DE69621869T2

DE69621869T2 - Aufladungsteil, Prozesskassette und elektrographisches Gerät mit dem Aufladungsteil

Info

Publication number: DE69621869T2
Application number: DE69621869T
Authority: DE
Inventors: Shuichi Aita; Fumihiro Arahira; Yoshifumi Hano; Kiyoshi Mizoe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: EP0735436A1; DE69621869D1; US5790926A; EP0735436B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladeelement, welches bei der Bilderzeugung eingesetzt wird. Speziell bezieht sich die Erfindung auf ein Kontaktladeelement, welches mit einem Ladungsempfangselement (welches elektrifiziert werden soll) in Kontakt gebracht wird und an welches eine Spannung angelegt wird zum gleichförmigen Aufladen des Ladungsempfangselements.
Die Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Prozessierkartusche und eine elektrofotographische Vorrichtung, welche ein solches Ladeelement aufweisen.

Verwandter Stand der Technik

Als Zusammenbauten zum Aufladen von Ladungsempfangselementen wie elektrofotographischen fotoempfindlichen Elementen werden Coronaladezusammenbauten und Kontaktladezusammenbauten bei Bilderzeugungsvorrichtung wie elektrofotographischen Vorrichtungen angewandt.
Die Kontaktladezusammenbauten sind Vorrichtung, mit denen das Ladungsempfangselement durch Anlegen einer Gleichstromspannung oder einer oszillierenden Spannung, bei welcher eine Wechselstromspannung einer Gleichstromspannung überlagert ist, auf ein Ladeelement, welches mit dem Ladungsempfangselement in Kontakt gebracht wird, aufgeladen wird.
Bei solchen Kontaktladezusammenbauten wird, wie in der Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 63-149669 (149669/1985) offenbart, ein oszillierendes elektrisches Feld mit einer Peak-zu-Peak-Spannung, die mindestens dem zweifachen der beim anfänglichen Aufladen des Ladungsempfangselements angelegten Spannung entspricht, zwischen dem Kontaktladeelement und dem Ladungsempfangselement erzeugt, wenn eine Gleichstromspannung an das Kontaktladeelement angelegt wird, wodurch das Ladungsempfangselement geladen werden kann.
Ein Beispiel des Aufbaus des Kontaktladeelements wird nachstehend veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine vertikale Schnittansicht einer als dem Ladeelement dienenden Laderolle. Eine Laderolle 10 ist aus einem leitfähigen Substrat 11, welches als Trägerelement (einem Formkern) dient, einer leitfähigen elastischen Schicht 13 mit einer Elastizität, die zum Erzeugen einer gleichförmigen Berührungslinie in Bezug auf die Oberfläche des Ladungsempfangselements ausreicht, sowie einer Aufladeschicht mittleren Widerstands, die den Widerstand der Laderolle 10 steuert, aufgebaut.
Die leitfähige elastische Schicht 13 ist ein Leiter, der aus einem festen Kautschuk wie Acrylkautschuk, Urethankautschuk oder Silikongummi gebildet ist, im welchem ein leitfähiger Füllstoff wie Metalloxid oder Ruß dispergiert worden ist.
Die Aufladeschicht 12 ist gewöhnlich aus einem Teil mittleren Widerstands gebildet und ist so aufgebaut, dass kein fehlerhaftes Aufladen in Bildbereichen auftreten mag, selbst wenn irgendwelche Fehlbildungen wie pin-holes in dem Ladungsempfangselement erzeugt werden. Die als Element mittleren Widerstands vorgesehene Aufladeschicht wird gebildet, indem die Oberfläche der leitfähigen elastischen Schicht mit einer Dispersion, die durch das Dispergieren eines leitfähigen Luftstoffs wie Metalloxid oder Ruß in einem Harz wie Acrylharz, Nylon, Polyester, Polyurethan, Phenolharz oder Sterolharz hergestellt wurde, unter Verwendung der Tauchbeschichtung, der Sprühbeschichtung, der Rollenübertragungsbeschichtung oder dergleichen beschichtet wird.
Um eine Bilderzeugungsvorrichtung mit der wie oben beschriebenen Kontaktladerolle zu veranschaulichen, wird nachstehend ein Beispiel des Aufbaus eines Laserstrahldruckers oder Einsatz eines Umkehrentwicklungssystems gezeigt.
Fig. 6 veranschaulicht die Struktur des Kontaktladezusammenbaus 20. Die Laderolle 10 ist im wesentlichen parallel zu einem als Ladungsempfangselement dienenden fotoempfindlichen Element ausgestaltet und wird bei einer gegebenen Kontaktberührungslinienweite mit dem fotoempfindlichen Element in Druckkontakt gebracht. Der Druckkontakt wird hier bewegt durch Druckfedern 22, die an beiden Enden des leitfähigen Substrats der Laderolle positioniert sind. Im Zustand dieses Druckkontakts wird die Laderolle, der Rotation des bei einer festgelegten Prozessiergeschwindigkeit rotierenden, fotoempfindlichen Elements folgend, rotiert, um die Oberfläche des fotoempfindlichen Elements in der Zeichnung bedeutet das Bezugszeichen 23 eine Leistungsquelle.
Fig. 7 veranschaulicht schematisch einen Laserstrahldrucker, der mit einer Prozessierkartusche ausgestattet ist, welche das oben beschriebene Kontaktladeelement besitzt. Das fotoempfindliche Element 21, welches durch das Kontaktladeelement 10 geladen ist, wird durch Abtastung gegenüber einem Laserlicht 31 belichtet, so dass ein elektrostatisches Latentbild auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements erzeugt wird. Das elektrostatische Latentbild wird zu einem Tonerbild mittels einem Entwickelungszusammenbaus 32 (Umkehrentwicklung) entwickelt, und das Tonerbild wird auf ein Transfermedium übertragen, welches der Fläche zugeführt wurde, wo ein Übertragungszusammenbau in Druckkontakt mit dem fotoempfindlichen Element steht. Der nach der Übertragung auf dem fotoempfindlichen Element verbleibende Toner wird durch einen Reinigungszusammenbau 35 entfernt, und das fotoempfindliche Element wird für die anschließende Bilderzeugung bereitgemacht. Das Transfermedium, auf welches das Tonerbild übertragen wurde, wird zu einen Fixierzusammenbau 36 transportiert, wo das Tonerbild fixiert wird, und danach nach außen in Form einer Kopie ausgegeben. Das elektrofotographische fotoempfindliche Element 21, das Kontaktladeelement 10, der Entwicklungszusammenbau 32 und der Reinigungszusammenbau 35 sind in Form einer Prozessierkartusche so in einer Einheit getragen, dass sie aus dem Körper des Druckers durch den Einsatz einer Führungseinrichtung wie durch Schienen 38 entfernbar ist.
Wenn das Kontaktladeelement, welches, wie oben beschrieben die aus dem Harz und dem leitfähigen Fillerstoff gebildete Ladeschicht aufweist, über eine lange Zeitdauer eingesetzt wird, kann es das fotoempfindliche Element unter Verursachung der Erniedrigung des Aufladevermögens abnutzen.
Die Rotation des sich in Druckkontakt befindlichen Kontaktladeelements wird als einer der Ursachen einer solchen Abnutzung hervorgehoben. Beim Kontaktladen ist es jedoch, um eine zufriedenstellende Aufladeleistung zu erzielen, erforderlich, das Ladungeelement in gleichförmigen Kontakt mit dem fotoempfindlichen Element zu bringen, und somit wird ein gewisses Ausmaß des Drucks des Ladeelements gegen das fotoempfindliche Element als ein notwendiges und unvermeidbares Mittel angesehen.
Das obige Kontaktladeelement mag Veränderungen des Oberflächenwiderstands durchlaufen, wenn restlicher Übertragungstoner, Abschürfungen des fotoempfindlichen Elements und dergleichen sich an dessen Oberfläche angeheftet haben, was zur Verringerung der Aufladeleistung führt.
Das US-Patent Nr. 4 371 252 und die Japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. 6 274 009 (274009/1994) offenbaren Ladeelemente, die leitfähige Fasern umfassen. Das erst genannte Ladeelement setzt sich aus einem Substrat, einer elastischen Schicht, einer Elektrodenschicht und einer Kontaktschicht zusammen, und die Kontaktschicht, die mit dem fotoempfindlichen Element zum Ausführen der Aufladung in Kontakt steht, ist aus einem leitfähigen, fibrösen Aggregat gebildet. Das letztgenannte umfasst ein leitfähiges Halteteil, ein elastisches Kernmaterial und ein leitfähiges Faserfliess, welches mit dem fotoempfindlichen Element in Kontakt kommt. Fibröse vermögen geringere Abnutzung des fotoempfindlichen Elements als die Harzschichten verursachen und es wird erwartet, dass das Abkratzen der Oberfläche verhindert wird.
Fasern, die mittels Spinnen hergestellt worden sind, sind jedoch in ihrem Kontaktleistungsvermögen gegenüber dem Ladungsempfangselement schwach, und oft können keine zufriedenstellende Aufladungsleistungsmerkmale erzielt werden. Bei dem Kontaktladeelement unter Verwendung von fibrösen Teilen wird folglich unter den gegebenen Umständen der Kontaktdruck mit dem Ladungsempfangselement höher gemacht, oder die Kontaktfläche (d. h. die Berührungslinie) wird breiter gemacht, um das Erledigen der Aufladeleistungsfähigkeit zu verhindern. Somit war es schwierig, das Abkratzen der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements über eine lange Zeitdauer zu verhindern. Aufgrund einer unzureichenden Kontaktleistungsfähigkeit gegenüber dem fotoempfindlichen Element kann sich ebenso das Aufladevermögen erniedrigen, wenn restlicher Übertragungstoner sich an das fibröse Teil angeheftet hat. Ein solcher Nachteil ist ebenso hervorgehoben worden.
Zum Zwecke des Verhinderns des Abkratzens der Oberfläche des fotoempfindlichens Elements wird ebenso ein anderes Ladeelement vorgeschlagen, welches eine elastische Schicht einsetzt, die aus einem Gummi bzw. Schaumstoff niedriger Härte gebildet ist, welcher einen ausreichenden Kontakt bei einer niedrigen Druckkontaktkraft erzielen kann. Da die elastische Schicht bezüglich der Härte erniedrigt worden ist, unterliegen die fotoempfindlichen Elemente einem geringeren Abkratzen. Aufgrund der Reibungswirkung, die zwischen der aus einer Harzschicht gebildeten Ladeschicht und dem fotoempfindlichen Element liegt, ist das Abkratzen jedoch nicht von Grund auf verhindert worden.
Im übrigen wird die Kontaktaufladung grob unterteilt in das normale Aufladen, welches eine Entladung ausnutzt, sowie das Injektionsaufladen, welches direkt Ladungen aus einem Ladungselement in eine Ladungsinjektionsschicht injiziert, welche als einer Oberflächenschicht eines fotoempfindlichen Elements ausgestattet ist, wie in der EP-A-576203 und -615177 offenbart. Die Ladungsinjektion wendet keine Entladung an und ist somit im Hinblick auf das Herabsetzen der angelegten Spannung und der Verhinderung der Erzeugung von Ozon sehr vorteilhaft.
Im Fall der Injektionsaufladung werden elektrische Ladungen jedoch nur am Kontaktpunkt zwischen dem Ladeelement und dem Injektionspunkt der Ladungsinjektionsschicht injiziert, und somit hat im Vergleich zum Fall der gewöhnlichen Kontaktaufladung das Kontaktvermögen des Ladeelements einen größeren Effekt auf die Ladeleistungsfähigkeit. Im Fall der Injektionsaufladung neigt somit das herkömmliche Ladeelement, dessen Oberfläche durch die obige Harzschicht oder durch ein gewöhnliches Bürstendkontaktelement gebildet ist, stärker zur Verursachung des Problems der Erniedrigung des Ladevermögens aufgrund der Schwierigkeit des Erhalts eines ausreichenden Kontaktladevermögens.

AUFGABEN DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladeelement bereitzustellen, welches ein überlegenes Kontaktleistungsvermögen mit einem Ladungsempfangselement aufweist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladeelement bereitzustellen, welches kaum die Oberfläche des Ladungsempfangselements verkratzt.
Eine noch andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ladeelement bereitzustellen, welches zum gleichförmigen Aufladen eines Ladungsempfangselements selbst bei wiederholter Verwendung in der Lage ist.
Ein weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Prozessierkartusche sowie ein elektrofotographisches fotoempfindliches Element bereitzustellen, die das obige Ladeelement besitzen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wurde gefunden, dass die vorangehenden Aufgaben gelöst werden können durch Bereitstellung eines Ladeelements gemäss Anspruch 1, eine Prozessierkartusche gemäss Anspruch 8 oder eine Vorrichtung gemäss Anspruch 14.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer Laderolle gemäss der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Laderolle gemäss der vorliegenden Erfindung mit einer leitfähigen elastischen Schicht.
Fig. 3 ist eine Vorderansicht und Seitenansicht einer Ladeklinge gemäss der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 ist ein Querschnitt eines Ladebands gemäss der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein Querschnitt einer herkömmlichen Laderolle.
Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines Kontaktladezusammenbaus.
Fig. 7 veranschaulicht den Aufbau des Hauptteils eines Laderstrahldruckers, der mit einer Prozessierkartusche, die das Kontaktladeelement besitzt, ausgestattet ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Das Ladeelement der vorliegenden Erfindung ist in Kontakt mit einem Ladungsempfangselement (das zu ladende Element) ausgestaltet und an welches eine Ladung angelegt ist, um das Ladungsempfangselement aufzuladen, wobei es ein leitfähiges Substrat und eine Oberflächenschicht aufweist, die mit dem Ladungsempfangselement in Kontakt kommt, und wobei die Oberflächenschicht ein Material von hoch gezogenen verwickelten Fasern besitzt.
Das Material der hoch gezogenen, verwickelten Fasern, welches in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann irgendein Material sein, so lange die Fasern hoch gezogen bzw. emporgehoben sind, und es können Webstoffe oder Farbfliesse verwendet werden.
Methoden zum hoch ziehen bzw. emporheben des Stoffs können ein mechanisches Einwirken, was einer Behandlung unter Verwendung von Sandpapier darstellt, und Bürsten, was eine Behandlung unter Verwendung einer steifen Bürste darstellt, einschließen. In der vorliegenden Erfindung bewegt das Hochziehen des Materials der verwickelten Fasern eine Zunahme der Kontaktfläche mit dem fotoempfindlichen Element, und somit kann das Aufladen unter Bedingungen eines niedrigeren Kontaktdrucks gleichförmig gemacht werden. Das Material der hoch gezogenen, verwickelten Fasern besitzt darüber hinaus scharfe Faserspitzen, und somit kann die Aufladeleistungsfähigkeit drastisch verbessert werden.
In der Erfindung verwendete Fasern schließen synthetische Fasern, natürliche Fasern, halbsynthetische Fasern und regenerierte Fasern ein. Als Beispiele davon schließen synthetische Fasern Polyamide wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12, Nylon 46 und Aramidtypen, Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), Polyolefine wie Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP), Polyvinylalkohol-Typen, Polyvinyl oder Polyvinylidenchlorid-Typen, Polyacrylnitril-Typen, Polyphenylensulfid, Polyurethan, Polyfluorethylen, Kohlefasern und Glasfasern ein. Die natürlichen Fasern schließen zum Beispiel Seide, Baumwolle, Wolle und Hanf ein. Die halbsynthetischen Fasern schließen Acetate, und die regenerierten Fasern schließen Rayon und Kupferammonium-Rayon ein. Konjugat-Fasern können ebenfalls verwendet werden, die erhalten wurden durch Kombinationen durch zwei oder mehr Materialkomponenten von synthetischen Fasern, gefolgt von Schmelzspinnen. Diese Fasern können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr Fasern verwendet werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, Konjugat- Fasern vom Typ der ultrafeinen Fasernerzeugung zu verwenden. Der Grund besteht darin, dass solche Fasern es erlauben, dass der Stoff leicht in hoher Dichte hoch gezogen werden kann und ebenso dass das aus solchen oder feinen Fasern aufgebaute Material der verwickelten Fasern bei Verwendung in Ladeelementen eine hohe Festigkeit besitzen kann und eine überlegene Haltbarkeit besitzen kann, so dass ein gleichförmigeres Aufladen über einen langen Zeitraum erhalten werden kann. Somit ist die vorliegende Erfindung besonders wirksam speziell dann, wenn sie beim Injektionsaufladen angewandt wird. Solche Konjugatfasern von Ultrafein- Fasernerzeugungstyp können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Sie können ebenso in Kombination mit den oben beschriebenen Fasern verwendet werden.
Die Konjugatfasern vom Ultrafein-Fasererzeugungstyp können vorzugsweise Ätzfasern und Spaltfasern einschließen.
Die in der Erfindung verwendeten Ätzfasern beziehen sich auf Fasern, die durch chemisches Entfernen von lediglich speziellen Komponenten aus einer Vielzahl von Komponenten durch Verwendung einer Säure oder einer Lauge erhalten wurden, und können synthetische Fasern, natürliche Fasern, halbsynthetische Fasern und regenerierte Fasern einschließen.
In der vorliegenden Erfindung werden Konjugat-Fasern verwendet, die erhalten wurden, indem mindestens zwei Arten von Materialien, die aus Ausgangsmaterialien für die obigen Fasern ausgewählt wurden, konjugiert versponnen wurden. Chemisch ätzbare Konjugat-Fasern schließen Kern/Mantel-Fasern, die einzelne ultrafeine Fasern liefern können, sowie Meer/Insel-Fasern (eine Art Inseln-im-Meer), die eine Vielzahl von ultrafeinen Fasern liefern können. Die Konjugat-Fasern sind Fasern, die durch Konjugationsverspinnen von z. B. einem hydrolisierbaren Harz vom Polyester-Typ und einem nicht- hydrolisierbaren Harz vom Polyamid-Typ, Polyolefin-Typ oder Polyacryl-Typ erhalten wurden, wobei die Fasern mit den nicht- hydrolisierbaren Harz durch die Hydrolyse mit einer Säure oder einer Lauge erhalten werden können. Das hydrolysierbare Harz kann ebenso Konjugat-Fasern eines Lösungsmittel-löslichen Harzes und eines nicht-löslichen Harzes einschließen.
Im Fall der Meer/Insel-Fasern wird z. B. PET als hydrolisierbares Harz im Meer verwendet, und Nylon 6 wird als das nicht-hydrolisierbare Harz bei den in Vielzahl vorliegenden Inseln verwendet, und die Hydrolyse wird unter Verwendung einer wässrigen Lösung von alkalischen Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid durchgeführt, so dass sich die Meeres-PET-Komponente zersetzt und entfernt wird und die Vielzahl der Insel-Nylon-6-Komponenten als ultrafeine Fasern erhalten werden.
Bezüglich der in der Erfindung verwendeten Spaltfasern ist es so, dass sie sich auf Fasern beziehen, die durch das Spalten eines Material unter Ausnutzung eines Unterschieds der Geschwindigkeit eines Heissschrumpfens oder einer äußeren Kraft erhalten wurden, und können die oben beschriebenen synthetischen Fasern, die natürlichen Fasern, halbsynthetischen Fasern und regenerierten Fasern einschließen.
Speziell werden nicht kompatible, thermoplastische Harze konjugiert gesponnen, und das Produkt wird einer Zieh- und Hitzebehandlung unterworfen. Beim Erhitzen wird es geöffnet und aufgespalten aufgrund des Unterschieds des Schrumpfens bei den jeweiligen Bereichen. Die inkompatiblen thermoplastischen Harze können dabei solche Kombinationen sein, dass z. B. eines Polyester ist und das andere Nylon, Polypropylen oder dergleichen ist.
Alternativ werden die Fasern in Gruppen von ultrafeinen Fasern geöffnet und gespalten durch das Einstrahlen von Wasser unter hohem Druck oder durch Nadelperforierung. In diesem Fall können die obigen Konjugat-Fasern vom Ultrafein- Fasererzeugungs-Typ, die durch Ausnutzung des Unterschieds in der Rate der Hitzeschrumpfung erzeugt wurden, verwendet werden, so dass die Fasern wirksamer geöffnet und gespalten werden können. Die imkompatiblen thermoplastischen Harze können dabei in einer solchen Kombination verwendet werden, dass z. B. eines Polyester ist und das andere Nylon, Polypropylen oder dergleichen ist.
Die Ätzfasern und Spaltfasern besitzen feine Unregelmäßigkeiten auf den Faseroberflächen, und somit besitzen sie sehr hohe Leistungsmerkmale für das in Kontakt kommen mit dem Ladungsempfangselement und können ein gleichförmiges Aufladen liefern. Sie können wirksam sein insbesondere dann, wenn sie mit der Injektionsaufladung angewandt werden.
In der vorliegenden Erfindung gibt es keine besonderen Beschränkungen bezüglich der Anzahl der ultrafeinen Fasern (der Zahl der Segmente) sowie der Feinheit der aus den Konjugat-Fasern vom Ultrafein-Fasernerzeugungs-Typ hergestellten ultrafeinen Fasern. Im Hinblick auf die Langzeit-Fasernhaltbarkeit kann die Anzahl der Segmente vorzugsweise von 1 bis 100 und ein durchschnittlicher Faserdurchmesser von 0,05 um bis 20 um betragen. Der durchschnittliche Faserdurchmesser ist ein Wert, der auf die folgende Weise erhalten wird: An 10 Punkten, die zufällig auf einer Elektronenmikroskopfotographie herausgegriffen werden, werden die Durchmesser von 10 Fasern pro Punkt gemessen, und die bei jedem Punkt erhaltenen Messungen werden gemittelt.
In der vorliegenden Erfindung kann die Aufladeschicht vorzugsweise einen Faserwiderstand R von 1 · 10³ Ω ≤ R ≤ 10&sup9; Ω aufweisen. Wenn der Widerstand R geringer als 1 · 10³ Ω gemacht wird, kann ein Stromleck auftreten, wenn in dem fotoempfindlichen Element Pinholes vorliegen, was zum fehlerhaften Aufladen in einem solchen Fall führt. Wenn der Widerstand R größer gleich 1 · 10&sup9; Ω gemacht wird, wird es schwierig, eine gleichförmige Aufladung zu erzielen.
Der Widerstand R ist hier ein Wert, der aus Stromwerten berechnet wird, die gemessen werden, wenn die Aufladeschicht mit einem leitfähigen Metallrotierer in Berührung gebracht wird und eine Gleichstromspannung von 100 V angelegt wird.
Die Methoden, um die Fasern leitfähig zu machen, können z. B. einschließen:
1) eine Methode, bei der leitfähige Fasern verwendet werden, die durch Spinnen eines Fasermaterials hergestellt werden, die einen leitfähigen Füllstoff darin dispergiert aufweisen;
2) eine Methode, bei welcher ein Elektronen leitfähiges Konjugatpolymer (nachfolgend als "leitfähiges Polymer" bezeichnet) auf die Fasernoberflächen aufgebracht wird; und
3) eine Methode, bei der ein Bindemittelharz mit darin dispergiertem, leitfähigem Füllstoff auf Faseroberflächen aufgebracht wird. Insbesondere ist es bevorzugt, das leitfähige Polymer wie in der Methode 2) einzusetzen. Das leitfähige Polymer kann alleine verwendet werden, oder es kann in Kombination mit der Methode 1) und/oder der Methode 3) zum Einsatz kommen.
Bei der Methode 1) können die leitfähigen Fasern alleine verwendet werden, vermischt werden und mit Fasern verwickelt werden, die der Leitfähigkeitsbehandlung nicht unterworfen wurden, um das verwickelte Material leitfähig zu machen.
Bevorzugte Beispiele des obigen leitfähigen Polymers können Polypyrrol, Polythiophen, Polychinolin, Polyphenylen, Polynaphthylen, Polyacetylen, Polyphenylensulfid, Polyanilin, Polyphenylen-Vinylen und Polymere von Derivaten der Monomerkomponenten davon. Beliebige von diesen können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden.
Bevorzugte Beispiele des Bindemittelharzes können Olefinharze, Acrylharze, Polyurethanharze, Phenolharze, Nylonharze und Polyesterharze einschließen. Bevorzugte Beispiele des leitfähigen Füllstoffs können Pulver oder Fasern von Metallen wie Aluminium, Zinn, Eisen und Kupfer, Metalloxiden wie Zinkoxid, Zinnoxid und Titanoxid, Metallsulfide wie Kupfersulfid und Zinksulfid sowie Kohlepulver wie Ruß einschließen.
Die wie oben beschriebenen leitfähigen Mittel können auf die Fasern mittels Lösungsbeschichtung oder Gasphasenbeschichtung aufgebracht werden. Z. B. können im Fall einer Lösung des in einem Lösungsmittel aufgelösten leitfähigen Polymers oder einer Bindemittelharzlösung mit dem darin dispergierten leitfähigen Füllstoff die Fasern mit der Lösung inpregniert werden, oder die Lösung kann auf die Fasern mittels einer Sprühbeschichtung oder Rollenbeschichtung aufgebracht werden. Alternativ können Monomere als Vorläufer des leitfähigen Polymers mit Fasern in Kontakt gebracht werden, die einer katalytischen Behandlung unterzogen wurden, wodurch die Faseroberflächen mit dem leitfähigen Polymer beschichtet werden können. Die Monomere können hier in Form von entweder Dampf oder Flüssigkeit in Kontakt gebracht werden.
Als Arten zum Ausführen der Leitfähigkeitsbehandlung von Fasern können in der vorliegenden Erfindung Fasern, die direkt nach dem Verspinnen erhalten wurden leitfähig gemacht werden, oder es können Fasern, die zu dem verwickelten Fasermaterial verarbeitet wurden, leitfähig gemacht werden.
Materialien für das leitfähige Substrat können Metalle oder Legierungen wie Aluminium und Aluminiumlegierungen sowie Harze, in dem leitfähiges Ruß oder leitfähige Teilchen von Metallen oder leitfähigen Metalloxiden dispergiert worden sind, einschließen. Das Substrat kann die Form eines Stabs oder die Form einer Klinge, etwa als eine flache Platte oder eine inverse, V-förmige Platte, besitzen.
In der vorliegenden Erfindung kann eine leitfähige elastische Schicht zwischen der Stoffbasis mit dem faserverwickelten Material und dem leitfähigen Substrat ausgestaltet sein. Die verwendeten elastischen Materialien können z. B. synthetischen Harzen wie EPDM, NBR, Butylharz, Acrylharz, Urethanharz, Polybutadien, Butadien-Styrolharz, Butadien-Acrylnitril-Harz, Polychloropren, Polyisopren, Chlor-sulfuniertes Polyethylen, Polyisobutyren, Isobutylen/Isopren-Harz, Fluorharz und Silikonharz sowie natürliche Harze einschließen. Diese elastischen Materialien können wahlweise geschäumt sein durch Verwendung eines Schäumungsmittels oder dergleichen, um Zellen geeigneten Zellendurchmessern zu bilden. Die elastischen Materialien können ohne weiteres unter Verwendung eines leitfähigen Füllstoffs leitfähig gemacht werden. Ein solcher leitfähiger Füllstoff kann z. B. Pulver oder Fasern von Metallen wie Aluminium, Nickel, rostfreiem Stahl, Palladium, Zink, Eisen, Kupfer und Silver, beliebige Metallverbindungspulver aus Zinkoxid, Zinnoxid, Titanoxid, Kupfersulfid und Zinksulfid sowie Kohlepulver wie Acetylenschwarz, ketchen-Schwarz, Ruß vom PAN-Typ und Teerruß. In welche von diesen können alleine oder in Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden.
Bezüglich der Form des Ladeelements mit den Bürstenkontaktteil gemäss der vorliegenden Erfindung kann es z. B. die Form einer rolle, einer Klinge oder eines Bandes besitzen. Insbesondere die Form einer Rolle oder eines Bandes ist bevorzugt. Beispiele des Aufbaus des Ladeelements wird nachstehend gegeben.
Fig. 1 veranschaulicht eine Laderolle 1. Diese ist aufgebaut aus einem leitfähigen Substrat (einem Formkern) sowie einem darum gewundenen Material 3 aus verwickelten, hoch gezogenen Fasern. Als Art des Herumwindens des letztgenannten um den erstgenannten kann ein Material von verwickelten, schmalen Fasern als Spirale herumgewunden werden, oder eine Material von verwickelten Breitenfasern auf einer Breite, die der Länge des Ladeelements entspricht, kann auf dem Formkern befestigt werden. Fig. 2 zeigt ein Beispiel bei dem die leitfähige elastische Schicht 4 zwischen dem leitfähigen Substrat 2 und der Oberflächenschicht 3 ausgestaltet ist.
Fig. 3 veranschaulicht eine Ladeklinge, welche sich aus einem klingenartigen leitfähigen Substrat 2 und dem darauf angehefteten Material 3 aus verwickelten hoch gezogenen Fasern zusammengesetzt ist. Die Klinge kann mit einem Vibrator (nicht gezeigt) verbunden sein, wodurch eine Vibrationsbewegung vor und zurück sowie links und rechts auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements erfolgt.
Fig. 4 veranschaulicht ein bandartiges Ladeelement. Bezugszeichen 3 bezeichnet das Material aus verwickelten, hoch gezogenen Fasern; und 2 ein leitfähiges Substrat, welches sich aus einem leitfähigen Gummi zusammensetzt, das durch eine Antriebsrolle 6 und eine Folgerolle 5 fixiert und rotiert wird. Neben dem in Fig. 4 gezeigten Band, welches durch zwei Schäfte befestigt ist, kann ein Band angewandt werden, welches von der Art der Fixierung durch drei Schäfte oder der Fixierung durch weitere Schäfte ist, bei dem die Rolle an der Stelle der in Fig. 4 gezeigten Antriebsrolle durch eine Folgerolle ersetzt ist und einen oder weitere Antriebsrolle (n) neu vorgesehen ist (sind).
Das fotoempfindliche Element, welches als in der vorliegenden Erfindung verwendetes Ladungsempfangselement dient, kann von irgendeiner Art sein, welches wenigstens eine fotoempfindliche Schicht auf einem leitfähigen Träger aufweist, und kann wahlweise mit einer Schutzschicht oder einer Ladungsinjektionsschicht auf der fotoempfindlichen Schicht ausgestattet sein.
Die Ladungsinjektionsschicht kann vorzugsweise so eingestellt sein, dass sie einen Volumenwiderstand in dem Bereich von 1 · 10&sup8; Ω·cm bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweist, um der Bedingung zu genügen, dass eine ausreichende Ladungsleistungsfähigkeit erhalten werden kann und keine verschmierten Bilder auftreten können. Aus der Sicht der Verhinderung von verschmierten Bildern kann sie insbesondere vorzugsweise einen Volumenwiderstand von 1 · 10¹&sup0; Ω·cm bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm und weiter bevorzugt von 1 · 10¹² Ω·cm bis 1 · 10¹&sup5; Ω·cm aufweisen, um weder verschmierte Bilder noch ein fehlerhaftes Aufladen selbst unter abrupten Veränderungen der Umgebung zu verursachen.
Wenn der Volumenwiderstand kleiner als 1 · 10&sup8; Ω·cm ist, können elektrostatische Latentbilder nicht zurückgehalten werden, und es treten leicht verschmierte Bilder auf. Wenn der Widerstand größer gleich 1 · 10¹&sup5; Ω·cm ist, werden Ladungen nicht gut von dem Ladeelement empfangen, und es tritt leicht fehlerhaftes Aufladen auf.
Der Volumenwiderstand der Ladungsinjektionsschicht wird auf die folgende Weise gemessen: eine Ladungsinjektionsschicht wird auf einem Polyethylenterephthalat-(PET-)Film gebildet, auf deren Oberfläche eine leitfähige Schicht durch Vakuumabscheidung gebildet wurde, und ihr Widerstand wird unter Verwendung einer Volumenwiderstands-Messvorrichtung (4140B pAMATER, Handelsname; hergestellt durch Hewlett Packard Co.) unter Anlegen einer Spannung von 100 V in einer Umgebung von 23ºC/65% relative Luftfeuchtigkeit gemessen.
Die Ladungsinjektionsschicht der vorliegenden Erfindung kann einschließen:
1) eine Harzschicht, die aus einem isolierenden Bindemittelharz gebildet ist, in welchen lichtdurchlässige und leitfähige Feinteilchen in einer angemessenen Menge dispergiert worden sind;
2) eine anorganische Schicht, die aus einem Halbleiter oder dergleichen gebildet wurde; und
3) eine organische Schicht, die aus einem Polymer gebildet ist.
Wenn eine solche Ladungsinjektionsschicht auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements gebildet ist, übt die Schicht die Rolle aus, dass auf das Ladeelement applizierte Ladungen bei einer hohen Effizienz von 90% oder mehr zurückgehalten werden. Zum Zeitpunkt der Belichtung übt sie die Rolle aus, die Ladungen an den Träger des fotoempfindlichen Elements abzugeben und das Restpotential vermindern zu können.
Die Ladungsinjektionsschicht wird speziell nachfolgend beschrieben.
In dem Fall, wenn sie in Form der Harzschicht, die wie bei der obigen Schicht 1) aus leitfähigen Feinteilchen und einem Bindemittelharz gebildet ist, können Harze wie Polyesterharz, Polykarbonatharz, Polystyrolharz, Fluorharz, Zellulose, Vinylchloridharz, Polyurethanharz, Acrylharz, Epoxyharz, Silikonharz, Alkydharz und Vinylchlorid/Vinylacetat- Copolymerharz als das Bindemittelharz verwendet werden. Als leitfähige Feinteilchen können Teilchen von Metallen wie Kupfer, Aluminium, Silber und Nickel von Metalloxiden wie Zinkoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Titanoxid oder feste Lösungen oder verschmelzte Feststoffe von diesem, sowie leitfähige Polymere wie Polyacetylen, Polythiophen und Polypyrrol verwendet werden. Aus der Sicht der Licht- Transmissioneigenschaften des fotoempfindlichen Elements ist es bevorzugt, Metalloxide wie Zinnoxid als etwas, was eine hohe Transparenz aufweist, auszuwählen und zu verwenden.
Diese leitfähigen Feinteilchen können vorzugsweise einen Teilchendurchmesser von 0,3 um oder kleiner aufweisen aus der Sicht der Lichttransmissionseigenschaften, und besonders bevorzugt 0,1 um oder kleiner. Beim Einschluss in die Ladungsinjektionsschicht können die leitfähigen Feinteilchen vorzugsweise in einem Gehalt vorliegen, der, in Abhängigkeit von ihren Teilchendurchmessern, von 2 bis 280 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bindemittelharzes reicht. Wenn sie in einem Gehalt von weniger als 2 Gew.-% vorliegen, kann es schwierig werden, den Widerstand der Ladungsinjektionsschicht einzustellen. Wenn der Gehalt mehr als 280 Gew.-% beträgt, können die Beschichtungseigenschaften des Bindemittelharzes teilweise erniedrigt sein.
Unterschiedliche Zusatzstoffe können für die Zwecke des Verbesserns der Dispergierbarkeit der leitfähigen Feinteilchen und des Verbesserns von deren Haftung gegenüber deren Haftung gegenüber dem Bindemittelharz oder des Verbesserns der Glattheit der aufgebrachten Schicht nach der Filmerzeugung zugegeben werden. Im Hinblick auf die Verbesserung der Dispergierbarkeit ist es sehr wirksam, eine Oberflächenmodifikation der leitfähigen feinen Teilchen durch Verwendung eines Kupplungsmittels oder eines Egalisiermittels zu machen. Im Hinblick auf die Verbesserung der Dispergierbarkeit ist es ebenso wirksam, ein haftbares Harz als dem Bindemittelharz zu verwenden.
In dem Fall, wenn das härtbare Harz in der Ladungsinjektionsschicht verwendet wird, wird eine Beschichtungslösung, die durch das Dispergieren der leitfähigen feinen Teilchen in einer Lösung von härtbaren Monomeren oder Oligomeren hergestellt wurde, zum Erzeugen eines Beschichtungsfilms aufgebracht, gefolgt von Erhitzen oder Bestrahlen mit Licht zum Härten des Beschichtungsfilms zur Erzeugung einer Oberflächenschicht. Ein solches härtbares Harz kann z. B. Acrylharze, Epoxyharze, Phenolharze und Melaminharze einschließen. Die Beispiele sind keineswegs auf diese beschränkt. Irgendwelche Harze können verwendet werden, solange sie in der Lage sind, aufgrund der chemischen Reaktion zu härten, die durch das Einbringen von Licht- oder Hitzeenergie erzeugt wird, nachdem der Beschichtungsfilm durch das Beschichten gebildet wurde.
Die oben beschriebene Ladungsinjektionsschicht kann gebildet werden, indem eine das Bindemittelharz, die leitfähigen Feinteilchen und wahlweise einige Additive enthaltende Lösung der Dispersion auf das fotoempfindliche Element geschichtet wird, gefolgt von einer Trocknung. Diese Schicht kann vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 10 um und besonders bevorzugt von 05, bis 5 um aufweisen.
Dabei kann ein Gleitmittelpulver in die Ladungsinjektionsschicht einschlossen werden. Dieses erniedrigt die Reibung zwischen dem fotoempfindlichen Element und dem Ladeelement oder die Reibung zwischen dem fotoempfindlichen Element und dem Reinigungselement, so dass die mechanische Last, die auf das elektrofotografische fotoempfindliche Element angelegt wird, reduziert werden kann. Da die Freigabeeigenschaften der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements verbessert werden, können ebenso die Entwicklertelichen (Toner) von dem Anheften gehindert werden. Als Gleitmitteltelichen ist es bevorzugt, Fluorharze, Silikonharze oder Polyolefinharze, die eine niedrige kritische Oberflächenspannung aufweisen, zu verwenden. Insbesondere ist Polyethylen-Tetrafluorid-Harz bevorzugt. In diesem Fall kann das Gleitmittel-Pulver in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-% und weiter bevorzugt von 5 bis 40 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht des Bindemittelharzes, zugegeben werden. Wenn es in einer Menge von weniger als 2 Gew.-% vorliegt, kann eine Zugabe zum Verbessern der Aufladeleistungsfähigkeit nicht voll wirksam sein. Wenn es in einer Menge von mehr als 50 Gew.-% vorliegt, können die Auflösung der Bilder und die Empfindlichkeit des fotoempfindlichen Elements verschlechtert sein.
Im Fall der wie bei der Schicht Nr. 2) aus einem anorganischen Material gebildeten Ladungsinjektionsschicht kann das Material z. B. Halbleiter wie amorphes Silizium einschließen.
Zum Herstellen des Silizium enthaltenden fotoempfindlichen Elements kann amorphes Silizium, welches fotoleitfähig gemacht wurde, ausgewählt werden, um eine fotoempfindlichen Schicht einer unteren Schicht zu bilden, und die fotoempfindlichen Elemente können fortlaufend durch Hochfrequenz- Glimmentladungsversetzung unter Verwendung eines Plasma unterstützten CVD-Reaktors hergestellt werden.
Im Fall der wie bei der Schicht Nr. 3) aus einem Leitfähigen Polymer gebildeten Ladungsinjektionsschicht kann das Polymer z. B. Elektronenkonjugierte Polymere wie Polypyrrol, Polythiophen und Polyanilin sowie organische Polysilane einschließen.
Die fotoempfindliche Schicht in der vorliegenden Erfindung kann entweder vom Typ einer Doppelschicht, die eine Ladungserzeugungsschicht und eine Ladungstransportschicht aufweist, oder vom Typ einer Einzelschicht, die ein Ladungserzeugungsmaterial und ein Ladungstransportmaterial in derselben Schicht besitzt, sein. Die Schichtdicke der Ladungstransportschicht kann hier vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 40 um und die Schichtdicke der Ladungstransportschicht von 0,05 bis 5 um festgelegt werden.
Das Ladungserzeugungsmaterial kann z. B. organische Materialien wie Phthalozyanin-Pigmente und Azo-Pigmente sowie anorganische Materialien wie Siliziumverbindungen einschließen.
Das Ladungstransportmaterial kann Hydrazon-Verbindungen, Styrol-Verbindungen, Triallylamin-Verbindungen und Triallylmethan-Verbindungen einschließen.
Eine Zwischenschicht kann ebenso zwischen der Ladungsinjektionsschicht und der fotoempfindlichen Schicht oder dem leitfähigen Träger und der fotoempfindlichen Schicht vorgesehen sein. Die Zwischenschicht wird vorgesehen, um die Haftung der jeweiligen Schichten zu verbessern und als eine Ladungsbarriereschicht zu fungieren. Zum Erzeugen der Zwischenschicht ist es möglich, Harzmaterialien wie Epoxyharz, Polyesterharz, Polyamidharz, Polystyrolharz, Acrylharz und Silikonharz zu verwenden.
Als leitfähigen Träger für das fotoempfindliche Element können Metalle wie Aluminium, Nickel, rostfreier Stahl und Stahl, Kunststoffe oder Glase mit leitfähigen Filmen sowie Papiere, die leitfähig gemacht wurden, verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer durch die Wiedergabe von Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Eine flache Lage Webstoff wurde hergestellt zur Verwendung von orange-artigen Spaltfasern (Anzahl der Filamente: 8; durchschnittlicher Faserdurchmesser: 1 um), die sich aus Polyethylenterephthalat und Nylon 6 zusammensetzten, sowie Nylon 6-Fasern (einzelnen Fasern; Faserdurchmesser: 30 um). Auf die so hergestellten Lage wurde Hochdruckwasser zur Öffnung der Spaltfasern aufgestrahlt, gefolgt von Hochziehen mit Sandpapier.
Als nächstes wurde die so hoch gezogene Faserlage für eine Stunde in wässriger, 15 Gew-%-iger Eisenchlorid-Lösung eingetaucht und dann in einen hermetisch verschlossenen Behälter eingebracht, der mit Pyrrolmonomeren gefüllt war, wo eine Polymerisationsreaktion für zwei Stunden zum Bilden von Polypyrrol auf den Faseroberflächen durchgeführt wurde. Nach der Reaktion wurde das Produkt mit reinem Wasser und Ethanol gründlich gewaschen, gefolgt von einem Trocknen bei 100ºC. Auf der so getrockneten Faserlage wurden ihre hoch gezogenen Flächen mit einer steifen Bürste gebürstet, damit die Haare gleichförmig zu liegen kamen. Die so erhaltene Lage der hoch gezogenen Fasern besaß einen Widerstand von 5 · 10&sup6; Ω.
Die obige Lage der hoch gezogenen Fasern wurde in einen Streifen von 1 cm Breite verarbeitet, und der Streifen wurde spiral um einen Formkern mit 12 mm Durchmesser zum Herstellen einer Laderolle gewunden.
Dabei wurde das in einen Streifen geschnittene Teil mit einem Urethan-Bindemittel fixiert, so dass sich kein Haar ablösen konnte.

Beispiel 2

Eine flache Lage Webstoff von Fasern vom Meer/Insel-Typ (Anzahl der Filamente: 25; Faserdurchmesser bei den Inseln: 0,5 um), wobei das Meer sich aus Polyethylenterephthalat und die Inseln sich aus Polyethylen zusammensetzten, wurde in einer wässrigen Natriumhydroxid-Lösung zum Hydrolisieren der Meer-Komponente eingetaucht, um Polyethylen-Ultrafein-Fasern zu erzeugen. Unter Verwendung der erhaltenen Fasern wurde eine Laderolle auf die gleich Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Lage der hoch gezogenen Fasern besaß einen Widerstand von 3 · 10&sup6; Ω.

Beispiel 3

Eine flache Lage Webstoff wurde unter Verwendung von Spaltfasern (Anzahl der Filamente: 16; Faserdurchmesser: 0,8 um, die sich aus Polyethylenterephthalat und Polypropylen zusammensetzten, sowie leitfähige Acrylfasern (einzelne Fasern; Faserdurchmesser 30 um; Widerstand: 1 · 10&sup4; Ω) mit darin dispergiertem, leitfähigem Ruß hergestellt. Gegenüber der hergestellten Lage wurde Hochdruckwasser zum Öffnen der Spaltfasern aufprallen gelassen, gefolgt von einem Hochziehen mit Sandpapier. Die Oberfläche der Lage an hoch gezogenen Fasern wurde weiter mit einer steifen Bürste gebürstet, um das Haar zum gleichförmigen Liegen zu bringen. Die Lage der hoch gezogenen Fasern, die so erhalten wurde, besaß einen Widerstand von 2 · 10&sup7; Ω.
Als nächstes wurde die obige Lage an hoch gezogenen Fasern um eine leitfähige elastische Rolle von 12 mm Außendurchmesser gewunden, umfassend einen Metallkern von 16 mm Durchmesser aus rostfreiem Stahl sowie, darauf aufgebracht, eine Schicht aus einem EPDM-Schaum (durchschnittlicher Schaum-Zelldurchmesser: 100 um), welcher darin dispergiert eine Ruß/Zinnoxid-Mischung als einem Leitfähigkeitsmittel besaß. Somit wurde eine Laderolle hergestellt.

Beispiel 4

Dieselbe Lage hoch gezogener Fasern wie in Beispiel 1 oder an ein klingenartiges Substrat aus rostfreiem Stahl (Dicke: 2 mm) befestigt, welches mit einem fotoempfindlichen Element in Kontakt gebracht wurde, wodurch eine Ladeklinge hergestellt wurde.

Beispiel 5

Spaltfasern (Anzahl der Filamente: 8; Faserdurchmesser: 1 um) mit Polyethylenterephthalat und Nylon 6 wurde mit verdünnter Chlorwasserstoffsäure gewaschen und dann in wässriger, 20 Gew- %-iger Eisenchlorid-Lösung für sechs Stunden eingetaucht, um das Einsenchlorid adsorbieren zu lassen. Dieses wurde in einen hermetisch verschlossenen Behälter, der mit Pyrrol-Dampf gefüllt war, eingebracht, wo eine Polymerisationsreaktion durchgeführt wurde, während für 24 Stunden stehen gelassen wurde. Nach der Reaktion wurde das Produkt mit einem Wasser und Ethanol gründlich gewaschen, gefolgt von einem Trocknen bei 100ºC.
Als nächstes wurden die obige Lage mit hoch gezogenen Fasern in eine flache Lage Webstoff verarbeitet, und Hochdruckwasser wurde zum Öffnen der Spaltfasern darauf aufgeprallen gelassen. Nach dem Öffnen wurde das Produkt unter Verwendung von Sandpapier und einer steifen Bürste hoch gezogen. Die erhaltene Lage hoch gezogener Fasern besaß einen Widerstand von 1 · 10&sup8; Ω.
Die Lage hoch gezogener Fasern wurde um einen EPDM-Schaumstoff (durchschnittlicher Schaum-Zelldurchmesser: 100 um; Außendurchmesser: 12 mm; Kernform-Durchmesser: 6 mm), welcher leitfähiges Ruß darin dispergiert enthielt, wodurch eine Laderolle hergestellt wurde.

Beispiel 6

Eine flache Lage Webstoff wurde hergestellt durch bloßes verweben von leitfähigen Acrylfasern (einzelne Fasern; Faserdurchmesser: 20 um; Wiederstand: 1 · 10&sup4; Ω) mit darin dispergiertem, leitfähigem Ruß auf eine solche Weise, dass horizontale Linien miteinander in Berührung kamen. Die hergestellt flache Lage Webstoff wurde weiter mit Sandpapier hoch gezogen, gefolgt von einem Bürsten, damit das Haar gleichförmig zu liegen kam.
Eine Laderolle wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die so erhaltene Lage hoch gezogener Fasern verwendet wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Laderolle wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Lage Fasern leitfähig gemacht wurde in einem Zustand ohne Öffnen oder Hochziehen.

Vergleichsbeispiel 2

Die in Beispiel 3 verwendete Lage Fasern wurde leitfähig gemacht in einem Zustand ohne Öffnen oder Hochziehen und dann auf einem klingenartigen Substrat aus rostfreiem Stahl befestigt (dasselbe Substrat wie das in Beispiel 4), um eine Ladeklinge herzustellen.

Vergleichsbeispiel 3

Die in Beispiel 3 verwendeten Spaltfasern wurden in Stücke von 0,4 mm Länge geschnitten, und die Meer-Komponente wurde in einer wässrigen Natriumhydroxid-Lösung hydrolisiert. Die erhaltenen ultrafeinen Fasern wurden in Urethanharz eingemischt und dispergiert in einer Menge von 30 Gewichtsteilen zusammen mit 30 Gewichtsteilen von leitfähigem Zinnoxid. Die erhaltene Dispersion wurde durch Eintauchen desselben EPDM-Schaumstoffs wie das im Beispiel 5 verwendete aufgebracht, um eine 100 um dicke Oberflächenschicht zu bilden.

Beurteilung

Die Laderolle wurde in die in Fig. 7 gezeigte elektrofotographische Vorrichtung (ein Laserdrucker) eingebaut und wurde mit dem fotoempfindlichen Element bei einer Druckkontaktlast von 1 kg in Kontakt gebracht. Das verwendete fotoempfindliche Element besaß keine Ladungsinjektionsschicht, sondern eine Ladungstransportschicht als Oberflächenschicht.
Die elektrofotographische Vorrichtung (ein Laserdrucker) wurde auf eine Prozessiergeschwindigkeit von 16 Blättern/Minute und eine Auflösung von 600 dpi eingestellt, und eine festgelegte Spannung wurde an die Laderolle angelegt, die in Bezug auf die Rotation des fotoempfindlichen Elements entgegengesetzt bei einem Umfangsgeschwindigkeitsunterschied von -150% rotierte, wobei das Verkratzen der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements und die Qualität der erzeugten Bilder untersucht wurden.
Bezüglich der Ladeklinge ist zu sagen, dass sie an einer Schutz-Aufspannvorrichtung befestigt war, indem der ausschließlich zum Rollenfixieren verwendete Kontaktladezusammenbau modifiziert wurde, und mit dem fotoempfindlichen Element in fixiertem Zustand in Kontakt gebracht wurde.
Bilder wurden bei drei Umgebungsarten reproduziert, nämlich hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit H/H (32,5ºC, 85%RL), normaler Temperatur und normaler Luftfeuchtigkeit N/N (23ºC, 60%RL) sowie niedriger Temperatur und niedriger Luftfeuchtigkeit L/L (15ºC, 10%RL).
Angelegte Spannungen wurden auf 1,8 kvpp Wechselstrom + -700 V Gleichstrom sowie auf - 200 V Gleichstrom gesetzt.
Testläufe wurden bei 20 000 Blättern durchgeführt.
Die Bildbeurteilung wurde durchgeführt, indem der Weissheitsgrad der blanken Flächen des Transferempfangspapiers nach und vor dem Drucken mittels eines Reflektometers (TC-6DS, hergestellt durch Tokyo Denshoku K. K.) gemessen wurde und die Schleierbildung (%) aus dem Unterschied zwischen den beiden Werten berechnet wurde. Wenn die Schleierbildung 5% oder mehr betrug, nimmt das Problem der Bildqualität zu.
Die Beurteilung wurde in Bezug auf die folgenden drei Punkte durchgeführt.
(1) Beurteilung des Bildschleiers als der Schleierbildung, die dem Ladeelement zuzuschreiben ist, erfolgt im Anfangsstadium und als Bilder reproduziert wurden unter Verwendung eines Ladeelements, welches den Testlauf durchlaufen hatte, sowie eines nicht gebrauchten fotoempfindlichen Elements.
(2) Beurteilung des Bildschleiers als der Schleierbildung, die dem Verkratzen der Trommel zuzuschreiben ist, erfolgt unter Verwendung eines fotoempfindlichen Elements, welches den Testlauf vollzogen hatte.
(3) Beurteilung des Bildschleiers, erfolgt unter Gleichstromaufladung.
Die Bildqualität wurde gemäss vier Stufen begutachtet, wobei eine Grenze bei 5% Schleierbildung festgelegt wurde (Tabelle 1).

Tabelle 1

Bildschleider

AA: 0 bis weniger als 2% (gute Bildqualität)
A: 2 bis weniger als 5%
B: 5 bis weniger als 8%
C: Mehr als 8% (Bilder mit fehlerhaftem Aufladen)

Beurteilungsergebnisse

Die Ergebnisse der Beurteilung in den Beispielen und Vergleichsbeispielen werden in Tabelle 2 zusammengefasst.
Die Ladeelemente der vorliegenden Erfindung verursachten keinen Bildschleier, der dem Verkratzen der Oberfläche zuzuschreiben ist, zeigte gleichförmige Aufladungsleistungsmerkmale, und selbst nach dem Lauf wurde überhaupt keine Verschlechterung aufgrund von Schleierbildung gesehen.
Im Fall der Gleichstromaufladung wurde ebenso ein gutes Aufladungsvermögen gefunden, und die Schleierbildung betrug nicht mehr als 5%.
Im Fall der Ladeelemente, die das Material mit verwickelten, nicht hoch gezogenen Fasern anwandten, konnten auf der anderen Seite die Verkratzung des fotoempfindlichen Elements nicht verhindert werden, und es war ebenso kein zufriedenstellendes Ladevermögen erhältlich, was zu auffälligen Bildschleiern führte.
In dem Fall, bei dem die ultrafeinen Fasern in dem Harz dispergiert waren, zeigte das Ladeelement ein geringes Ladevermögen und verursachte Fehlaufladungen aufgrund des Verkratzens des säureempfindlichen Elements. Tabelle 2 Ergebnisse der Beurteilung der Bildqualität der Beispiele und Vergleichsbeispiele
*Unter Anwendung von 1,8 kVpp Wechselstrom und -700 V Gleichstrom
Beurteilung 1): Schleier vor und nach dem Lauf
Beurteilung 2): Trommelkratzern zuzuschreibende Schleier
Beurteilung 3): Schleier und Gleichstrom-Aufladung

Herstellungsbeispiel 1 des fotoempfindlichen Elements

Erste bis fünfte Funktionsschichten werden auf einem Aluminiumzylinder (einem Träger) mit 30 mm Durchmesser gebildet.
Die erste Schicht ist eine leitfähige Teilchen enthaltene, etwa 20 um dicke Harzschicht, die ausgestaltet ist, um defekte oder der gleichen auf der Aluminiumtrommel auszugleichen und ebenso das Verursachen eines Moiré-Musters durch die Reflexion der Laserbestrahlung zu verhindern.
Die zweite Schicht ist eine Schicht zum Verhindern einer Positivladungs-Injektion (eine Grundschicht) und stellt eine Schicht mittleren Widerstands von 1 um Dicke dar, die die Rolle ausübt, dass positive Ladungen, die aus dem Aluminiumträger injiziert werden, daran gehindert werden, die negativen Ladungen auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements zu löschen und welche einen spezifischen Widerstand aufweist, der auf etwa 106 Ω·cm eingestellt ist, indem Amilan-Harz und methoxymethyliertes Nylon eingeschlossen sind.
Die dritte Schicht ist eine Ladungserzeugungsschicht und ist eine Schicht von etwa 0,3 um Dicke, gebildet aus einem Harz mit einem darin dispergierten Disazo-Pigment, welches bei Bestrahlung mit Laserlicht Positiv/Negativ-Ladungspaare erzeugt.
Die vierte Schicht ist eine Ladungstransportschicht, gebildet aus Polykarbonatharz mit darin dispergiertem Hydrazon, und ist eine Halbleiterschicht vom p-Typ von 20 um Dicke. Somit können negative Ladungen auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements nicht zu dieser Schicht wandern, und die in der Ladungserzeugungsschicht erzeugten positiven Ladungen alleine können zur Oberfläche des fotoempfindlichen Elements transportiert werden.
Die fünfte Schicht ist eine Ladungsinjektionsschicht, die eine Schicht von 3 um Dicke ist, gebildet aus fotohärtbarem Acrylharz mit darin dispergierten, ultrafeinen SnO&sub2;-Teilchen.
Speziell wird die Schicht gebildet durch Aufschichten einer Dispersion, die 65 Gew.-% SnO&sub2;-Feinteilchen mit einem Teilchendurchmesser von 0,03 um, welche zum Bereitstellen eines geringen Widerstandes mit Antimon dotiert wurden, 30 Gew-% Ethylen-tetrafluorid-Harzteilchen und 1,2 Gew.-% eines Dispersionsmittels, basierend auf dem Harz.
Somit nahm der Volumenwiderstand der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements auf 7 · 10¹² Ω·cm ab, im Vergleich mit dem Widerstand von 3 · 10¹&sup5; Ω·cm im Fall der Ladungstransportschicht alleine.

Herstellungsbeispiel 2 für das fotoempfindliche Element

Auf einem spiegelpolierten Aluminiumzylinder von 30 mm Durchmesser wurden aufeinanderfolgend mittels Glimmentladung eine Ladungsblockierschicht, eine fotoleitfähige Schicht und eine Oberflächenschicht (Ladungsinjektionsschicht) gebildet.
Zuerst wurde eine Reaktionskammer auf ein Vakuum von etwa 7,5 · 10&supmin;³ Pa gesetzt, und danach wurden, während der Aluminiumzylinder auf 250ºC gehalten wurde, SiH&sub4;-, B&sub2;H&sub6;-, NO- und H&sub2;-Gase in die Reaktionskammer eingeführt. In der Zwischenzeit wurde Gas aus deren Reaktionskammer herausströmen gelassen zum Liefern eines Innendrucks von etwa 30 Pa, gefolgt von einer Glimmentladung zum Erzeugen einer Ladungsblockierschicht von 5 um Dicke.
Danach wurde durch dieselbe Methode wie bei der Erzeugung der Ladungsblockierschicht eine fotoempfindliche Schicht von 20 um Dicke unter Verwendung von SiH&sub4;- und H&sub2;-Gasen gebildet, nachdem der Innendruck auf 50 Pa gesetzt wurde. Dann wurde unter Verwendung von SiH&sub4;-, CH&sub4;- und H&sub2;-Gasen eine Oberflächenschicht von 0,5 um Dicke durch Glimmentladung unter einem Druck von 55 Pa weiter gebildet. Somit wurde ein fotoempfindliches Element mit amorphem Silizium hergestellt.

Beispiele 7 bis 14

Unter Verwendung der in den Herstellungsbeispielen 1 und 2 für fotoempfindliche Elemente erhaltenen fotoempfindlichen Elemente wurde eine Beurteilung in Bezug auf die in den Beispielen 1 bis 6 erhaltenen Ladeelementen gemacht (hiernach "Ladeelemente 1 bis 6").
Als elektrofotographische Vorrichtung wurde dieselbe Vorrichtung mit demselben Aufbau wie demjenigen in den Beispielen 1 bis 6 verwendet, außer dass in den Beispielen 7 bis 10 die angelegte Spannung auf -750 V und in den Beispielen 11 bis 14 auf +500 V Gleichspannung geändert wurden.
Die Beurteilung wurde im Hinblick auf die Aufladungseffizienz im Anfangsstadium und in Bezug auf Bildschleier nach dem Testlauf gemacht.
Die Aufladungseffizienz wird ausgedrückt durch (Ladungspotential des fotoempfindlichen Elements/angelegte Spannung) · 100 (%). Wenn sie 90% oder mehr beträgt, wird ein gutes Aufladevermögen erhalten, und wenn sie 95% oder mehr beträgt, wird ein ausgezeichnetes Ladevermögen erhalten. Die Beurteilung der Schleierbildung wird gemäss den in Tabelle 1 gezeigten Kriterien gemacht. Die Tests werden in einer Umgebung L/L (15ºC, 10%RL) gemacht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 4 und 5

Die Beurteilung von Ladeelementen wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 gemacht, außer dass die in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 erhaltenen Ladeelemente (nachfolgend "Vergleichs-Ladeelemente 1 und 2") verwendet wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3 Ergebnisse der Beispiele und Vergleichsbeispiele
*Vergleichs-Ladeelement

Claims

1. Ladeelement (1), welches in Kontakt mit einem Ladungsempfangselement (21) ausgestattet werden soll und an welches Spannung zum Aufladen des Ladungsempfangselements angelegt werden soll; wobei das Ladeelement ein leitfähiges Substrat (2) und eine Oberflächenschicht (3) umfasst, welche mit dem Ladungsempfangselement in Kontakt kommen soll; wobei die Oberflächenschicht ein Material von verwickelten, hoch gezogenen Fasern aufweist, welches erhalten wurde durch mechanisches Einwirken oder Bürsten eines Materials verwickelter Fasern.

2. Ladeelement gemäss Anspruch 1, wobei das Material verwickelter Fasern wenigstens eines von Ätzfasern und Spaltfasern aufweist.

3. Ladeelement gemäss Anspruch 2, wobei das Material verwickelter Fasern Ätzfasern besitzt.

4. Ladeelement gemäss Anspruch 2, wobei das Material verwickelter Fasern Spaltfasern besitzt.

5. Ladeelement gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei die Fasern des Materials verwickelter Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 0,05 um bis 30 um aufweisen.

6. Ladeelement gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei das Ladungsempfangselement ein elektrofotographisches fotoempfindliches Element ist.

7. Ladeelement gemäss Anspruch 6, wobei das elektrofotographische fotoempfindliche Element eine Ladungsinjektionsschicht aufweist.

8. Prozesskartusche (37), umfassend:

(i) ein elektrofotographisches fotoempfindliches Element (21) und ein Ladeelement (1), welches in Kontakt mit dem elektrofotographischen fotoempfindlichen Element in Kontakt ausgestaltet ist und an welches eine Spannung zum Laden des elektrofotographischen fotoempfindlichen Elements angelegt wird, oder

(ii) ein elektrofotographisches fotoempfindliches Element und ein Ladeelement sowie zusätzlich eine Entwicklungseinrichtung (32) oder eine Reinigungseinrichtung (35);

wobei das Ladeelement ein leitfähiges Substrat (2) und eine mit dem elektrofotographischen fotoempfindlichen Element in Kontakt kommende Oberflächenschicht (3) umfasst;

wobei die Oberflächenschicht ein Material von hoch gezogenen, verwickelten Fasern besitzt, welches erhalten wurde durch mechanisches Einwirken oder Bürsten eines Materials verwickelter Fasern; und

wobei das elektrofotographische fotoempfindliche Teil und das Ladeelement oder das elektrofotographische fotoempfindliche Element, das Ladeelement und die Entwicklungseinrichtung oder die Reinigungseinrichtung in Form eines Körpers auf dem Körper einer elektrofotographischen Vorrichtung getragen ist und frei davon entfernbar ist.

9. Prozesskartusche gemäss Anspruch 8, wobei das Material verwickelter Fasern wenigstens eines von Ätzfasern und Spaltfasern aufweist.

10. Prozesskartusche gemäss Anspruch 9, wobei das Material verwickelter Fasern Ätzfasern besitzt.

11. Prozesskartusche gemäss Anspruch 9, wobei das Material verwickelter Fasern Spaltfasern besitzt.

12. Prozesskartusche gemäss Anspruch 8 oder 9, wobei die Fasern des Materials verwickelter Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 0,05 um bis 30 pLm aufweisen.

13. Prozesskartusche gemäss Anspruch 8 oder 9, wobei das elektrofotographische fotoempfindliche Element eine Ladungsinjektionsschicht aufweist.

14. Elektrofotographische Vorrichtung, umfassend ein elektrofotographisches fotoempfindliches Element (21), ein Ladeelement (1), welches in Kontakt mit dem elektrofotographischen fotoempfindlichen Element ausgestaltet ist und an welches eine Spannung zum Laden des elektrofotographischen fotoempfindlichen Elements angelegt wird, eine Belichtungseinrichtung, eine Entwicklungseinrichtung (32) und eine Transfereinrichtung (33);

wobei die Oberflächenschicht ein Material von hoch gezogenen, verwickelten Fasern besitzt, welches erhalten wurde durch mechanisches Einwirken oder Bürsten eines Materials verwickelter Fasern.

15. Elektrofotographische Vorrichtung gemäss Anspruch 14, wobei das Material verwickelter Fasern wenigstens eines von Ätzfasern und Spaltfasern aufweist.

16. Elektrofotographische Vorrichtung gemäss Anspruch 14 oder 15, wobei das Material verwickelter Fasern Ätzfasern besitzt.

17. Elektrofotographische Vorrichtung gemäss Anspruch 14 oder 15, wobei das Material verwickelter Fasern Spaltfasern besitzt.

18. Elektrofotographische Vorrichtung gemäss Anspruch 14 oder 15, wobei die Fasern des Materials verwickelter Fasern einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 0,05 um bis 30 um aufweisen.

19. Elektrofotographische Vorrichtung gemäss Anspruch 14 oder 15, wobei das elektrofotographische fotoempfindliche Element eine Ladungsinjektionsschicht aufweist.