DE69930808T2

DE69930808T2 - Elektrophotographisches photoempfindliches Element und elektrophotographisches Gerät

Info

Publication number: DE69930808T2
Application number: DE69930808T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Ohta-ku Karaki; Yuji Ohta-ku Nakayama; Masaya Ohta-ku Kawada; Takaaki Ohta-ku Kaya
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: EP0987603A1; JP2000098642A; EP0987603B1; DE69930808D1; EP0987603B8; US6226479B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element, das mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist, die wenigstens amorphes Silizium (nachstehend als a-Si bezeichnet) an einem zylindrischen, leitenden Element hat, genauso wie auf ein Bilderzeugungsgerät, das mit dem elektrophotographischen empfindlichen Element versehen ist, wie ein Kopiergerät oder ein Drucker, das Bilder durch Verwendung des elektrophotographischen Prozesses erzeugt.
Stand der Technik
Ein herkömmliches Bilderzeugungsgerät, wie ein Kopiergerät, ein Drucker, ein Faxgerät, das den elektrophotographischen Prozess verwendet, ist angeordnet, um Bilder auszubilden durch einen Aufladeprozess, um die elektrophotographische lichtempfindliche Trommel (nachstehend als eine lichtempfindliche Trommel bezeichnet) gleichmäßig und gleichförmig aufzuladen, die im Allgemeinen als ein Bildträgerelement dient; durch einen latenten Bilderzeugungsprozess, um die elektrostatischen latenten Bilder auf die lichtempfindliche Trommel zu schreiben; durch einen Entwicklungsprozess, um die elektrostatischen latenten Bilder mit Toner (Entwickler) zu entwickeln; durch einen Übertragungsprozess, um Toner auf die lichtempfindliche Trommel zu einem Übertragungsmaterial zu übertragen; und durch einen Fixierprozess, um den Toner auf dem Übertragungsmaterial zu fixieren.
Dann, nach dem Übertragungsprozess, wird der restliche Toner, der an der lichtempfindlichen Trommel verbleibt, durch Verwendung einer Reinigungsvorrichtung entfernt.
Als die Reinigungsvorrichtung, die den restlichen Toner entfernt, der an der lichtempfindlichen Trommel nach der Übertragung verbleibt, wurden herkömmlich verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen. Zum Beispiel gibt es die Reinigungseinrichtung, die den restlichen Toner abschabt, der an der lichtempfindlichen Trommel nach einer Übertragung verbleibt, durch die Reinigungsklinge, die durch Urethankautschuk oder ein anderes elastisches Material ausgebildet ist, und die weitläufig verwendet wird, weil diese Vorrichtung eine exzellente Funktion des Tonerentfernens bietet, während sie kompakt bei niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
Jedoch ist es denkbar, dass die Partikel, die an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel anhaften, um die Bildqualität zu beeinflussen, nicht nur der Toner ist, sondern auch die feinen Papierpartikel, die von Papier hervorgebracht werden, das für die meisten der Übertragungsmaterialien verwendet wird, die organischen Komponenten, die von den feinen Papierpartikeln extrahiert werden, und das Koronaprodukt, das aufgrund der Anwesenheit des Hochspannungselements in dem Gerät erzeugt wird, neben einigen anderen. Wenn diese Partikel als Fremdsubstanzen an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel anhaften sollten, neigen sie dazu, die Ausbildung klarer, elektrostatischer latenter Bilder zu behindern, weil diese Fremdsubstanzen einen niedrigen Widerstandszustand unter Umgebungsbedingungen mit hoher Feuchtigkeit bieten, und somit schließlich die Verschlechterung der Bildqualität herausfordern.
Es ist bekannt, dass die a-Si lichtempfindliche Trommel, die einen Film durch den Glimmentladungsabbau von Silan ausbildet leichter durch das vorstehend erwähnte Phänomen beeinflusst wird, das zu der Bildverschlechterung führen kann. Um die Bildung von solch einem Phänomen der Bildverschlechterung zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, um die verschiedenen Fremdsubstanzen, die vorstehend beschrieben sind durch die Schleiffunktion von Tonerpartikeln an der Stelle der Reinigungsklinge in solch einer Weise abzureiben und zu entfernen, dass wenn im Speziellen der magnetische Toner der Einkomponentenart als der Entwickler verwendet wird, die magnetische Rolle an der vorgelagerten Seite der Reinigungsklinge in einer Laufrichtung (Rotationsrichtung) der lichtempfindlichen Trommel so angeordnet ist, um die magnetische Bürste durch Verwendung eines Teils des Toners (restlicher Toner nach Übertragung) auszubilden, der durch die Reinigungsklinge gesammelt wird, und dass die magnetische Bürste, die somit ausgebildet ist, in Kontakt mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ist, um den magnetischen Toner wieder zuzuführen.
Verglichen mit dem Verfahren, wo die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel durch ein Schleifelement gerieben werden, wie ein Gewebe oder eine Kautschukrolle, das separat bereitgestellt ist, hat das vorstehend erwähnte Verfahren einen geringeren Grad der Schleiffunktion, die gegen die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel vorgespannt ist. Des weiteren kann es möglich sein, dieses Verfahren auf die sog. Carlson lichtempfindliche Trommel anzuwenden, die es ermöglicht, dass Ladungen in der lichtempfindlichen Schicht der lichtempfindlichen Trommel zur Zeit des Belichtens transportiert werden.
Deshalb produziert dieses Verfahren einen bestimmten Effekt auf die Verhinderung der Bildverschlechterung, der von den Ursachen herrührt, die vorstehend beschrieben sind, wenn es in Kombination mit einem Verfahren verwendet wird, in dem verhindert wird, dass die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel den geringeren Widerstand darbietet, mit der Anordnung eines Heizelements für die lichtempfindliche Trommel zum Beispiel, um die Feuchtigkeit an dem Umfang der Trommel bei Nacht oder während dem Stand-by-Betrieb zu verringern.
In den vergangenen Jahren jedoch wurde die Forderung zunehmend stärker, wegen Problemen, die mit der Umwelt oder der Energieersparnis in Beziehung stehen, dass die Verlustleistung bei Nacht oder während des Stand-by-Betriebs auf das Minimum verringert wird. Des weiteren soll, unter hoher Feuchtigkeit, das Heizelement, das für die a-Si lichtempfindliche Trommel vorgesehen ist, mit Energie versorgt werden. Ansonsten neigen die Fremdsubstanzen, wie Koronaprodukte, die an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel anhaften können, dazu, den niedrigeren Widerstand an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel zu fördern und die Verschlechterung der Bildqualität wie ein Verlaufen von Bildern herauszufordern. Aus den Gründen, die nachstehend gegeben sind, ist es denkbar, dass die beabsichtigte Reibentfernung der niedrigeren Widerstandssubstanz, wie ein Auslassprodukt, zusammen mit Toner von der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel sogar durch die Verwendung der Reinigungsvorrichtung nicht exakt beendet wird.

(1) Das Reibelement in der Reinigungsvorrichtung reibt hauptsächlich die lichtempfindliche Trommel mit dem restlichen Toner nach einer Übertragung, der zwischen dem Reibelement und der lichtempfindlichen Trommel vorhanden ist. Jedoch kann der restliche Toner nach einer Übertragung in einigen Fällen Talk (dessen chemische Zusammensetzung Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂ ist) als ein Füllelement des Übertragungsmaterials und anderer hygroskopischer Materialien enthalten. Als eine Folge ist es denkbar, dass unter hoher Feuchtigkeit der Oberflächenwiderstand der lichtempfindlichen Trommel lokal auf ungefähr 10¹¹ Ω vermindert ist, so dass die Erzeugung des Verlaufens von Bildern erleichtert wird.
(2) Es gibt einige Fälle, wo das Verhältnis der externen Zusätze, die in dem Toner enthalten sind, in dem nach einer Übertragung restlichen Toner höher wird. Besonders wenn die externen Zusätze die Polarität haben, die entgegengesetzt zu der aufgeladenen Polarität des Toners ist, ist diese Tendenz deutlicher. Dann wird in diesem Fall das Verhältnis der externen Zusätze in dem Reinigungsort höher, um die Reibkraft lokal für die lichtempfindliche Trommel kleiner zu machen. Deshalb verursacht dieses Phänomen denkbarerweise die resultierende Verschlechterung von Bildqualität.
(3) Mit der Anordnung der magnetischen Rolle an der stromaufwärtigen Seite der Reinigungsklinge für die Ausbildung der magnetischen Bürste mit einem Teil des Toners, der an der Reinigungsvorrichtung gesammelt wird, wird der magnetische Toner wieder mit solch einer magnetischen Bürste zugeführt, die in Kontakt mit der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel ist, und dann werden die verschiedenen Fremdsubstanzen, die an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel anhaften, durch Reiben durch die Anwendung einer Schleiffunktion entfernt, wobei die Tonerpartikel in der Klingenposition benutzt werden. In diesem Fall ist es denkbar, dass die Schleiffunktion durch die Tonerpartikel nicht gleichförmig in der Längsrichtung der lichtempfindlichen Trommel bewirkt wird.

Besonders an beiden Enden der Reinigungsklinge wird der Kontaktdruck der Reinigungsklinge unvermeidbar höher. Des weiteren wird an beiden Enden der Reinigungsklinge Toner nicht ausreichend zu der Magnetrolle zugeführt. Die resultierende Schichtmenge von Toner wird kleiner, und in einigen Fällen wird der Toner nicht ausreichend zu der Reinigungsklinge zugeführt. Unter solch einer Bedingung kann insbesondere die Reinigungsklinge an beiden Enden von ihr vibrieren, was es unmöglich macht Toner an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel vollständig zu entfernen, um in der fehlerhaften Reinigung zu resultieren.
Hier ist nicht nur der Effekt der Schleiffunktion an beiden Enden der Reinigungsklinge kleiner, sondern auch die Oberflächenschicht der lichtempfindlichen Trommel wird in einigen Fällen ungleichmäßig durch die Reinigungsklinge geschliffen.
Dokument JP-A-9297500 und das zur selben Familie gehörende Dokument US-A 5853936 und Dokument JP-A-8146632 beziehen sich auf die Lösung des Problems der Deformation des Endteils eines trommelförmigen Substrats durch Verjüngen der Außenenden des Substrats. Jedoch bezieht sich diese verjüngte Form nur auf die Außenenden des trommelförmigen Substrats und bildet nicht eine ballige Form wie die vorliegende Erfindung aus. Dadurch offenbart das Dokument JP-A-9297500 die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.
Dokument JP-A-6337534 bezieht sich auch auf die Verbesserung der dimensionalen Genauigkeit einer Trommel durch Ausbilden der Trommel in der Art, dass ein Durchmesser bei einem äußeren Teil geringer ist als ein Durchmesser bei einem zentralen Abschnitt der Trommel. Jedoch nimmt dieser Durchmesser nicht allmählich von dem zentralen Abschnitt zu dem äußeren Teil ab, sondern stufenweise, und somit ist die Trommel auch nicht in einer balligen Form ausgebildet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine lichtempfindliche Trommel und ein Bilderzeugungsgerät vorzusehen, die die gleichförmige Reinigung in der Längsrichtung ausführen können, und die auch klare und hoch qualitative Bilder stabil erreichen können, sogar unter hochfeuchter Umgebung durch Verhindern, dass die Bilder verlaufen, während sie einen gleichmäßigen Schleifumfang an der Oberflächenschicht der lichtempfindlichen Trommel erreichen.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist die vorliegende Erfindung entwickelt, um ein elektrophotographisches, lichtempfindliches Element aus amorphen Silizium gemäß Anspruch 1 vorzusehen. Weitere vorteilhafte Entwicklungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine strukturelle Ansicht, die schematisch ein Bilderzeugungsgerät zeigt, das mit einer lichtempfindlichen Trommel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist.
2A und 2B sind Ansichten, die die lichtempfindliche Trommel des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die Reinigungsvorrichtung des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die den hauptsächlichen Teil der Reinigungsvorrichtung des Bilderzeugungsgeräts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5A ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Positionen der lichtempfindlichen Trommel in der Generatrixrichtung und der Lastverteilung der Klinge gemäß dem Stand der Technik zeigt.
5B ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Positionen der lichtempfindlichen Trommel in der Generatrixrichtung und der Lastverteilung der Klinge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6A ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Positionen der lichtempfindlichen Trommel in der Generatrixrichtung und der Walzenspaltbreite gemäß dem Stand der Technik zeigt.
6B ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen den Positionen der lichtempfindlichen Trommel in der Generatrixrichtung und die Walzenspaltbreite gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7A und 7B sind Ansichten, die die lichtempfindlichen Trommeln der Vergleichsbeispiele zeigen, die jeweils für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hiernach werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine strukturelle Ansicht, die schematisch ein Bilderzeugungsgerät zeigt, das mit einer lichtempfindlichen Trommel gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehen ist.
Das Bilderzeugungsgerät, das in 1 gezeigt ist, ist mit der lichtempfindlichen Trommel 1 als Bildträgerelement versehen, um angetrieben zu werden, um in der Richtung zu rotieren, die durch einen Pfeil R1 angezeigt ist. An dem Außenumfang der lichtempfindlichen Trommel 1 sind eine Vorbelichtungsvorrichtung 2; ein Primäraufladeelement 3; eine Entwicklungsvorrichtung 4; ein Nachaufladeelement 5; ein Übertragungs- und Trennaufladeelement 6; und eine Reinigungsvorrichtung 7 vorgesehen. Des weiteren sind in der Beförderungsrichtung eines Übertragungsmaterials P, wie ein Blatt Papier, eine Registrierrolle 8, eine Beförderungsvorrichtung 9 und eine Fixiervorrichtung 10 von der vorgelagerten Seite in dieser Reihenfolge mit der lichtempfindlichen Trommel 1 zwischen ihnen angeordnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die lichtempfindliche Trommel 1 mit der a-Si lichtempfindlichen Schicht in einer Dicke von ungefähr 30 μm an einem zylindrischen Substrat versehen, das durch Metall (zum Beispiel Aluminium) in einer Dicke von ungefähr 5 mm ausgebildet ist, und der Außendurchmesser von ihr ist mit 108 mm ausgebildet. Die lichtempfindliche Trommel 1 wird durch Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) bei einer bestimmten Geschwindigkeit in der Richtung angetrieben, die durch den Pfeil R1 angezeigt ist. Die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 wird gleichförmig durch eine Glimmentladung des Primäraufladeelements 3 aufgeladen. Des weiteren ist in dem Inneren der lichtempfindlichen Trommel 1 ein Blattheizelement 11 von ungefähr 80W um sie herum angeordnet. Die elektrische Energie ist so gesteuert, dass die Temperatur des Trommelsubstrats bei ungefähr 42°C gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist des Weitern die lichtempfindliche Trommel 1 in der balligen Form aufgebaut, wie in 2A und 2B gezeigt ist (der detaillierte Aufbau der lichtempfindlichen Trommel 1 wird später beschrieben).
Die Entwicklungsvorrichtung 4 ist mit einer Entwicklerbuchse 12 versehen, die durch eine Deckschicht des Gemisches von Phenolharz, Graphit und Karbon an der Oberfläche eines Aluminiumzylinders von 20 mm Durchmesser in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet ist, und des weiteren ist der Toner t, der der Entwickler ist, in der Entwicklungsvorrichtung 4 enthalten. Der Toner t wird an der Entwicklungsbuchse 12 durch eine magnetische Klinge (nicht dargestellt) beschichtet. Ein Spalt von ungefähr 280 μm ist zwischen der Entwicklungsbuchse 12 und der magnetischen Klinge (nicht dargestellt) eingestellt.
Als der Toner t wird der magnetische Einkomponententoner verwendet, dessen Glasübergangstemperatur ungefähr 60°C ist. Der Toner hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von ungefähr 9 μm und ist negativ geladen. Styrolacryl wird als das Hauptbindeelement verwendet. Das magnetische Element von ungefähr 80 Gewichtsteilen wird verwendet. 4% Strontiumtitanat und 0,5% Silizium werden als die externen Zusatzelemente zu diesem verwendet. Die Reibungselektrizität des Toners t ist –3 bis 12 (μC/g) an der Entwicklungsbuchse 12 und die Beschichtungsmenge ist 0,6 bis 1,3 mg/cm².
Die Entwicklungsbuchse 12 wird in der Richtung angetrieben, die entgegengesetzt der Rotationsrichtung der lichtempfindlichen Trommel 1 ist, bei einer Relativgeschwindigkeit von 150%. Der Spalt zwischen der Entwicklungsbuchse 12 und der lichtempfindlichen Trommel 1 ist bei ungefähr 230 μm festgelegt. An die Entwicklungsbuchse 12 wird die Entwicklungsspannung von einer Hochspannungszuführquelle (nicht dargestellt) angelegt bei der Frequenz von 2700 Hz und der Spitze-Spitze-Spannung von 1400 V mit der Überlagerung des Gleichstroms und der Rechteckwellen mit einem Einschaltdauerverhältnis von 35%.
Die Reinigungsvorrichtung 7 ist mit der Reinigungsklinge 17 versehen, um den restlichen Toner nach einer Übertragung zu entfernen, der an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 verbleibt, nachfolgend zu der Ausführung der Übertragung.
Die Fixiervorrichtung 10 ist mit der Fixierrolle 13 und der Druckrolle 14 versehen. Die Fixierrolle 13 und die Druckrolle 14 sind miteinander in Druckkontakt. Für die Fixierrolle 13 ist die fluorhaltige Kunststoffoberflächenschicht (PTFE) aufgetragen durch Einbrennen einer Dicke von ungefähr 20 μm an der Siliziumkautschukschicht von 0,25 mm Dicke. Die Druckrolle 14 ist durch den Siliziumkautschuk von 60 mm Durchmesser und 5 mm Dicke ausgebildet, der durch das fluorhaltige Kunststoffrohr (PFA) von 100 μm Dicke beschichtet ist. Des weiteren ist in dem Inneren der Fixierrolle 13 das Halogenheizelement 15 mit einer Nennleistung mit 1600 W angeordnet.
Insoweit sind eine Hochspannungszuführquelle und andere Elemente (nicht dargestellt) mit dem Primäraufladeelement 3, der Entwicklungsbuchse 12 und dem Übertragungs- und Trennaufladeelement 6 verbunden. Des weiteren ist jedes von der lichtempfindlichen Trommel 1, der Entwicklungsbuchse 12 und der Fixierrolle 13 mit jeweils einem Antriebsmotor (nicht dargestellt) verbunden, um zu ermöglichen, dass jedes von ihnen angetrieben werden kann, um individuell zu drehen.
Nun wird der Bilderzeugungsvorgang des Bilderzeugungsgeräts beschrieben, das vorstehend beschrieben ist.
Die lichtempfindliche Trommel 1 wird durch Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) angetrieben, um bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit in der Richtung zu rotieren, die durch den Pfeil R1 angezeigt wird. Nachdem die restliche Ladung auf ihrer Oberfläche durch die Vorbelichtungsvorrichtung 2 beseitigt worden ist, wird die Oberfläche gleichförmig durch das Primärladeelement 3 aufgeladen. Dann wird die Bildbelichtung L an der Oberfläche des lichtempfindlichen Trommel 1 gemäß Bildinformation bewirkt, die von der Belichtungsvorrichtung (nicht dargestellt) eingegeben wird, so dass die Ladungen an den belichteten Abschnitten beseitigt werden, um ein elektrostatisches latentes Bild auszubilden. Das elektrostatische latente Bild wird durch die Anhaftung von Toner durch die Entwicklungsbuchse 12 der Entwicklungsvorrichtung 4 entwickelt, auf die die Entwicklungsspannung dementsprechend aufgebracht wurde, wodurch es als Tonerbild visualisiert wird.
Dann, wenn das Tonerbild an der lichtempfindlichen Trommel 1 bei dem Übertragungsspalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Übertragungs- und Trennaufladeelement 6 ankommt, wird das Übertragungsmaterial P, das durch ein Beförderungssystem (nicht dargestellt) befördert worden ist, durch die Registrierrolle 8 in Synchronisation mit der Zeitabstimmung geliefert. Somit wird, durch das Übertragungs- und Trennaufladeelement 6, an das die Übertragungsspannung angelegt wird, das Tonerbild an der lichtempfindlichen Trommel 1 auf die Oberfläche des Übertragungsmaterials P übertragen.
Dann wird das Übertragungsmaterial P, das von der lichtempfindlichen Trommel 1 durch die Funktion des Übertragungs- und Trennaufladeelements 6 getrennt worden ist, durch die Beförderungsvorrichtung 9 zu dem Spalt zwischen der Fixierrolle 13 und der Druckrolle 14 der Fixiervorrichtung 10 befördert. Das Übertragungsmaterial P, das das Tonerbild hat, das auf diese Weise übertragen worden ist, wird zu der Außenseite ausgelassen, nachdem das Tonerbild fixiert worden ist durch den Druck und Erwärmen zwischen der Fixierrolle 13, die durch das Halogenheizelement 15 erwärmt wird, und der Druckrolle 14.
Im Anschluss an die Übertragung wird der restliche Toner, der an der lichtempfindlichen Trommel 1 verbleibt, durch die Reinigungsvorrichtung 7 entfernt.
Nun wird der Betrieb der Reinigungsvorrichtung 7 beschrieben, um den restlichen Toner zu entfernen, der an der lichtempfindlichen Trommel 1 nach einer Übertragung verbleibt.
In dem Reinigungsbehälter 16 der Reinigungsvorrichtung 7 wird die Reinigungsklinge 17 gehalten, um gegen die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 zu stoßen, wie in 3 gezeigt ist. An der vorgelagerten Seite (an der vorgelagerten Seite bezüglich der Rotationsrichtung der lichtempfindlichen Trommel 1) der Reinigungsklinge 17 in dem Reinigungsbehälter 16 ist die Magnetrolle 18 vorgesehen, um einen vorbestimmten Spalt zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und der Magnetrolle 18 in der Längsrichtung der lichtempfindlichen Trommel 1 auszubilden. Die Reinigungsklinge 17 ist durch Urethankautschuk von 2 mm Dicke ausgebildet, und die Magnetrolle 18 ist durch eine Rolle von 18 mm Durchmesser aufgebaut, die mit acht Polen versehen ist, von denen jeder die magnetische Flussdichte von 500 Gauss hat.
In der Nähe der Magnetrolle 18 in dem Reinigungsbehälter 16 ist die Tonerschichtdickenregulierrolle 19 von einem kleineren Durchmesser (8 mm Durchmesser), die die Dicke der Tonerschicht reguliert, die an der Oberfläche der Magnetrolle 18 ausgebildet ist, drehbar parallel zu der Magnetrolle 18 angeordnet. Des weiteren ist der Schaber 21, der an dem entfernten Ende der Strebe 20 installiert ist, deren anderes Ende an dem Reinigungsbehälter 16 befestigt ist, in Kontakt mit der Oberfläche der Tonerschichtdickenregulierrolle 19. Des weiteren ist am Boden in dem Reinigungsbehälter 16 eine Beförderungsschraube 22 in der Längsrichtung der Magnetrolle 18 drehbar angeordnet.
Die Tonerschichtdickenregulierrolle 19 ist aus nicht magnetischem Material aufgebaut. An der Oberfläche der Tonerschichtdickenregulierrolle 19 ist der fluorhaltige Kunststoff, der eine Substanz ist, die eine geringere Oberflächenenergie hat, in einer Dicke von ungefähr 10 bis 50 μm aufgetragen. Die Magnetrolle 18 wird durch Antriebseinrichtungen (nicht dargestellt) angetrieben, um in Uhrzeigerrichtung bezüglich der lichtempfindlichen Trommel 1 bei einer Geschwindigkeit zu rotieren, die geringer ist als die Rotation der lichtempfindlichen Trommel 1. Die Tonerschichtdickenregulierrolle 19 wird angetrieben, um bei einer vorbestimmten Geschwindigkeit in der Richtung zu drehen (Gegenuhrzeigerrichtung), die entgegen zu der der magnetischen Rolle 18 ist.
Dann wird, wie in 4 gezeigt ist, der nach einer Übertragung restliche Toner t', der an der lichtempfindlichen Trommel 1 verbleibt, ohne auf das Übertragungsmaterial P übertragen zu werden, von der lichtempfindlichen Trommel 1 durch die Reinigungsklinge 17 abgeschabt, wenn der restliche Toner bei der Position der Reinigungsvorrichtung 7 von dem Übertragungsspalt (die Position zwischen der lichtempfindlichen Trommel 1 und dem Übertragungs- und Trennaufladeelement 6) einhergehend mit der Rotation der lichtempfindlichen Trommel 1 ankommt. Der nach einer Übertragung restliche Toner t', der auf diese Weise abgeschabt wird, fällt auf die Magnetrolle 18, und bildet die Toneransammlung zwischen der Magnetrolle 18 und der lichtempfindlichen Trommel 1 aus.
Des weiteren wird ein Teil des restlichen Toners an der lichtempfindlichen Trommel 1 an der Magnetrolle 18 absorbiert und befördert, um die Tonerschicht an der Magnetrolle 18 auszubilden. Diese Tonerschicht wird auf eine gleichmäßige Dicke durch die Tonerschichtdickenregulierrolle 19 reguliert. Dann wird bewirkt, dass der restliche Toner t' nach einer Übertragung auf die Magnetrolle 18 ähnlich wie Reiskörner wegsteht, um eine magnetische Bürste an der Oberfläche der Magnetrolle 18 auszubilden. Somit erreicht, einhergehend mit der Rotation der Magnetrolle 18, die Bürste die Stelle gegenüber der lichtempfindlichen Trommel 1 nacheinander, um die Reibreinigung für das Entfernen von verschiedenen Fremdsubstanzen auszuführen, die an der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 anhaften. Hier wird der nach einer Übertragung restliche Toner t', der von der Tonerschichtdickenregulierrolle 19 übergelaufen ist, durch die Beförderungsschraube 22 in die Tiefenrichtung des Inneren des Reinigungsbehälters 16 befördert und wird in einem Überschusstonerbehälter (nicht dargestellt) gesammelt.
Des weiteren wird Toner gleichmäßig auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 aufgetragen durch die stehende magnetische Bürste an der Oberfläche der Magnetrolle 18. Der Toner, der somit gleichmäßig auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 1 aufgetragen wird, wird entweder durch die Reinigungsklinge 17 abgeschabt oder verbleibt an der Reinigungsklinge 17, um die Reibreinigung für die lichtempfindliche Trommel 1 zusammen mit der Reinigungsklinge 17 durchzuführen.
Nun wird der Aufbau der lichtempfindlichen Trommel 1 beschrieben.
Die lichtempfindliche Trommel 1 hat ein trommelförmiges metallisches Substrat und die photoleitende Schicht, die an dem Substrat ausgebildet ist, die ein amorphes Material enthält, das Siliziumatome als seine Matrix hat (vorzugsweise ein amorphes Material, das wenigstens eines von entweder einem Wasserstoffatom oder einem Halogenatom als sein Baugruppenatom hat). Des weiteren ist eine Sperrwandschicht zwischen dem trommelförmigen metallischen Substrat und der photoleitenden Schicht vorgesehen, und eine obere Schicht als die Oberflächenaufladungsblockierschicht oder die Schutzschicht ist an der photoleitenden Schicht angeordnet.
Das Basismaterial, das für das trommelförmige metallische Substrat verwendet wird, das vorzugsweise für die vorliegende Erfindung eingesetzt wird, ist Metall wie NiCr, rostfreier Stahl, Al, Cr, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt oder Pd, oder eine Metalllegierung. Aluminium und Aluminiumlegierungen werden besonders bevorzugt verwendet. Der Grund, warum das Aluminium und Aluminiumlegierungen für das trommelförmige metallische Substrat besonders bevorzugt werden, ist der, dass es vergleichsweise leichter ist das Material zu erhalten, das den exakten Kreis und eine Oberflächenebenheit und Glattheit in guter Genauigkeit hat, und dass es zur Zeit der Herstellung leichter ist, die Temperatur an der Ablagerungsoberfläche des a-Si (H, X), zu steuern, und des Weiteren ist es wirtschaftlich sie zu verwenden.
Als das Halogenatom (X), das in der lichtleitenden Schicht der lichtempfindlichen Trommel 1 enthalten sein kann, ist es möglich Fluor, Chlor, Brom und Jod zu nennen. Insbesondere ist bevorzugt Chlor und noch bevorzugter Fluor zu nennen. Des weiteren können als die Komponenten, die anders sind als das Siliziumatom, das Wasserstoffatom und das Halogenatom, die in der lichtleitenden Schicht enthalten sind, die dritte Atomgruppe (III Atomgruppe) wie Bor, Gallium, die in dem Periodensystem aufgelistet sind, die fünfte Atomgruppe (V Atomgruppe) wie Stickstoff, Phosphor, Arsen, die in dem Periodensystem aufgeführt sind, oder das Sauerstoffatom, das Kohlenstoffatom, das Germaniumatom oder dergleichen einzeln oder in geeigneter Kombination als die Komponente enthalten sein, die das Ferminiveau, die Breite des verbotenen Bands oder dergleichen einstellen kann.
Die Sperrwandschicht ist für den Zweck angeordnet, um den Kontakt zwischen der lichtleitenden Schicht und dem trommelförmigen metallischen Substrat zu erhöhen oder um das Aufladeaufnahmevermögen einzustellen. Die Sperrwandschicht ist als eine einlagige oder mehrlagige Schicht mit der a-Si (H, X) Schicht oder der polykristallinen Si-Schicht aufgebaut, die das III Gruppenatom, V Gruppenatom, Sauerstoffatom, Kohlenstoffatom, Germaniumatom oder dergleichen enthält, in Abhängigkeit des beabsichtigten Zwecks.
Des weiteren kann an dem oberen Teil der lichtleitenden Schicht eine Schicht als die Oberflächenladungsblockierschicht oder die Schutzschicht angeordnet sein, die durch das amorphe Material ausgebildet ist, das vorzugsweise eine große Menge von Kohlenstoffatom, Stickstoffatom, Sauerstoffatom, oder dergleichen mit dem Siliziumatom als seine Matrix enthält, die des weiteren Wasserstoffatome oder Halogenatome enthalten kann, wenn es erforderlich ist, oder es kann auch eine Schicht angeordnet sein, die durch hoch widerstandsfähige organische Substanzen ausgebildet ist.
Als das Verfahren des Ausbildens der lichtleitenden Schicht, die durch das a-Si (H, X) aufgebaut ist, ist es möglich, das Vakuumbedampfungsverfahren einzusetzen, das die herkömmlichen bekannten elektrischen Entladungsphänomene verwendet, wie das Glimmentladungsverfahren, das Sputterverfahren oder das Ionenplattierungsverfahren, neben einigen anderen.
Des weiteren ist der Außendurchmesser der lichtempfindlichen Trommel 1 der vorliegenden Erfindung allmählich kleiner gemacht von der zentralen Position der lichtempfindlichen Trommel 1 zu beiden Enden von ihr in der Generatrixrichtung (Längsrichtung), wie in 2A und 2B gezeigt ist. In anderen Worten gesagt, ist die Form der lichtempfindlichen Trommel 1 eine ballige Form. Vorausgesetzt, dass der Außendurchmesser der zentralen Position der lichtempfindlichen Trommel 1 in der Generatrixrichtung ϕA ist, und vorausgesetzt, dass jeder der Außendurchmesser bei beiden Enden ϕB ist, ist ihre Form innerhalb des folgenden Bereichs begrenzt: 60 μm = ϕA – ϕB = 100 μm
Unter Verwendung eines Geräts, dessen Aufbau der gleiche ist wie der des Bilderzeugungsgeräts, das in 1 gezeigt ist, wird des weiteren der Reinigungseffekt, der an dem nach einer Übertragung restlichen Toner t' durch die Reinigungsklinge 17 bewirkt wird, der balligen, lichtempfindlichen Trommel 1 der vorliegenden Erfindung bewertet.
In der Bewertung wird eine lichtempfindliche Trommel von 108 mm Außendurchmesser, die fast in der flachen Form von |ϕA – ϕB| = 20 μm ist, als die herkömmliche lichtempfindliche Trommel verwendet, und eine ballige Trommel von 108 mm Außendurchmesser, die in der Form von |ϕA – ϕB| = 80 μm ist, wird als die lichtempfindliche Trommel der vorliegenden Erfindung verwendet, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1

ϕA:: Außendurchmesser der zentralen Position
ϕB:: Außendurchmesser von jedem Ende

Dann wird die Druckhaltbarkeit für 100000 A4-große Blätter festgelegt, jeweils in dem Fall der Reinigungsvorrichtung 7, die mit der Magnetrolle 18 versehen ist, und der Reinigungsvorrichtung, die nur mit der Reinigungsklinge 17 aber nicht mit der Magnetrolle 18 versehen ist, und des weiteren wird der Reinigungseffekt, der an dem nach einer Übertragung restlichen Toner t' bewirkt wird, jeweils mit den ganze weißen, Halbton- bzw. ganz schwarzen Bildern bewertet. Hier wird die Haltbarkeit unter der Umgebungsbedingung von konstanter Temperatur/Luftfeuchtigkeit (30°C/60%) festgelegt. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 gezeigt: Tabelle 2

A:: Am Besten
B:: Besser
C:: Mittel

Wie es von den Ergebnissen der Bewertung ersichtlich ist, werden keine Reinigungsmängel gemacht, wenn die ballige, lichtempfindliche Trommel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Des weiteren ist es möglich ein besseres Reinigungsergebnis zu erhalten, in dem Fall, wo die Reinigungsklinge 17 und die Magnetrolle 18 für die Reinigungsvorrichtung 7 vorgesehen sind.
5A und 5B und 6A und 6B sind Ansichten, die die Beziehungen zwischen den Blattlasten der Reinigungsklinge 17 und den Spaltbreiten in der Längsrichtung der lichtempfindlichen Trommel von einer Bewertung von Reinigungseffekten der Reinigungsklinge 17 für den nach einer Übertragung restlichen Toner t' darstellt. 5A zeigt die Klingenlasten der herkömmlichen lichtempfindlichen Trommel. 5B zeigt die Klingenlasten der Erfindung. 6A zeigt die Spaltbreiten der herkömmlichen lichtempfindlichen Trommel und 6B zeigt die Spaltbreiten der Erfindung.
Wie es von diesen Ansichten offensichtlich ist, ist es möglich, die Blattlasten und Spaltbreiten der balligen, lichtempfindlichen Trommel der vorliegenden Erfindung in der Generatrixrichtung (Längsrichtung) der lichtempfindlichen Trommel fast gleichmäßig zu machen. Somit kann mit der Reinigungsklinge 17 der restliche Toner t' nach einer Übertragung in gutem Zustand abgereinigt werden.
Des weiteren wird in der Bewertung des Reinigungseffekts durch die Reinigungsklinge 17, der an dem nach einer Übertragung restlichen Toner t' bewirkt wird, die Haltbarkeit unter den Umgebungsbedingungen von hoher Temperatur/Luftfeuchtigkeit (30°C/80%) festgelegt. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

A:: Am Besten
B:: Besser
C:: Mittel
D:: Schlechter

Sogar unter solchen Umgebungsbedingungen von der hohen Temperatur/Luftfeuchtigkeit (30°C/80%) wurden keine Reinigungsmängel in dem Fall der balligen, lichtempfindlichen Trommel der vorliegenden Erfindung gemacht. Des weiteren wird in dem Fall ein besserer Reinigungszustand erhalten, wo die Reinigungsklinge 17 und die Magnetrolle 18 für die Reinigungsvorrichtung 7 vorgesehen sind.
Des weiteren wird, wie in Tabelle 4 gezeigt ist, unter Verwendung der jeweiligen balligen, lichtempfindlichen Trommeln (mit einem Außendurchmesser von 108 mm, wobei jede den ϕA (der Außendurchmesser in der zentralen Position der lichtempfindlichen Trommel 1 in der Generatrixrichtung) – den ϕB (der Außendurchmesser bei jedem der beiden Enden) zwischen 20 bis 200 μm hat), die Druckhaltbarkeit für 100000 A4-große Blätter festgestellt, und dann wird der Reinigungszustand des nach einer Übertragung restlichen Toners t' durch die Reinigungsklinge 17, die Abweichungsweite der Blattlasten von jeder lichtempfindlichen Trommel ((Maximum – Minimum)/Mittelwert), genauso wie die ungleichmäßigen Bilddichten der Halbtonbilder bewertet. Hier wird die Haltbarkeit unter den Umweltbedingungen von konstanter Temperatur/Luftfeuchtigkeit (30°C/60%) festgestellt. Die Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Bewertung zu dieser Zeit. Tabelle 4
Tabelle 5

A:: Am Besten
B:: Besser

Wie es von den Ergebnissen der Bewertung ersichtlich ist, ist es möglich, gute Ergebnisse der Bewertung der Reinigungszustände, der Abweichungsweiten der Blattlasten (Blattlastverteilung) und der gleichmäßigen Bilddichten von allen den Formen der balligen, lichtempfindlichen Trommeln der vorliegenden Erfindung zu erhalten, von denen jede jeweils das ϕA – ϕB zwischen 20 bis 200 μm hat. Insbesondere mit den Formen, bei denen jede das ϕA – ϕB zwischen 60 bis 100 μm hat, wird es möglich, bessere Bewertungen der Reinigungszustände, der Abweichungsweiten der Blattlasten (Blattlastverteilung) und der ungleichmäßigen Bilddichten zu erhalten.
Gemäß den Ergebnissen der Bewertung wird für die vorliegende Erfindung festgelegt, die ballige, lichtempfindliche Trommel 1 so auszubilden, dass das ϕA (der Außendurchmesser der lichtempfindlichen Trommel 1 in der zentralen Position in der Generatrixrichtung) – ϕB (der Außendurchmesser von jedem Ende) zwischen 60 bis 100 μm wird.
Des weiteren wurden die Reinigungszustände bewertet durch Verwendung der lichtempfindlichen Trommel des organischen, lichtempfindlichen Elements (OPC lichtempfindliches Element) von 108 mm Außendurchmesser als ein Vergleichsbeispiel, das für die vorliegende Erfindung verwendet wird. Dann, während der Haltbarkeitsbeobachtung, wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel geschliffen und zerkratzt. Als ein Ergebnis wird es unmöglich, gute Resultate zu erhalten.
Des weiteren, als andere lichtempfindliche Trommeln, die für einen Vergleich mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden die Reinigungszustände der balligen lichtempfindlichen Trommeln 30, die in den 7A und 7B gezeigt sind, wie vorstehend beschrieben bewertet. Die lichtempfindliche Trommel 30, die in 7A gezeigt ist, ist in der umgekehrt balligen Form aufgebaut, wobei ϕA (der Außendurchmesser der lichtempfindlichen Trommel 30 in der zentralen Position in der Generatrixrichtung) – ϕB (der Außendurchmesser an jedem Ende) 200 μm oder mehr ist. Die lichtempfindliche Trommel 30, die in 7B gezeigt ist, ist in der balligen Form ausgebildet, die abgestufte Abschnitte in der Generatrixrichtung (Längsrichtung) von ihr hat.
Mit diesen lichtempfindlichen Trommeln 30 werden die Reinigungszustände bewertet. Es haben sich jedoch Reinigungsmängel ergeben.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Form der lichtempfindlichen Trommel, die die a-Si lichtempfindliche Schicht hat, so ausgebildet, dass der Außendurchmesser der lichtempfindlichen Trommel allmählich kleiner gemacht ist in der Längsrichtung von der Umgebung der zentralen Position zu jeweils den beiden Enden. In dieser Weise sind die Spaltbreiten der Reinigungsklinge, die gegen die lichtempfindliche Trommel stoßen sollte, gleichmäßig gemacht, und des weiteren wird die Anstoßlast der Reinigungsklinge demzufolge auch gleichmäßig. Als eine Folge wird es möglich, dass die Reinigungsklinge die gleichförmige Reinigung in der Längsrichtung bewirkt, um klare und hoch qualitative Bilder dauerhaft zu erhalten, durch ein Verhindern, sogar unter einer hochfeuchten Umgebung, dass die Bilder verlaufen oder dergleichen, genauso wie es möglich wird einen gleichmäßigen Schleifumfang der a-Si lichtempfindlichen Schicht der lichtempfindlichen Trommel zu erhalten.

Claims

Elektrophotographisches, lichtempfindliches Element, das für ein elektrophotographisches Gerät für ein Ausbilden eines Bilds durch einen elektrophotographischen Prozess verwendet wird, mit: einem trommelförmigen, zylindrischen, leitenden Substrat; einer lichtempfindlichen Schicht, die amorphes Silikon enthält und an dem Substrat angeordnet ist, wobei das elektrophotographische, lichtempfindliche Element als eine elektrophotographische, lichtempfindliche Trommel ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser der lichtempfindlichen Trommel schrittweise kleiner gemacht ist von einer Umgebung einer zentralen Position in einer Generatrixrichtung zu beiden Enden in einer Längsrichtung, und wenn der Außendurchmesser in der zentralen Position der lichtempfindlichen Trommel ØA (μm) ist, und festgelegt ist, dass der Außendurchmesser von jedem Ende ØB (μm) ist, der ØA und der ØB eine Beziehung von 60 μm ØA – ØB < 100 μm erfüllen.
Elektrophotographisches, lichtempfindliches Element gemäß Anspruch 1, wobei der Außendurchmesser des Substrats der lichtempfindlichen Trommel schrittweise kleiner gemacht ist von einer Umgebung einer zentralen Position in einer Generatrixrichtung zu beiden Enden in einer Längsrichtung.
Bilderzeugungsgerät für ein Ausbilden eines Bilds durch einen elektrophotographischen Prozess mit dem elektrophotographischen, lichtempfindlichen Element gemäß Anspruch 1; Einrichtungen für ein Ausbilden eines Tonerbilds an der lichtempfindlichen Trommel, und Übertragungseinrichtungen für ein Übertragen eines ausgebildeten Tonerbilds auf ein Übertragungsmaterial.
Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 3 mit Reinigungseinrichtungen, die mit einer Reinigungsklinge versehen sind, um von einer Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel einen restlichen Toner zu reiben und zu entfernen, der an der lichtempfindlichen Trommel nach einem Übertragungsprozess durch die Übertragungseinrichtungen verbleibt.
Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 4 mit einer Entwicklereinheit, die einen magnetischen Toner zum Ausbilden des Tonerbilds hat.
Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 5, wobei die Reinigungseinrichtung eine Magnetrolle verwendet, die drehbar in einer Umgebung der Oberfläche der elektrophotographischen, lichtempfindlichen Trommel angeordnet ist, oder angeordnet ist, um gegen die Oberfläche der elektrophotographischen, lichtempfindlichen Trommel zu stoßen.
Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 6, wobei in der Reinigungseinrichtung die Magnetrolle an der vorgelagerten Seite in einer Rotationsrichtung der lichtempfindlichen Trommel angeordnet ist, und die Reinigungsklinge an einer nachgelagerten Seite angeordnet ist.