpegel des Gegenstands, wie beispielsweise des lichtempfindlichen Elements, das geladen wird, in Bezug auf die vergangene Zeit gezeigt. Eine Linie A stellt die Spannung (mit einer DC-Komponente und einer AC-Komponente) dar, die an die Kontakttyp- Aufladevorrichtung angelegt ist. VDC steht für die DC- Komponente der angelegten Spannung, und E ist die Amplitude (1/2 der Spitze-Spitze-Spannung) der AC- Komponente der angelegten Spannung. Linien B, C und D, die die Potentialpegel des Gegenstands darstellen, der aufgeladen wird, entsprechen unterschiedlichen Widerständen der Kontakttyp-Aufladevorrichtung.
Wenn der Widerstandswert des Kontakttyp-Aufladeelements ausreichend klein ist, folgt das elektrische Potential des Gegenstands, der aufgeladen wird, der angelegten Spannung, wie es durch Linie B gezeigt ist, und folglich wird das Oberflächenpotential des geladenen Gegenstands im Wesentlichen ungleichförmig.
Im Gegensatz dazu folgt, wenn der Widerstandswert des Kontakttyp-Aufladeelements ausreichend groß ist, das Potential des Gegenstands, der aufgeladen wird, nicht der angelegten Spannung, was durch Linie C gezeigt ist, und folglich wird das Oberflächenpotential des geladenen Gegenstands nicht ungleichförmig. In diesem Fall ist jedoch viel mehr Zeit erforderlich, um das Oberflächenpotential des Gegenstands, der aufgeladen wird, auf einen Sollpegel zu erhöhen. Anders ausgedrückt, dieses Verfahren ist in Hinblick auf die Aufladegeschwindigkeit unterlegen.
Dieses Problem einer unterlegenen Aufladegeschwindigkeit kann durch Einsatz eines Kontakttyp-Aufladeelements beseitigt werden, dessen Widerstandswert in einer Zeitdauer (1) niedrig bleibt und in einer Zeitdauer (2) hoch wird, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Wenn ein derartiges Kontakttyp-Aufladeelement eingesetzt wird, zeigt das Oberflächenpotential des Gegenstands, der aufgeladen wird, die durch Linie D gezeigte Eigenschaft an. Das Auftreten der Ungleichförmigkeit in dem Oberflächenpotential kann verhindert werden, während eine zu bevorzugende Aufladegeschwindigkeit beibehalten wird.
Die Widerstandseigenschaft des vorstehend beschriebenen Aufladeelements kann durch Verwenden eines Aufladeelements realisiert werden, dessen Widerstandswert von der Stärke des elektrischen Felds abhängt, das heißt, dessen Widerstand in einem starken elektrischen Feld niedrig ist, aber in einem schwachen elektrischen Feld hoch ist. In Fig. 11 stellen die Unterschiede zwischen den durch die Linien B, C und D gezeigten Potentialen und der angelegten Spannung A die Unterschiede in den Potentialen (elektrischen Feldern) dar, die das Kontakttyp-Aufladeelement beeinflussen. Die Linie D stellt einen Fall dar, bei dem der Widerstandswert in der Zeitdauer (1) niedrig ist, in der ein starkes elektrisches Feld ausgebildet ist, um das Kontakttyp- Aufladeelement zu beeinflussen, und in der Zeitdauer (2) hoch ist, in der ein schwaches elektrisches Feld ausgebildet ist, um das Kontakttyp-Aufladeelement zu beeinflussen. Folglich kann das Auftreten der Ungleichförmigkeit in dem Oberflächenpotential des Gegenstands, der aufgeladen wird, verhindert werden, während eine zu bevorzugende Aufladegeschwindigkeit beibehalten wird.
Wenn die Länge der Strecke von der Elektrode (elektrisch leitende Hülse 2a gemäß Fig. 2) zum Anlegen einer Spannung an die Kontakttyp-Aufladevorrichtung zu der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements durch einen Teil (Oberflächenabschnitt) der Kontakttyp- Aufladevorrichtung dSD (m) ist, die Amplitude der AC- Komponente der angelegten Spannung E (V) ist und die DC- Komponente der angelegten Spannung VDC (V) ist, dann ist das elektrische Feld, dem das Kontakttyp-Aufladeelement in der Zeitdauer (1) unterliegt, nicht kleiner als E/dSD [V/m], und ist nicht größer als (E + VDC)/dSD [V/m], wobei das elektrische Feld, dem das Kontakttyp- Aufladeelement in der Zeitdauer (2) unterworfen ist, nicht größer als E/dSD [V/m] ist.
Folglich kann das Auftreten der Ungleichförmigkeit in dem Oberflächenpotential des aufgeladenen Gegenstands verhindert werden, während eine zu bevorzugende Aufladegeschwindigkeit beibehalten wird, indem der Widerstandswert des Kontakttyp-Aufladeelements in der Zeitdauer (1) verändert, das heißt verringert wird, und der Widerstandswert des Kontakttyp-Aufladeelements in der Zeitdauer (2) vergrößert wird.
Entsprechend den Ergebnissen der durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführten Untersuchungen kann, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht größer als E/dSD [V/m] ist, das Auftreten der Ungleichförmigkeit in dem Oberflächenpotential des Gegenstands, der aufgeladen wird, die durch die AC-Komponente der angelegten verursacht wird, verhindert werden, indem der Einheitsflächenwiderstand des zwischen dem aufzuladenden Gegenstands und dem Kontakttyp-Aufladeelement ausgebildeten Kontakts auf einen Pegel vergrößert wird, der größer als 20 E/wC·VDC [Ωm²] ist, wobei C [F/m²] für die elektrostatische Kapazität pro Einheitsfläche des zu ladenden Gegenstands steht und w [rad] für die Winkelgeschwindigkeit der AC-Komponente der angelegten Spannung steht.
Wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht größer als E/dSD [V/m] ist, kann die Zeit, die erforderlich ist, um das Potential des aufzuladenden Gegenstands auf einen Sollpegel zu erhöhen, verkürzt werden, indem der Einheitsflächenwiderstand des Kontaktabschnitts, der zwischen dem aufzuladenden Gegenstand und dem Kontakttyp- Aufladeelement ausgebildet ist, auf einen Pegel vergrößert wird, der größer als der Widerstandspegel des Kontakttyp-Aufladeelements in der Zeitdauer ist, in der die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD [V/m] und nicht größer als (E + VDC)/dSD [V/m] ist.
Ebenso kann entsprechend den Ergebnissen der durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführten Untersuchungen, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD [V/m] und nicht größer als (E+ VDC)/dSD [V/m] ist, eine Lochundichtigkeit (pinhole leak) von dem Aufladeelement zu dem lichtempfindlichen Element verhindert werden, indem der Einheitsflächenwiderstand des vorstehend genannten Kontaktabschnitts auf einen Pegel vergrößert wird, der über 1 [Ωm²] liegt.
Das in Fig. 2(a) veranschaulichte Aufladegerät kann durch das in Fig. 3 angegebene Ersatzschaltbild angenähert werden. Anders ausgedrückt, es kann theoretisch betrachtet werden, dass in dem Fall des Aufladegeräts gemäß Fig. 2(a) eine elektrische Ladung in den Gegenstand mit einer elektrostatischen Kapazität von C [F/m²] pro Einheitsfläche unter Verwendung eines Kontakttyp- Aufladeelements mit einem Einheitsflächenwiderstand von R [Ωm²] bei dem Kontaktabschnitt injiziert wird, der zwischen ihm selbst und dem aufzuladenden Gegenstand ausgebildet ist. Der Einheitsflächenwiderstand R(x) [Ωm²] des Kontakttyp-Aufladeelements kann durch Messen der Zeitkonstanten des Potentials der lichtempfindlichen Trommel bestimmt werden, wenn eine Spannung an die lichtempfindliche Trommel unter Verwendung des Kontakttyp-Aufladeelements angelegt wird.
Es gilt nachstehende Beziehung:
R(E(t) - q(t)/C)q(t)/t + q(t)/C = E(t) (1) R(x) [Ωm²] steht für einen Einheitsflächenwiderstandswert des Kontakttyp-Aufladeelements, wenn die Stärke des elektrischen Felds bei einem Pegel von x liegt, E(t) steht für die angelegte Spannung und q(t) steht für die Ladungsmenge, die das lichtempfindliche Element während einer vergangenen Zeit t aufnimmt.
Es sei angenommen, dass die AC-Komponente in der angelegten Spannung die Form einer Sinuswelle aufweist,
E (t) = VDC + Esin (wt) (2)
VDC [V] steht für die DC-Komponente der angelegten Spannung. Wenn eine ausreichende Zeitdauer t [s] für eine Ladungsinjektion erlaubt ist, kann das erhaltene Trommelpotential VD [V] durch nachstehende Gleichung ausgedrückt werden:
VD = Voc + (-E) {COS (Wt + θ)}/[w²C²{R&sub1;² + (1/WC)²]1/2 (3)
R&sub1; [Ωm²] steht für den Einheitsflächenwiderstandswert des Kontaktabschnitts des Aufladeelements, wenn ein elektrisches Feld mit einer Stärke von nicht größer als E/dSD [V/m] zwischen der Elektrode des Aufladeelements und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements gebildet ist, und dSD[m] steht für die Länge der kürzesten Strecke von der Elektrode des Aufladeelements zu der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements. θ [rad] steht für den Phasenwinkel der AC-Komponente der angelegten Spannung, wenn t = 0 gilt (zu dem Zeitpunkt, wenn das Laden beginnt).
Wenn Ladung in das lichtempfindliche Element von dem Aufladeelement über den Kontakt zwischen den zwei Elementen injiziert wird, ändert sich das Trommelpotential in Reaktion auf die AC-Komponente der angelegten Spannung, die durch den zweiten Term der rechten Seite der Gleichung (3) ausgedrückt ist. Um ein zu bevorzugendes Bild zu erhalten, ist es zu bevorzugen, die Amplitude der vorstehend beschriebenen Änderung des Potentials auf einen Pegel zu drücken, der unter 5% von VDO liegt. Anders ausgedrückt,
- E{COS (Wt + θ)}/[W²C²{R&sub1;² + (1/WC)²]1/2 ≤ 0,05 VDC
Nach einer Modifikation der vorstehenden Gleichung gilt
1/wC((20E/VDC)² - 1}]1/2 < R&sub1; (4)
Die Amplitude E ist vorzugsweise um eine bestimmte Größenordnung größer, um die Wirkungen der AC-Komponente zu verstärken; anders ausgedrückt,
E > > VDC/20
da (20E/VDC)² > > 1, gilt
(20E/VDC)² - 1 (20E/VDC)² (5)
Nach einer Kombination der Gleichungen (4) und (5) gilt
20E/(wCVDC) < R1
Anders ausgedrückt, wenn ein elektrisches Feld mit einer Stärke von nicht größer als E/dSD [V/m] zwischen der Elektrode des Aufladeelements und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements ausgebildet ist, ist der Einheitsflächenwiderstandswert R&sub1;[Qm²] des Kontaktabschnitts des Aufladeelements vorzugsweise größer als 20E/(wCVDC), so dass die durch die AC-Komponente der angelegten Spannung verursachte elektrische Potentialänderung verringert werden kann.
Aus der Definition
F(E, w, C, VDC) = 20E/wCVDC
und einer Kombination der zwei letzten Gleichungen folgt:
F (E, w, C, VDC) < R&sub1;
Unter Berücksichtigung einer Fourierreihe zur. Synthetisierung mit gedoppelten Sinuswellen hat die durch die vorstehende Gleichung ausgedrückte Beziehung auch Bestand, wenn die Komponente der angelegten Vorspannung die Form einer Welle aufweist, die sich von einer Sinuswelle unterscheidet.
Um ein Bild mit hoher Geschwindigkeit zu erzeugen, ist es zu bevorzugen, dass die zum Aufladen des lichtempfindlichen Elements erforderliche Zeit verringert wird. Folglich ist es zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Bedingungen zu bevorzugen, dass in der Zeitdauer (1) gemäß Fig. 11 (Zeitdauer, in der das Potential des Gegenstands, der aufgeladen wird, auf VDC ansteigt) der Einheitsflächenwiderstandswert des vorstehend genannten Kontaktabschnitts kleiner als der in der Zeitdauer (2) (Zeitdauer, nachdem das Potential des Gegenstands, der aufgeladen wird, auf VDC angestiegen ist) ist.
Ferner fließt, wenn das zwischen der Elektrode des Aufladeelements und dem aufzuladenden Gegenstand ausgebildete elektrische Feld nicht kleiner als E/dSD [V/m] und nicht größer als (E + VDO)/dSD [V/m] ist und ebenso der Einheitsflächenwiderstandswert R&sub2;[Ωm²] des vorstehend genannten Kontaktbereichs nicht größer als 1 [Ωm²] ist, ein übermäßiger Strom in fehlerhafte Bereiche, wie beispielsweise einem verkratzten Bereich mit niedrigen Widerstand von dem Kontakttyp-Aufladeelement, was verschiedene Probleme verursacht, wie beispielsweise einen Ladungsfehler in den umgebenden Bereichen, eine Vergrößerung eines Lochs (pinhole) oder einer Zerstörung des Kontakttyp-Aufladeelements selbst. Folglich ist es zu bevorzugen, dass der Widerstandswert R&sub2;[Ωm²] des Kontakttyp-Aufladeelements nicht kleiner als 1 [Ωm²] ist.
Es ist zu bevorzugen, dass der Widerstandswert der Ladungsträgerschicht oder der Widerstandswert einer Schicht, die die Ladungsträgerschicht abdeckt, vorausgesetzt, dass die lichtempfindliche Trommel eine derartige Schicht umfasst, eine elektrische Feldabhängigkeit zeigt, wobei er kleiner wird, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD [V/m] und nicht größer als 1 (E + VDC)/dSD [V/m] ist, als wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht größer als E/dSD [V/m] ist.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel des Bilderzeugungsgeräts, das in der Lage ist, die vorstehend beschriebenen Erfordernisse zu erfüllen, unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines Bilderzeugungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein Laserstrahldrucker, der einen elektrophotographischen Prozess verwendet. Bezugszeichen 1 bezeichnet ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element als das Bildträgerelement in der Form einer Drehtrommel. Gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein OPC- basierendes lichtempfindliches Element mit einem Durchmesser von 16 mm, das in der Richtung der Pfeilmarkierung mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 94 mm/sek. gedreht wird. Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Magnetbürste als das Kontakttyp-Aufladeelement, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element 1 angebracht ist. Die Magnetbürste 2 umfasst eine elektrisch leitende, nicht-magnetische Drehhülse 2a, eine Magnetwalze 2b, die in der Drehhülse 2a umfasst ist, und elektrisch leitende magnetische Teilchen 2c, (gemäß dem Ausführungsbeispiel Ferrit-Teilchen), die bei der Oberfläche der Hülse 2a anhaften. Die Magnetwalze 2b ist fest angebracht. Die Hülse 2a wird auf eine derartige Weise gedreht, dass die Umfangsgeschwindigkeit gleich 100% der Geschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements 1 ist, wobei die Drehrichtung der Hülse 2a bei dem Kontakt zwischen den zwei Elementen entgegengesetzt zu der des lichtempfindlichen Elements 1 wird. Eine Ladungsvorspannung wird derart angelegt, dass die Umfangsoberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 gleichförmig auf im Wesentlichen -700 V geladen ist. Auch wenn eine Magnetbürste als das Kontakttyp-Aufladeelement in diesem Ausführungsbeispiel eingesetzt wird, ist das mit der vorliegenden Erfindung kompatible Aufladeelement nicht auf die Magnetbürste begrenzt; eine Fellbürste, eine Walzenbürste oder dergleichen können eingesetzt werden.
Ein Abtastbelichtungslaserstrahl wird von einer (nicht gezeigten) Laserstrahlabtasteinrichtung, die eine Laserdiode, einen Polygonspiegel und dergleichen umfasst, auf die geladene Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 projiziert. Da die Intensität des Abtastlaserstrahls mit sequentiellen digitalen elektrischen Bildelementsignalen moduliert wird, die die Bilddaten eines Zielbilds widerspiegeln, wird ein elektrostatisches latentes Bild entsprechend dem Zielbild auf der Umfangsoberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 ausgebildet.
Das elektrostatische latente Bild wird in ein Tonerbild unter Verwendung eines Umkehr-Entwicklungsgeräts 3 entwickelt, das einen negativ ladbaren, isolierenden, magnetischen Einzelkomponententoner als Entwickler verwendet. Bezugszeichen 3a bezeichnet eine nicht- magnetische Entwicklungshülse, die einen Durchmesser von 16 mm aufweist und einen Magneten umschließt. Der vorstehend genannte Toner bedeckt die Oberfläche der Entwicklungshülse 3a. Die Entwicklungshülse 3a ist derart angeordnet, dass der Abstand zu der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 300 um wird, wobei sie mit der gleichen Geschwindigkeit wie das lichtempfindliche Element gedreht wird. An die Hülse 3a wird eine Entwicklungsvorspannung von einer Entwicklungsvorspannungsenergiequelle S&sub2; angelegt. Die Entwicklungsvorspannung ist eine überlagerte Spannung, die eine DC-Spannung von -500 V und eine AC-Spannung mit einer Frequenz von 1800 Hz und einer Spitze-Spitze- Spannung von 1600 V umfasst. Das Entwicklungsverfahren ist ein sogenanntes Sprungentwicklungsverfahren.
Unterdessen wird ein Übertragungsmaterial P als Aufzeichnungsmaterial mit einer vorbestimmten Zeitsteuerung von einem nicht gezeigten Blattzuführabschnitt zu einem Druckspalt (Übertragungsabschnitt) geliefert, der zwischen dem lichtempfindlichen Element 1 und einer mittleren Widerstandsübertragungswalze 4 als Kontakttyp- Übertragungseinrichtung ausgebildet ist, die in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element 1 mit einem Anbringen eines vorbestimmten Kontaktdrucks platziert ist. An die Übertragungswalze 4 ist eine vorbestimmte Übertragungsvorspannung von einer Übertragungsvorspannungsanlegeenergiequelle S&sub3; angelegt. Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Übertragungswalze weist einen Widerstandswert von 5 · 10&sup8; auf, und die an die Übertragungswalze 4 zur Übertragung des Tonerbilds angelegte Spannung ist eine DC-Spannung von +2000 V. Während das in den Übertragungsabschnitt T eingeführte Übertragungsmaterial P durch den Übertragungsabschnitt T geführt wird, wobei es darin zusammengedrückt wird, wird das auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 ausgebildete und getragene Tonerbild auf die dem lichtempfindlichen Element gegenüberliegende Seite des Übertragungsmaterials P beginnend von einer Kante des Bilds zu der anderen mittels der elektrostatischen Kraft und dem Spaltendruck übertragen.
Nach der Übertragung des Tonerbilds auf das Übertragungsmaterial P wird das Übertragungsmaterial P von der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 getrennt und in ein Fixiergerät 5 eingeführt, das auf einem thermischen Fixiersystem oder dergleichen beruht, um das Tonerbild auf dem Übertragungsmaterial P zu fixieren. Danach wird das Übertragungsmaterial P mit dem fixierten Bild als ein Ausdruck oder eine Kopie ausgestoßen. Das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Bilderzeugungsgerät ist ein reinigerloses Bilderzeugungsgerät, dem ein Element zum Reinigen der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements als das Bildträgerelement fehlt. Bei diesem Bilderzeugungsgerät werden die lichtempfindlichen Elementbereiche, auf denen der Toner nach der Tonerbildübertragung verbleibt, wieder mittels einer Aufladevorrichtung geladen und dem Laserstrahl ausgesetzt, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Danach wird die Entwicklungsverarbeitung durch das Entwicklungsgerät zu der gleichen Zeit ausgeführt, bei der der verbleibende Toner durch das Entwicklungsgerät gereinigt wird. Genauer gesagt, eine Entwicklungsvorspannung (-500 V), die zwischen dem Dunkelabschnittpotential (-700 V) des lichtempfindlichen Elements und dem Hellabschnittpotential (-100 V) des lichtempfindlichen Elements fällt, wird an die Hülse 3a angelegt, so dass ein elektrisches Feld zum Anheften des Toners an das Hellabschnittspotential von der Hülse 3a sowie ein elektrisches Feld zur Rückführung des Toners zu der Hülse 3a von dem Dunkelabschnittpotential zur gleichen Zeit ausgebildet werden.
Das Bilderzeugungsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet ein Kartuschensystem, in dem drei Verarbeitungsvorrichtungen, das heißt das lichtempfindliche Element 1, das Kontakttyp- Aufladeelement 2 und das Entwicklungsgerät 3, in einem Kartuschengehäuse C untergebracht sind, um die drei Vorrichtungen für die Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts auf einmal installierbar oder austauschbar zu machen. Das mit der vorliegenden Erfindung kompatible Bilderzeugungsgerät ist jedoch nicht auf das vorstehend beschriebene begrenzt. In Fig. 2(a) ist die in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Magnetbürstentyp-Aufladevorrichtung gezeigt. Fig. 2(b) veranschaulicht ein Modell, das zu dem in Fig. 2(a) veranschaulichten Gerät äquivalent ist. Die Magnetbürstentyp-Aufladevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine elektrisch leitende, nicht-magnetische Drehhülse 2a mit einem Durchmesser von 16 mm, eine 230 mm lange Magnetwalze 2b und elektrisch leitende Teilchen 2c, die auf der Oberfläche der leitenden Hülse 2a durch die Magnetkraft der Magnetwalze 2b gehalten werden. Die Magnetwalze 2b wird in der leitenden Hülse 2a drehbar gemacht, so dass die Ausrichtung des Magnetpols wahlweise eingestellt werden kann. Der Abstand zwischen der leitenden Hülse 2a und der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements 1 wird auf 500 um eingestellt, und eine Schicht der magnetischen Teilchen (Schicht) 2c als der Kontaktabschnitt wird zwischen der leitenden Hülse 2a und dem lichtempfindlichen Element 1 ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden fünf unterschiedliche Magnetbürsten A bis E versucht, um die resultierenden Bilder zu vergleichen.
Das lichtempfindliche Element 1 wird geladen, indem die Magnetbürste in Kontakt mit der lichtempfindlichen Trommel 1 gebracht wird, während sich die lichtempfindliche Trommel 1 dreht. Während die lichtempfindliche Trommel 1 geladen wird, wird die Zeitkonstante gemessen, um den Widerstandswert der Magnetbürste zu erhalten. Die Abmessung des Spaltenbereichs der Magnetbürste ist 200 mm · 5 mm. Allgemein gesprochen ist der Widerstandswert der Magnetbürste nicht notwendigerweise der gleiche wie der der Magnetteilchen, aus denen die Bürste ausgebildet ist. In Fig. 4 sind die Widerstandswerte für fünf unterschiedliche Magnetbürsten A bis E gezeigt. In der Figur ist die Stärke [V/m] des elektrischen Felds auf der Abszissenachse abgebildet, und der Einheitsflächenwiderstandswert [Ωm²] des Kontaktabschnitts der Magnetbürstentyp-Aufladevorrichtung ist auf der Ordinatenachse abgebildet. Ferner bedeutet xE + y in Fig. 4 · 10y. Was das Verfahren zum Messen des Widerstandswerts betrifft, wird eine elektrisch leitende Aluminiumtrommel in dem Gerät an die Stelle der lichtempfindlichen Trommel 1 gesetzt. Die leitende Trommel ist geerdet. Daraufhin wird die Stärke des zwischen der Elektrode des Aufladeelements und der leitenden Trommel ausgebildeten elektrischen Felds durch Ändern der an das Aufladeelement angelegten Spannung variiert. Beispielsweise ist, wenn die Bereichsgröße des Kontaktabschnitts der Aufladevorrichtung a [m²] ist, und ein gemessener Widerstandswert b [Ω] ist, der Einheitsflächenwiderstandswert ab [Ωm²].
Dann werden die unter Verwendung der Magnetbürsten A - E erzeugten Bilder verglichen.
Zuerst werden Bilder mit der Frequenz der AC-Vorspannung erzeugt, die bei 500 Hz festgelegt ist. In Fig. 7 sind die durch Bewertung der Schleier der so erzeugten Bilder ethaltenen Ergebnisse angegeben. Ein Symbol "G" zeigt an, dass die Schleiergröße tolerierbar ist, und ein Symbol "NG" zeigt an, dass die Schleiergröße nicht tolerierbar ist. Als nächstes werden Bilder mit der Amplitude der AC- Vorspannung erzeugt, die bei 1000 V festgelegt ist, während die Frequenz der AC-Vorspannung variiert wird. Die durch Bewerten der Schleier der so erhaltenen Bilder erhaltenen Ergebnisse sind in Fig. 8 angegeben.
Wenn die Magnetbürsten C und E, die einen niedrigen R&sub1; aufweisen, eingesetzt werden, erscheint in den Bildern der Schleier, der der durch die AC-Komponente der angelegten Spannung verursachten Ladungsungleichförmigkeit zugeordnet werden kann. In dem Fall der Magnetbürste E tritt zusätzlich zu den Schleiern ein Lochverlust (pinhole leakage) auf. Demgegenüber erscheint, wenn die Magnetbürste A, B und D eingesetzt werden, die einen hohen R&sub1; aufweisen, trotz dem Anlegen einer AC-Spannung kein Schleier. In Fig. 5 sind die Ergebnisse der Bildbewertung in Verbindung mit einem Graphen gezeigt, der die Beziehung zwischen R&sub1; und F(E, w, C, VDC) zeigt. Der schraffierte Bereich, in dem R&sub1; > F(E, w, C, VDC) gilt, ist der Bereich, in dem kein Schleier auftritt. Der Schleier und der Verlust können verhindert werden, wenn eine Magnetbürste verwendet wird, deren Widerstandswert die nachstehenden Bedingungen erfüllt:
F (E, w, C, VDC) < R&sub1; und
1 < R&sub2;
Wie es vorstehend beschrieben ist, können der Schleier und der Verlust, die auftreten, wenn eine AC-Spannung angelegt wird, durch Einsatz einer Magnetbürste verhindert werden, deren Widerstandswert die nachstehenden Bedingungen erfüllt:
F (E, w, C, VDC) = 20E/(wCVDC) < R&sub1; und
1 < R&sub2;
Unter Berücksichtigung des Erfordernisses für eine schnellere Geschwindigkeit ist der Widerstandswert des Aufladeelements jedoch unmittelbar nach Beginn des Aufladens kleiner. Folglich wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Magnetbürste eingesetzt, deren Widerstandswert die nachstehenden Bedingungen erfüllt:
F (E, w, C, VDe) < R&sub1; und
1 < R&sub2;
Ferner ist der Widerstandswert des Aufladeelements gemäß diesem Ausführungsbeispiel kleiner, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD und nicht größer als E + VDc/dSD ist, als wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht größer als E/dSD ist.
Bilder werden unter Verwendung der Magnetbürsten, deren Eigenschaften in Fig. 4 gezeigt sind, erzeugt und ausgewertet. Was das Bilderzeugungsgerät betrifft, wird das gleiche Gerät wie das in Fig. 1 veranschaulichte eingesetzt, mit der Ausnahme, dass die Oberflächengeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Hülse 2a auf die 1,5-fache Geschwindigkeit verändert werden, die in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, und dass die anderen Verarbeitungsgeschwindigkeiten ebenso auf das 1,5-fache der ursprünglichen Geschwindigkeiten verändert werden. Was die Vorspannung zum Laden betrifft, wird eine überlagerte Kombination einer DC-Spannung von 700 V und einer AC-Spannung mit einer Frequenz von 700 Hz und einer Amplitude von 600 V eingesetzt. Die Bildbewertungsergebnisse sind in Fig. 9 angegeben. Wenn die Magnetbürsten A und D verwendet werden, tritt ein Ladungsfehler auf. Wenn die Magnetbürste C verwendet wird, tritt kein Ladungsfehler auf, aber Schleier zeigen sich, die der AC-Komponente zugeordnet werden können. Wenn die Magnetbürste E verwendet wird, tritt zusätzlich zu einem Ladungsfehler ein Lochverlust auf. Wenn jedoch die Magnetbürste B eingesetzt wird, können zu bevorzugende Bilder erhalten werden.
Wie es vorstehend beschrieben ist, kann, wenn der Widerstandswert der Magnetbürste die nachstehenden Bedingungen erfüllt:
F (E, w, C, VDC) < R&sub1; und 1 < R&sub2;
sowie ferner der Widerstandswert des Aufladeelements kleiner ist, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD und nicht größer als E + VDC/dSD ist als wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht größer als E/dSD ist, die Aufladegeschwindigkeit vergrößert werden, während das Auftreten von Schleiern, die dem Anlegen einer AC-Spannung zugeordnet werden können, erfolgreich verhindert wird.

Ausführungsbeispiel 2

Dieses Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen gleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, dass die lichtempfindliche Trommel gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Oberflächenschicht umfasst, deren Widerstand eine elektrische Feldabhängigkeit zeigt. Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Bilderzeugungsgerät ist im Wesentlichen das Gleiche wie das, das in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, mit der Ausnahme, dass die lichtempfindliche Trommel eine Oberflächenschicht aufweist, deren Widerstand eine elektrische Feldabhängigkeit zeigt, wobei ebenso die Oberflächengeschwindigkeit des lichtempfindlichen Elements 1 und der Hülse 2a sowie die anderen Verarbeitungsgeschwindigkeiten das 1,2-fache der Geschwindigkeit derjenigen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel betragen. Die Magnetbürste C, deren Eigenschaften in Fig. 4 gezeigt sind, wird verwendet. Was die Aufladevorspannung betrifft, wird eine überlagerte Kombination einer DC-Spannung von 700 V und einer AC- Spannung mit einer Frequenz von 700 Hz und einer Amplitude von 600 V verwendet.
In Fig. 6 ist die Beziehung zwischen den Stärken der elektrischen Felder entsprechend drei unterschiedlichen Oberflächenschichten für das lichtempfindliche Element und dem Widerstandswert gezeigt.
Wenn die Trommel mit einer Oberflächenschicht A, deren Widerstandswert nicht größer als 1 · 10&sup9; (Ωcm) ist, verwendet wird, leiden die erhaltenen Bilder an einer Fließerscheinung. Folglich ist der Widerstandswert vorzugsweise nicht kleiner als 1 · 10&sup9; (Ωcm). Die Aufladegeschwindigkeit kann im Vergleich dazu, wenn die Oberflächenschicht B verwendet wird, deren Widerstandswert keine elektrische Feldabhängigkeit zeigt, vergrößert werden, wenn die Oberflächenschicht C verwendet wird, deren Widerstandswert abfällt, wenn die Stärke des elektrischen Felds nicht kleiner als E/dSD [V/m] und nicht größer als (E + VDC)/dSD [V/m] ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein OPG-basierendes lichtempfindliches Element verwendet, aber dieses kann durch ein lichtempfindliches Element eines unterschiedlichen Typs ersetzt werden. Ferner kann das lichtempfindliche Element derart sein, dass es eine Ladungsträgerschicht in der Oberflächenschicht umfasst.
Es ist zu bevorzugen, dass die elektrostatische Kapazität des lichtempfindlichen Elements gemessen wird, indem ein elektrisch leitendes Element mit vernachlässigbarem Widerstand in Kontakt mit dem lichtempfindlichen Element gebracht wird und dann eine AC-Spannung an das leitende Element angelegt wird. In diesem Fall ist die Frequenz der AC-Spannung vorzugsweise in einem Bereich von 10 kHz bis 20 kHz.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier gezeigten Strukturen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die angegebenen Einzelheiten beschränkt, wobei diese Anmeldung derartige Modifikationen oder Änderungen abdecken soll, die in den Bereich der nachfolgenden Patentansprüche fallen können.

Claims

1. Bilderzeugungsgerät mit

einem Bildträgerelement (1),

einem mit dem Bildträgerelement kontaktierbaren Aufladelement (2) zur Bewirkung einer Kontaktladung des Bildträgerelements, wobei an das Aufladeelement eine Spannung mit einer DC-Komponente und einer AC-Komponente angelegt werden kann und wobei das Aufladeelement mit einer Elektrode (2a) zum Empfangen der Spannung versehen ist,

wobei die nachstehenden Bedingungen erfüllt sind:

wenn ein zwischen dem Bildträgerelement und der Elektrode erzeugtes elektrisches Feld nicht größer als E/dSD [V/m] ist, ist ein Widerstand des Aufladeelements bezogen auf eine Einheitsfläche eines Kontakts zwischen dem Bildträgerelement und dem Aufladeelement größer als

20E/(wCVDC) [Ωm²]

und ist größer als der Widerstand, wenn das elektrische Feld größer als E/dSD [V/m] und nicht größer als (E+VDC)/dSD [V/m] ist,

wobei

E[V] eine Amplitude der AC-Komponente ist, w[rad] eine Winkelgeschwindigkeit der AC-Komponente ist, dSD[m] ein minimaler Abstand zwischen der Elektrode und dem Bildträgerelement ist, C[F/m²] eine elektrostatische Kapazität bezogen auf eine Einheitsfläche des Bildträgerelements ist und VDC[V] eine Spannung der DC- Komponente ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei,

wenn das elektrische Feld größer als E/dSD [V/m] ist und nicht größer als (E + VDC)/dSD [V/m] ist, der Widerstand des Aufladeelements bezogen auf eine Kontakteinheitsfläche größer als 1 [Ωm²] ist.

3. Gerät nach Anspruch 1, wobei,

wenn das elektrische Feld größer als E/dSD [V/m] ist und nicht größer als (E+VDC)/dSD [V/m] ist, der Widerstand einer Oberflächenschicht des Bildträgerelements kleiner ist als der, wenn es nicht größer als E/dSD [V/m] ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufladeelement eine Schicht elektrisch leitender Teilchen (2c) aufweist, die mit dem Bildträgerelement kontaktierbar ist.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei das Aufladelement einen Magneten (2b) umfasst und die elektrisch leitende Schicht magnetische Teilchen umfasst.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufladelement und das Bildträgerelement bei dem dazwischenliegenden Kontaktabschnitt in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bildträgerelement eine Ladungsinjektionsschicht bei der zugehörigen Oberfläche aufweist und die Ladungsinjektionsschicht einen spezifischen Volumenwiderstand von 1 · 10&sup9; bis 1 · 10¹&sup4; [Ωcm²] aufweist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bildträgerelement ein elektrophotografisches lichtempfindliches Element aufweist.

9. Aufladelement, das mit einem Bildträgerelement entweder einer bei einem elektrophotografischen Bilderzeugungsgerät austauschbar anbringbaren Prozesskassette oder eines elektrophotografischen Bilderzeugungsgeräts kontaktierbar ist, zum Empfangen einer Ladespannung in der Form einer DC-Komponente (VDc) mit einer überlagerten AC-Komponente,

dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladelement eine Widerstandseigenschaft aufweist, die in Bezug auf ein angelegtes elektrisches Feld variiert, so dass der zugehörige Widerstand bei einem starken elektrischen Feld niedrig ist und bei einem schwachen elektrischen Feld hoch ist.

10. Aufladeelement nach Anspruch 9 zum Empfangen einer Ladespannung, bei der die DC-Spannung ungefähr 700 V ist und die AC-Spannung eine Amplitude von ungefähr 600 V aufweist.