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FACHGEBIET DER ERFINDUNG
UND VERWANDTER STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 in Form eines zur elektrophotographischen oder elektrostatischen
Aufzeichnung dienenden Kopiergeräts,
Druckers o.dgl. und insbesondere ein Bilderzeugungsgerät, bei dem
ein Schritt angewendet wird, bei dem sowohl Reinigung als auch Aufladung
bewirkt wird.
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Ein
herkömmliches
Bilderzeugungsgerät,
bei dem von der Elektrophotographie Gebrauch gemacht wird, ist im
Wesentlichen in seiner Mitte mit einem als Bildträgerelement
dienenden drehbaren elektrophotographischen lichtempfindlichen Element,
das beispielsweise die Form einer Trommel hat, ausgestattet, und
die Oberfläche
des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements wird durch
eine Aufladeeinrichtung gleichmäßig aufgeladen.
Danach wird die Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements mit einem zur bildmäßigen Zeilenabtastung
dienenden Laserstrahl belichtet, so dass an der Oberfläche in Übereinstimmung
mit Bildsignalen ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird.
Das elektrostatische Latentbild wird mit der Drehung des lichtempfindlichen
Elements bei einer Entwicklungsstation, wo die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements einer Entwicklungseinrichtung gegenüberliegt,
sichtbar gemacht, so dass auf dem lichtempfindlichen Element ein
Tonerbild erzeugt wird. Danach wird das Tonerbild durch eine Übertragungseinrichtung
elektrostatisch auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen,
und das Tonerbild wird mit einer Fixiereinrichtung durch Wärme und
Druck fixiert, so dass auf dem Übertragungs(bildempfangs)material
ein dauerhaftes Bild erzeugt wird. An einer vorgegebenen Stelle
ist eine Reinigungseinrichtung zur Entfernung des nicht übertragenen
Toners von dem lichtempfindlichen Element nach der Bildübertragung
angeordnet, so dass die Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements gereinigt wird, und das lichtempfindliche
Element wird wieder angewendet.
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Das
Bilderzeugungsgerät,
bei dem so eine Reihe von Prozessschritten durchgeführt wird,
wird in weitem Umfang nicht nur als Kopiergerät, sondern auch als Drucker,
der als Ausgabeeinrichtung von Computern und Wortprozessoren bzw.
Textautomatensystemen dient, angewendet. Das Bilderzeugungsgerät wird nicht nur
in Büros,
sondern auch in Haushalten angewendet, und wirtschaftliche Gesichtspunkte
wie z.B. Kostengünstigkeit
oder Wartungsfreiheit sind wichtig.
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Bei
einem Bilderzeugungsgerät
mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird als Aufladeeinrichtung
eine Koronaaufladeeinrichtung angewendet, und an einen Metalldraht
mit einem Außendurchmesser
von etwa 50 μm
bis 100 μm
wird eine hohe Spannung wie z.B. etwa 5 kV bis 10 kV angelegt, so
dass die Luft um den Draht ionisiert wird, um das aufzuladende Bauteil
bzw. Element (beispielsweise das lichtempfindliche Element) elektrisch
aufzuladen. Das heißt,
es wird von Koronaentladung Gebrauch gemacht.
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Die
Koronaaufladeeinrichtung bringt jedoch die folgenden Nachteile mit
sich.
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Der
Draht an sich der Koronaaufladeeinrichtung zieht während des
Aufladevorgangs Verunreinigungen an, so dass periodische Reinigung
und Austausch erforderlich sind. Durch die Koronaentladung wird
Ozon erzeugt.
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Seit
den letzten Jahren wird die Oberflächenhärte des elektrophotographischen
lichtempfindlichen Elements erhöht,
um die Beständigkeit
beim Drucken zu verlängern.
Nach wiederholter Anwendung der Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements wird das lichtempfindliche Element mit hoher Härte wegen
des Einflusses des Koronaprodukts, das von dem durch die Koronaaufladeeinrichtung
erzeugten Ozon herrührt,
feuchtigkeitsempfindlich, was zur Folge hat, dass die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements leicht Feuchtigkeit aufnimmt, wodurch
ein seitliches Fließen
der Ladung an der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements und infolgedessen eine Verschlechterung
der Bildqualität,
die auf das resultierende Bildfließen zurückzuführen ist, verursacht werden.
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Zur
Vermeidung dieser Probleme wird in der Japanischen Gebrauchsmusteranmeldungspublikation Nr.
HEI-1-34205 ein Erwärmen
durch eine Heizeinrichtung für
das lichtempfindliche Element vorgeschlagen; wird in der Japanischen
Patentanmeldungspublikation Nr. HEI-2-38956 eine Entfernung des
Koronaprodukts durch eine Bürste,
die durch Zusammenwirken einer Magnetwalze und eines magnetischen
Toners gebildet wird, vorgeschlagen und wird in der Japanischen
Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-61-100780 eine Entfernung des Koronaprodukts
von der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements durch eine elastische Walze vorgeschlagen.
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Obwohl
bei einem lichtempfindlichen Element mit amorphem Silicium, das
eine sehr hohe Härte
hat, von einem Reiben der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements Gebrauch gemacht wird, ist die erforderliche
Reinigungseinrichtung jedoch im Gegensatz zu dem gegenwärtigen Verlangen
nach einer Verkleinerung des Geräts
groß bzw.
sperrig. Außerdem
führt eine
Anwendung der Heizeinrichtung zum dauernden Erwärmen des lichtempfindlichen
Elements zu einer Zunahme des Stromverbrauchs.
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Die
Leistung der Heizeinrichtung für
das lichtempfindliche Element beträgt etwa 15 W bis 80 W, und die
erforderliche Stromenergie ist nicht sehr hoch, da jedoch die Energie
in den meisten Fällen
immer einschließlich
der Nachtzeit zugeführt
wird, beträgt
die Menge des Stromverbrauchs nicht weniger als 5 bis 15 % des gesamten
Stromverbrauchs des Bilderzeugungsgeräts an einem Tag.
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Die
Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. SHO-59-111179 und die
Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr. SHO-62-278577 erkennen nicht
das Problem der Instabilität
der Bilddichte, die auf die Temperaturschwankung des lichtempfindlichen
Elements zurückzuführen ist.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-63-208878 ist eine Aufladeeinrichtung vom
so genannten Kontaktaufladungstyp offenbart, bei der ein Aufladeelement,
an das eine Spannung angelegt wird, mit der Oberfläche des
aufzuladenden Bauteils bzw. Elements (beispielsweise eines lichtempfindlichen
Elements) in Kontakt gebracht wird, um seine Oberfläche elektrisch
aufzuladen. So eine Aufladeeinrichtung vom Kontaktaufladungstyp
ist gegenüber
der Koronaaufladeeinrichtung in folgender Hinsicht vorteilhaft:
- (1) Die Spannung, die zur Erzielung des gewünschten
Potenzials der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements erforderlich ist, kann vermindert
werden;
- (2) die während
des Aufladevorgangs erzeugte Ozonmenge ist gleich Null oder äußerst gering,
so dass die Notwendigkeit der Anwendung eines Ozonentfernungsfilters
wegfällt,
und infolgedessen kann das Absaugsystem der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts vereinfacht
werden.
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Infolgedessen
können
die vorstehend beschriebenen Nachteile, die auf die Erzeugung von
Ozon und Ozonderivaten zurückzuführen sind,
vermieden werden.
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Infolgedessen
wird erwartet, dass die Aufladeeinrichtung vom Kontaktaufladungstyp
eine Einrichtung ist, durch die die Koronaaufladeeinrichtung ersetzt
wird, um ein aufzuladendes Bauteil bzw. Element wie z.B. ein lichtempfindliches
Element oder ein dielektrisches Element in einem Bilderzeugungsgerät wie z.B.
einem Kopiergerät,
einem Laserdrucker oder einem Gerät zur elektrostatischen Aufzeichnung
elektrisch aufzuladen.
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Die
folgenden Kontaktaufladeelemente, die bei der Aufladeeinrichtung
vom Kontaktaufladungstyp anwendbar sind, sind vorgeschlagen worden:
ein
Kontaktaufladeelement in Form einer Magnetbürste aus magnetischen Teilchen
und magnetischen Materialien, wie sie in der Japanischen Offengelegten
Patentanmeldung Nr. SHO-59-133569 offenbart ist;
ein Kontaktaufladeelement
in Form einer elektrisch leitende Fasern enthaltenden Pelzbürste, wie
sie in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-57-046265
offenbart ist; und
ein Kontaktaufladeelement in Form einer
elastischen Walze aus elastischen Materialien, die einen elektrisch leitenden
Schaumstoff enthalten.
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14 zeigt
den schematischen Aufbau eines Beispiels für ein herkömmliches Bilderzeugungsgerät, bei dem
von der Kontaktaufladung Gebrauch gemacht wird. Ein elektrophotographisches
lichtempfindliches Element 3 in Form einer Trommel wird
mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit (Betriebsgeschwindigkeit)
in der durch einen Pfeil X gezeigten Richtung gedreht, und seine
Oberfläche
steht mit einem Aufladeelement 5, das ein Kontaktaufladeelement
ist, in Kontakt.
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Die äußere Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3, die sich in der durch den
Pfeil gezeigten Richtung dreht, wird durch das Aufladeelement 5,
an das von einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung (nicht gezeigt)
eine Gleichspannung (Vdc) allein oder eine
Gleichspannung (Vdc), die mit einer Wechselspannung
(Vac) überlagert
ist, angelegt wird, gleichmäßig aufgeladen.
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Andererseits
wird eine auf eine gläserne
Vorlagenträgerplatte 1 aufgelegte
Vorlage G mit Licht L, das durch eine Lampe 71 (Belichtungseinrichtung 7)
emittiert wird, beleuchtet, und mit dem Licht, das durch die Vorlage
G reflektiert wird, wird über
ein Spiegelsystem 72 durch eine Abbildungslinse einer Linseneinheit 73 eine
Abbildung durchgeführt,
und das Abbildungslicht wird durch einen Spiegel 74 zu
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 gerichtet, so dass auf
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 ein Latentbild der Vorlage
erzeugt wird, oder die Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 wird durch einen zur
bildmäßigen Zeilenabtastung
dienenden Laserstrahl, dessen Intensität in Übereinstimmung mit Bildsignalen
moduliert ist, abgetastet, so dass auf dem lichtempfindlichen Element 3 ein
elektrostatisches Latentbild erzeugt wird.
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Das
elektrostatische Latentbild wird durch Drehung des lichtempfindlichen
Elements 3 zu einer Entwicklungsstelle, wo seine Oberfläche einer
Entwicklungseinrichtung 8 gegenüberliegt, befördert, und
das elektrostatische Latentbild wird durch einen Entwicklungszylinder 81,
der mit einem auf eine geeignete Polarität aufgeladenen Entwickler beschichtet
ist, sichtbar gemacht, so dass auf dem lichtempfindlichen Element 3 ein Tonerbild
erzeugt wird. Das auf dem lichtempfindlichen Element 3 vorhandene
Tonerbild wird danach durch eine Übertragungseinrichtung 10 elektrostatisch
auf ein Übertragungs(bildempfangs)material
P übertragen, und
das unfixierte Tonerbild, das sich auf dem Übertragungs(bildempfangs)material
P befindet, wird durch Wärme
und Druck fixiert, und dann wird das Übertragungs(bildempfangs)material
P zu der Außenseite
des Bilderzeugungsgeräts
ausgetragen.
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Der
nicht übertragene
Toner o.dgl., der nach der Übertragung
des Tonerbildes auf das Übertragungs(bildempfangs)material
P auf dem lichtempfindlichen Element 3 zurückgeblieben
ist, erreicht die Stelle, wo das lichtempfindliche Element einer
Reinigungseinrichtung 6 gegenüberliegt, und wird durch Kratzen
oder Reiben mit einem Reinigungselement in Form einer Magnetbürste, Pelzbürste, Reinigungswalze 61 und/oder Reinigungsrakel 62 von
dem lichtempfindlichen Element 3 entfernt. Das elektrostatische
Latentbild, das auf dem lichtempfindlichen Element 3 zurückgeblieben
ist, wird durch Licht, das durch eine Entladungslichtquelle 13 geliefert
wird, gelöscht.
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Wenn
von einer Magnetbürste
als Aufladeelement 5 Gebrauch gemacht wird, wird an der
Oberfläche eines
Zylinders, in dem ein mehrpoliges magnetisches Element oder ein
magnetisches Element aus Ferritmagnet oder Gummimagnet enthalten
ist, eine Magnetbürstenschicht
aus magnetischen Teilchen gebildet.
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Beispiele
für die
magnetischen Teilchen umfassen magnetisches Eisenoxid-(Ferrit-)pulver
wie z.B. Cu-Zn-Fe-O-Teilchen, Magnetitpulver, Harzmaterial, in dem
Ferrit, Magnetit oder anderes magnetisches Material dispergiert
ist, oder bekanntes magnetisches Tonermaterial.
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Wenn
die Pelzbürste
als Aufladeelement 5 angewendet wird, wird auf einem Metallkern
aus einem elektrisch leitenden Element wie z.B. einem Metallmaterial
eine Pelzbürstenschicht,
die elektrisch leitende Fasern enthält, gebildet.
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Die
elektrisch leitenden Fasern bestehen üblicherweise aus Vinylharz-,
PET-, Polystyrol- o.dgl. Harzfasern, in denen Kohlenstoff dispergiert
ist.
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Wenn
von einer elastischen Walze als Aufladeelement 5 Gebrauch
gemacht wird, umfasst das Aufladeelement 5 eine Trägerwelle
und eine Schaumstoffschicht aus Polyurethanschaum o.dgl., die einer
Behandlung zur Erzielung von elektrischer Leitfähigkeit unterzogen worden ist.
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In
jedem Fall wird der Widerstandswert des Aufladeelements 5 unter
Berücksichtigung
der Umgebungsbedingungen, unter denen es angewendet wird, und der
Stehspannung der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements 3, das als aufzuladendes
Bauteil bzw. Element dient, ausgewählt, damit ein hoher Wirkungsgrad
der Aufladung erzielt wird.
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Bei
dem in 14 gezeigten Bilderzeugungsgerät werden
der Aufladeschritt unter Anwendung des Aufladeelements und der Reinigungsschritt
unter Anwendung des Reinigungselements als separate Schritte bereitgestellt.
Es ist ein Vorschlag gemacht worden, bei dem ein Kontaktaufladeelement
angewendet wird, um die Aufladung und die Reinigung bei dem aufzuladenden
Bauteil bzw. Element gleichzeitig zu bewirken.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. HEI-2-064668 ist ein Bilderzeugungsgerät offenbart,
das ein auch als Reinigungselement dienendes Aufladeelement (nachstehend
als RNG-Aufladeelement
bezeichnet) in Form einer Pelzbürste
umfasst, und in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr.
HEI-4-134464 ist
ein Bilderzeugungsgerät
offenbart, das ein RNG-Aufladeelement unter Anwendung einer Magnetbürste umfasst.
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Auch
im Fall der Anwendung so eines Aufladeelements werden die Erzeugung
des elektrostatischen Latentbildes, die Sichtbarmachung auf dem
lichtempfindlichen Element 3 und die Übertragung des Tonerbildes auf
das Übertragungs(bildempfangs)material
durchgeführt
(14). Danach wird der nicht übertragene Toner o.dgl., der
sich auf dem lichtempfindlichen Element 3 befindet, durch
ein RNG-Aufladeelement in Form einer Magnetbürste oder einer Pelzbürste in
der Reinigungseinrichtung 6 entfernt. An die Walze 61 wird
von einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung (nicht gezeigt)
eine hohe Spannung angelegt, damit die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 gleichmäßig aufgeladen
wird. In diesem Fall wird zusätzlich
zu dem RNG-Aufladeelement kein Aufladeelement 5 bereitgestellt.
Der Auflade- und Reinigungsmechanismus ist vom Standpunkt der Ozonfreiheit
und der Verkleinerung des Bilderzeugungsgeräts vorteilhaft.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf ein als Bildträgerelement angewendetes elektrophotographisches lichtempfindliches
Element (lichtempfindliches Element) durchgeführt.
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Eines
der bekannten elektrophotographischen lichtempfindlichen Elemente
ist ein organischer Photoleiter (OPC). In den letzten Jahren sind
als photoleitfähige
Materialien für
ein lichtempfindliches Element verschiedene organische Photoleitermaterialien
entwickelt worden, und im Einzelnen ist ein so genanntes lichtempfindliches
Element mit getrennten Funktionen, das einen geschichteten Aufbau
mit einer Ladungserzeugungsschicht und einer Ladungstransportschicht
hat, schon in handelsüblichen
Kopiergeräten
und Laserdruckern angewendet worden. So ein lichtempfindliches Element
hat jedoch den Nachteil, dass die Beständigkeit verhältnismäßig gering
ist.
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Zu
der Beständigkeit
des lichtempfindlichen Elements gehören Beständigkeit des elektrophotographischen
Verhaltens wie z.B. der Empfindlichkeit, des Restpotenzials oder
der Aufladbarkeit oder Beständigkeit gegen
Bildunschärfe
und mechanische Beständigkeit
gegen Beschädigung
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements durch Schaben, Abrieb und Abkratzen,
und die Beständigkeitseigenschaften
sind bedeutsame Einflussgrößen, die
mit der Lebensdauer des lichtempfindlichen Elements in Verbindung
stehen.
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Was
die Beständigkeitseigenschaften
anbetrifft, zu ist zu denen, die mit dem elektrophotographischen Verhalten
in Verbindung stehen, anzumerken, dass insbesondere die Bildunschärfe durch
eine Verschlechterung der Ladungstransportsubstanz, die in der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements enthalten ist, verursacht wird,
wobei diese Verschlechterung auf aktive Substanzen wie z.B. Ozon
oder NOx, die durch die Koronaaufladeeinrichtung erzeugt werden,
zurückzuführen ist.
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Die
mechanische Beständigkeit
betrifft den physischen Kontakt und das Reiben der lichtempfindlichen Schicht
durch Papier, eine Rakel und/oder ein Reinigungselement (Walze).
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Zur
Verbesserung der Beständigkeit
des elektrophotographischen Verhaltens ist es vorzuziehen, dass eine
Ladungstransportsubstanz verwendet wird, die durch aktive Substanzen
wie z.B. Ozon oder NOx nicht leicht verschlechtert wird, und insbesondere
eine Ladungstransportsubstanz mit einem hohen Oxidationspotenzial
verwendet wird. Zur Verbesserung der mechanischen Beständigkeit
ist es vorzuziehen, dass die Reibung vermindert wird, indem die
Gleitfähigkeit
der Oberfläche
verbessert wird oder die Ablösbarkeit
von der Oberfläche
erhöht
wird, um ein Anschmelzen des Toners zu verhindern, so dass die Oberfläche gegenüber dem
Reiben mit dem Papier und/oder dem Reinigungselement beständig ist.
Es ist folglich bekannt, dass eine Oberflächenschicht ein Gleitmittel
wie z.B. Fluorharzmaterialpulver, Graphitfluorid oder Polyolefinharzpulver enthält.
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Wenn
der Abrieb der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements beträchtlich vermindert wird, wird
jedoch ein absorptionsfähiges
Material, das durch aktive Substanzen wie z.B. Ozon oder NOx erzeugt
wird, an der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements abgeschieden, was zur Folge hat,
dass der Oberflächenwiderstand
derart abnimmt, dass sich die Oberflächenladung seitlich bewegt,
was ein so genanntes "Bildfließen durch
absorptionsfähiges
Material" zur Folge
hat.
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Als
ein anderes lichtempfindliches Element ist ein lichtempfindliches
Element mit amorphem Silicium (lichtempfindliches a-Si-Element) bekannt.
Es ist erwünscht,
dass das photoleitfähige
Material, das die lichtempfindliche Schicht des elektrophotographischen
lichtempfindlichen Elements bildet, die folgenden Eigenschaften
hat: Die Empfindlichkeit ist hoch mit einem hohen S/N-Verhältnis [Photostrom
(Ip)/Dunkelstrom (Id)]; es hat ein Absorptionsspektrum, das an die
Spektraleigenschaften bzw. die Spektralcharakteristik der elektromagnetischen
Wellen, mit denen es bestrahlt wird, angepaßt ist; und das Ansprechen
auf Licht ist schnell mit einem erwünschten Dunkelwiderstandswert.
Im Fall der Anwendung in einem Büro,
bei der für
eine lange Zeit eine große
Zahl von Bilderzeugungsvorgängen
durchgeführt
wird, sind auch die Langzeitstabilität der Bildqualität und der
Bilddichte wichtig.
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Ein
Beispiel für
so ein photoleitfähiges
Material ist amorphes Siliciumhydrid (a-Si:H), das in der Japanischen
Patentanmeldungspublikation Nr. SHO-60-35059, worin es als lichtempfindliches
Element für
ein Bilderzeugungsgerät
angewendet wird, beschrieben ist.
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So
ein lichtempfindliches Element für
das Bilderzeugungsgerät
wird hergestellt, indem ein elektrisch leitendes Trägerelement
auf 50 °C
bis 400 °C
erhitzt wird und auf dem Trägerelement
durch ein Schichtbildungsverfahren wie z.B. ein Vakuumaufdampfungsverfahren,
Zerstäubung,
Ionenplattierung, thermisches CVD-Verfahren (CVD = chemisches Aufdampfen),
Licht-CVD-Verfahren, Plasma-CVD-Verfahren o.dgl. eine photoleitfähige Schicht
aus a-Si gebildet wird. Von diesen Verfahren ist das Plasma-CVD-Verfahren,
bei dem ein gasförmiges
Ausgangsmaterial durch Gleichstrom-, Hochfrequenz- oder Mikrowellen-Glimmentladung
zersetzt wird und auf dem Trägerelement
die aufgeschichtete a-Si-Schicht gebildet wird, praktisch durchgeführt worden.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-54-83746 wird ein lichtempfindliches Element
für ein
Bilderzeugungsgerät
vorgeschlagen, das ein elektrisch leitendes Trägerelement und eine photoleitfähige Schicht
aus halogenatomhaltigem a-Si (a-Si:X) umfasst.
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In
dieser Publikation enthält
das a-Si 1 bis 40 Atom% Halogenatome, wodurch die Wärmebeständighkeit
verbessert wird und elektrische und optische Eigenschaften, die
für eine
photoleitfähige
Schicht des lichtempfindlichen Elements für das Bilderzeugungsgerät geeignet
sind, erzielt werden.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-57-115556 ist offenbart,
dass auf einer photoleitfähigen
Schicht aus amorphem Material, das als Grundmaterial Siliciumatome
enthält,
eine Oberflächensperrschicht
aus einem nicht photoleitfähigen
amorphen Material, das Siliciumatome und Kohlenstoffatome enthält, gebildet
wird, um die elektrischen Eigenschaften, die optischen Eigenschaften
und die Photoleitfähigkeitseigenschaften
wie z.B. den Dunkelwiderstandswert, die Photo- bzw. Lichtempfindlichkeit
und das Lichtansprechvermögen
des photoleitfähigen
Elements mit der durch die aufgeschichtete a-Si-Schicht gebildeten photoleitfähigen Schicht
zu verbessern und die Verwendbarkeit wie z.B. die Feuchtigkeitsbeständigkeit
und die Stabilität
mit der Zeit zu verbessern.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. Sho-60-67951 ist ein lichtempfindliches
Element offenbart, das eine lichtdurchlässige und isolierend Deckschicht
hat, die das amorphe Silicium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Fluor
umfasst, und in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-62-168161
ist die Verwendung eines amorphen Materials, das Siliciumatome, Kohlenstoffatome
und 41 bis 70 Atom% Wasserstoffatome enthält, als Oberflächenschicht
offenbart.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-57-158650 ist ein lichtempfindliches Element
für ein
Bilderzeugungsgerät
offenbart, das durch die Verwendung von a-Si:H, das 10 bis 40 Atom% Wasserstoff
enthält,
als photoleitfähige
Schicht eine hohe Empfindlichkeit und einen hohen Widerstand hat, wobei
das Verhältnis
der Absorptionskoeffizienten der Absorptionspeaks des Infrarotabsorptionsspektrums
bei 2100 cm–1 und
bei 2000 cm–1 0,2
bis 1,7 beträgt.
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Andererseits
ist in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-60-95551
offenbart, dass zur Verbesserung der Bildqualität des a-Si die Temperatur in
der Nachbarschaft der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements bei 30 bis 40 °C gehalten wird, wodurch eine
Verminderung des Oberflächenwiderstands,
die auf eine Adsorption von Feuchtigkeit an der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements, die als Folge der Aufladungs-, Belichtungs-,
Entwicklungs- und Übertragungsvorgänge für die Bilderzeugung
auftritt, zurückzuführen ist,
und das resultierende Bildfließen
verhindert werden.
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Wegen
dieser Entwicklung sind die elektrischen Eigenschaften, die optischen
Eigenschaften und die Photoleitfähigkeitseigenschaften
und die Verwendbarkeit des lichtempfindlichen Elements für das Bilderzeugungsgerät verbessert
worden, so dass die Bildqualität
verbessert worden ist.
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Es
ist bekannt, dass im Inneren so eines lichtempfindlichen Elements
für das
Bilderzeugungsgerät eine
Wärmequelle
bereitgestellt wird, um das Bildfließen unter der Bedingung einer
hohen Feuchtigkeit zu verhindern und zu beseitigen, und im Inneren
des zylindrischen lichtempfindlichen Elements ist üblicherweise
eine flache oder stabförmige
elektrische Heizeinrichtung angeordnet.
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Das
Bilderzeugungsgerät,
bei dem das Kontaktaufladeelement angewendet wird, oder das Bilderzeugungsgerät, bei dem
das Auflade- und Reinigungselement angewendet wird, ist vorteilhaft,
wie vorstehend beschrieben wurde, bringt jedoch die folgenden Probleme
mit sich.
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In
dem Fall, dass ein Aufladeelement (RNG-Aufladeelement) mit einer
Magnetbürste
(d.h. mit magnetischen Teilchen), an die eine Spannung angelegt
wird, angewendet wird, um das aufzuladende Bauteil bzw. Element
(beispielsweise ein lichtempfindliches Element) aufzuladen, ist
die Wahrscheinlichkeit des Austretens der magnetischen Teilchen
ein Problem.
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Dieses
Problem betrifft das Gleichgewicht zwischen der magnetischen Anziehungskraft
zwischen dem magnetischen Element und den magnetischen Teilchen,
die die Magnetbürstenschicht
bilden, der mechanischen Kraft wie z.B. der Reibung, die auf die
Drehung des lichtempfindlichen Elements, das die Form einer Trommel
hat, zurückzuführen ist,
und der Coulombschen Kraft des elektrischen Feldes, das aus der
Potenzialdifferenz zwischen der Magnetbürstenschicht und dem nicht
aufgeladenen Bereich an der Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements resultiert.
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Im
Einzelnen können
sich beispielsweise in dem Fall, dass die Drehungsgeschwindigkeit
des lichtempfindlichen Elements eine Relativgeschwindigkeit relativ
zu dem Aufladeelement ist und die Potenzialdifferenz zwischen dem
angelegten Aufladepotenzial Vp und dem Potenzial der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements vor der Aufladung groß ist, die
magnetischen Teilchen, die die Magnetbürstenschicht bilden, während des
Aufladevorgangs o.dgl. zu der sich drehenden Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements bewegen. Wenn dies vorkommt, nimmt der
Wirkungsgrad der Aufladung ab, was einen nicht beabsichtigten Bilddichteunterschied
zur Folg hat. In der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr.
HEI-06-194928 sind die magnetische Suszeptibilität und die Teilchengröße der magnetischen
Teilchen offenbart, um durch Anwendung eines mehrpoligen magnetischen
Elements eine magnetische Anziehungskraft zu erzielen.
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In
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-63-254462 ist offenbart,
dass SnO2 in dem Harzmaterial der Oberflächenschicht
dispergiert ist, und sind der vorzuziehende Durchmesser des SnO2 und die Oberflächenrauheit der Oberflächenschicht
offenbart. Eine wirksame Kontaktfläche zwischen den magnetischen
Teilchen und dem lichtempfindlichen Element oder die Wirkungen davon
auf den Wirkungsgrad der Aufladung oder auf die Beständigkeit
werden jedoch nicht erkannt.
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Wenn
der Kontakt zwischen dem lichtempfindlichen Element und den magnetischen
Teilchen nicht ausreichend ist, haben sie örtlich keinen Kontakt, was
eine teilweise oder eine weitreichende ungeeignete Aufladung zur
Folge hat.
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Im
Einzelnen nimmt bei dem Bilderzeugungsgerät, bei dem ein lichtempfindliches
Element, das bei schnellem Betrieb eine sehr kurze Betriebsdauer
hat, (beispielsweise ein lichtempfindliches a-Si-Element) angewendet
wird, die Bildqualität
wegen einer Verminderung der magnetischen Teilchen und der ungleichmäßigen Aufladung
ab, so dass eine Wartung oder ein Austausch des Aufladeelements
unvermeidlich ist. Dadurch werden die Wartungskosten erhöht, was
im Gegensatz zu der Tendenz der Wartungsfreiheit steht.
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Zur
Verhinderung einer Abnahme der magnetischen Teilchen könnte man
die Verwendung von magnetischen Teilchen mit einem großen Teilchendurchmesser
in Betracht ziehen, jedoch würden
in diesem Fall die Nicht-Kontaktflächen zwischen den magnetischen
Teilchen und dem lichtempfindlichen Element zunehmen, was wegen
einer ungeeigneten Aufladung nach den Nicht-Kontaktflächen ungleichmäßige Streifen
in dem Bild zur Folge hätte.
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Andere
Verfahren wären
die Anwendung eines Einfangmechanismus oder die Anwendung mehr als eines
Aufladeelements zur schrittweisen Aufladung des lichtempfindlichen
Elements, jedoch sind diese Verfahren im Hinblick auf eine Verkleinerung
und eine Kostensenkung des Bilderzeugungsgeräts nachteilig.
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Wenn
das Kontaktaufladeelement (einschließlich des RNG-Aufladeelements)
eine Pelzbürste
aus elektrisch leitenden Fasern umfasste, würden Größe und Festigkeit der Fasern
Probleme bereiten.
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Die
Fasern, die die Pelzbürste
bilden, haben im Allgemeinen Querschnittsflächen und Längen, die beide viel größer sind
als die der Pixel (Bildelemente) bei der Elektrophotographie, und
die Einsatzdichte der Fasern und der Aufbau der Pelzbürste haben
einen bedeutenden Einfluss auf die Bildqualität.
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Bei
dem System, bei dem die Pelzbürste
angewendet wird, wird die Relativgeschwindigkeit zwischen der Pelzbürste und
dem lichtempfindlichen Element größer gemacht als bei Anwendung
der Magnetbürste,
so dass zur Verbesserung der Bildqualität Schwingung oder Drehung angewendet
wird.
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In
diesem Fall ist jedoch ein schneller Antriebsmechanismus erforderlich,
und die Fasern können
sich lösen
bzw. abgehen, was eine ungeeignete Aufladung zur Folge hätte. Wenn
die Fasern eine kleine Querschnittsfläche haben, verformen sie sich
leicht, so dass sich bei langer Anwendung der Wirkungsgrad der Aufladung
verändert.
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Bei
einem Versuch der Verhinderung so einer Verformung durch Anwendung
dicker Fasern verschlechterte sich die Bildqualität wie im
Fall der großen
magnetischen Teilchen, und außerdem
würde die
Reinigung schwierig sein.
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Wenn
wegen feiner Fehler an der Oberfläche des aufzuladenden Bauteils
bzw. Elements (beispielsweise eines lichtempfindlichen Elements)
ein übermäßiger Strom
fließt,
würden
die Fasern an dieser Stelle verbrennen. An so einer Stelle tritt
immer eine Veränderung
des Kontaktzustands mit dem aufzuladenden Bauteil bzw. Element und
infolgedessen eine ungeeignete Aufladung auf.
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In
dem Fall, dass ein Kontaktaufladeelement (einschließlich eines
RNG-Aufladeelements) eine elastische Walze umfasst, werden die Walze
und/oder das aufzuladende Bauteil bzw. Element wegen Reibung beschädigt, wenn
für eine
Relativgeschwindigkeit zwischen der Walze und dem aufzuladenden
Bauteil bzw. Element (beispielsweise einem lichtempfindlichen Element)
gesorgt wird. Wenn der Kontakt bei einem Versuch der Verbesserung
der Bildqualität
enger gemacht wird, nehmen die Reibung und der Einfluss des Zusammenstoßes mit
den Vorsprüngen
des lichtempfindlichen Elements und/oder mit Verunreinigungen zu.
Wenn dies auftritt, besteht die Tendenz, dass die elastische Walze
und/oder das lichtempfindliche Element beschädigt wird.
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Ferner
ist in der Verweisstelle
US 5
124 757 ein Bilderzeugungsgerät offenbart, das ein Bildträgerelement,
eine Entwicklungseinrichtung und eine Übertragungseinrichtung umfasst.
Das Bilderzeugungsgerät
gemäß diesem
Stand der Technik umfasst ferner eine Auflade- und Reinigungseinrichtung.
Die Auflade- und Reinigungseinrichtung umfasst eine Pelzbürste und
eine Sammelwalze. Folglich wird die Auflade- und Reinigungseinrichtung
bereitgestellt, um den restlichen Toner des Bildträgerelements
zu sammeln, indem er zu der Sammelwalze angezogen und befördert wird.
Die Pelzbürste
sorgt für
Kontakt zwischen den Borsten der Pelzbürste und der Oberfläche des
Bildträgerelements.
Die Borsten nehmen die restlichen Tonerteilchen auf, während sie
sich relativ zu der Oberfläche
des Bildträgerelements
bewegen.
-
Außerdem ist
in der Verweisstelle
US 4 469
435 ein Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik offenbart,
das eine Auflade- und Reinigungseinrichtung, die eine Aufladefunktion
und eine Reinigungsfunktion hat, umfasst. Bei dieser Einrichtung
wird eine Pelz-Oberflächenschicht
angewendet.
-
Schließlich ist
in der Verweisstelle
US 5 587
774 ein weiteres Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik offenbart,
das keine Reinigungseinrichtung enthält. Das heißt, dieses Gerät umfasst
eine Aufladeeinrichtung, die nicht als Reinigungseinrichtung betrieben
werden kann. Diese Einrichtung wird vielmehr zum Lockern und Umverteilen
des Toners angewendet, damit er in der Entwicklungseinrichtung zurückgewonnen werden
kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Es
ist infolgedessen eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Bilderzeugungsgerät
bereitzustellen, mit dem im Wesentlichen kein Ozon erzeugt wird.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät bereitzustellen,
bei dem Aufladung und Reinigung in einem Schritt durchgeführt werden.
-
Die
Aufgabe wird durch ein Bilderzeugungsgerät mit den Merkmalen von Anspruch
1 gelöst.
Weiterentwicklungen sind durch die Unteransprüche definiert.
-
Gemäß einer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Bilderzeugungsgerät mit einem
Bildträgerelement
zum Tragen eines elektrostatischen (Latent)bildes; einer Entwicklungseinrichtung
für die
Entwicklung des auf dem erwähnten
Bildträgerelement
getragenen elektrostatischen (Latent)bildes mit Toner zu einem Tonerbild;
einer Übertragungseinrichtung
zur Übertragung
des Tonerbildes auf ein Übertragungs(bildempfangs)material
und einer Auflade- und Reinigungseinrichtung zur Entfernung von
restlichem Toner von dem erwähnten
Bildträgerelement
nach der Bildübertragung
und zur Aufladung des erwähnten
Bildträgerelements
bereitgestellt; wobei die erwähnte
Auflade- und Reinigungseinrichtung ein drehbares Element enthält, das
einen elektrisch leitenden Schaumstoff hat, der Zellen aufweist,
und eine auf dem erwähnten
elektrisch leitenden Schaumstoff gebildete Schicht aus elektrisch
leitenden Teilchen hat und drehbar ist, während es sich an dem erwähnten Bildträgerelement
mit der dazwischen befindlichen Schicht aus elektrisch leitenden
Teilchen reibt.
-
Diese
und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden bei einer Betrachtung der folgenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
klarer werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Zeichnung eines Bilderzeugungsgeräts gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Schnittzeichnung eines RNG-Aufladeelements gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
3 ist
eine schematische Schnittzeichnung, die den Schichtaufbau eines
elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements veranschaulicht.
-
4 ist
eine schematische Zeichnung eines Beispiels für ein Gerät zur Herstellung eines elektrophotographischen
lichtempfindlichen Elements unter Anwendung von amorphem Silicium,
das durch Glimmentladung unter Anwendung von Hochfrequenz im HF-Band hergestellt
wird.
-
5 ist
eine schematische Zeichnung eines Beispiels für ein Gerät zur Herstellung eines elektrophotographischen
lichtempfindlichen Elements aus amorphem Silicium, das durch Glimmentladung
unter Anwendung von Hochfrequenz im VHF- bzw. UKW-Band hergestellt
wird.
-
6 ist
eine Zeichnung eines Aufbaus um einen Kontaktbereich zwischen dem
RNG-Aufladeelement und dem lichtempfindlichen Element gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
7 ist
eine schematische Zeichnung der Reinigungs- und Aufladewirkung des
RNG-Aufladeelements auf das lichtempfindliche Element gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
8 ist
eine schematische Zeichnung, die die Zurückhaltung der Teilchen durch
das RNG-Aufladeelement für
den Fall zeigt, dass sich die Kontaktoberflächen des RNG-Aufladeelements
und des lichtempfindlichen Elements in derselben Richtung bzw. in
entgegengesetzter Richtung bewegen.
-
9 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Widerstandswert
der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements und dem Wirkungsgrad der Aufladung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
10 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Temperaturabhängigkeit
und der charakteristischen Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers (arbacktail)
der photoleitfähigen Schicht
des lichtempfindlichen Elements mit amorphem Silicium gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
11 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dichte
lokalisierter Zustände (Zustandsdichte
DOS) der photoleitfähigen
Schicht des lichtempfindlichen Elements mit amorphem Silicium und
dem Lichtgedächtnis
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
12 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Dichte
lokalisierter Zustände (Zustandsdichte
DOS) der photoleitfähigen
Schicht des lichtempfindlichen Elements mit amorphem Silicium und
dem Bildfließen
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
13 ist
eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Verhältnis von
Si-H2-Bindung und Si-H-Bindung in der photoleitfähigen Schicht
des lichtempfindlichen Elements mit amorphem Silicium und der Bildrauheit
zeigt.
-
14 ist
eine schematische Zeichnung eines Beispiels für ein herkömmliches Bilderzeugungsgerät.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ein
Bilderzeugungsgerät
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
-
(Ausführungsform 1)
-
1 zeigt
den schematischen Aufbau eines Bilderzeugungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist das Bilderzeugungsgerät ein elektrophotographisches
Kopiergerät,
jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und
sie ist beispielsweise auf einen Laserdrucker, ein Faksimilegerät o.dgl.
anwendbar.
-
Bei
dem Kopiergerät
dieser Ausführungsform
wird als Bildträgerelement
ein elektrophotographisches lichtempfindliches Element 3 in
Form einer Trommel mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit
(Betriebsgeschwindigkeit) in der Richtung des Pfeils X gedreht,
und mit der Oberfläche
des elektrophotographischen lichtempfindlichen Elements 3 wird
ein Auflade- und Reinigungselement (RNG-Aufladeelement) 21 einer
Auflade- und Reinigungseinrichtung 2 in Kontakt gebracht.
-
An
das RNG-Aufladeelement 21 wird von einer Einrichtung zum
Anlegen einer Spannung (nicht gezeigt) eine Gleichspannung (Vdc) oder eine Spannung (Vdc +
Vac), bei der eine Gleichspannung mit einer
Wechselspannung (Vac) überlagert ist, angelegt.
-
Andererseits
emittiert eine Lampe 71 Licht L, das durch eine auf eine
gläserne
Vorlagenträgerplatte 1 aufgelegte
Vorlage G reflektiert wird, so dass mit dem Licht über ein
Spiegelsystem 72 durch eine Abbildungslinse einer Linseneinheit 73 eine
Abbildung durchgeführt
wird, und das Bild wird auf die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 projiziert, so dass auf dem lichtempfindlichen
Element 3 ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird.
-
Danach
wird das elektrostatische Latentbild auf dem sich drehenden lichtempfindlichen
Element 3 zu einer Entwicklungsstelle, wo die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 einer Entwicklungseinrichtung 8 gegenüberliegt,
befördert
und wird durch einen Entwickler, der Toner enthält und auf einem Entwicklungszylinder 81 auf
eine geeignete Polarität
aufgeladen wird, sichtbar gemacht, so dass auf der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 ein Tonerbild erzeugt wird.
Danach wird das auf dem lichtempfindlichen Element 3 befindliche
Tonerbild durch eine Übertragungseinrichtung 10 in
Form einer Walze oder eines Bandes elektrostatisch auf ein Übertragungs(bildempfangs)material
P übertragen,
und dann wird das unfixierte Tonerbild, das sich auf dem Übertragungs(bildempfangs)material
P befindet, durch Wärme
und Druck fixiert, und das Übertragungs(bildempfangs)material
P wird zu der Außenseite
des Bilderzeugungsgeräts
ausgetragen.
-
Nach
der Übertragung
des Tonerbildes auf das Übertragungs(bildempfangs)material
P wird der nicht übertragene
Toner, der auf der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 zurückgeblieben ist, durch ein RNG-Aufladeelement 21 einer
Auflade- und Reinigungseinrichtung 2 davon entfernt.
-
Die
Beschreibung wird in Bezug auf das RNG-Aufladeelement durchgeführt.
-
2 zeigt
schematisch einen Querschnitt des RNG-Aufladeelements 21.
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
hat das RNG-Aufladeelement 21 die Form einer Walze und
umfasst einen Metallkern 21a, eine Schaumstoffschicht 21b und
eine aufgebrachte Teilchenschicht 21c (aus zur Förderung
des Aufladeverhaltens dienenden Feinteilchen), die auf ihre äußere Oberfläche aufgebracht
ist. An das Aufladeelement 21 wird von einer Einrichtung
zum Anlegen einer Spannung (nicht gezeigt) über den Metallkern 21a oder
direkt an die Schaumstoffschicht 21b eine Gleichspannung
Vdc oder eine Spannung Vdc +
Vac, bei der eine Gleichspannung mit einer
Wechsel spannung Vac überlagert ist, angelegt, wodurch
die elektrische Ladung nach dem Kontaktbereich mit der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 direkt in die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements injiziert wird, so dass die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 gleichmäßig elektrisch aufgeladen wird.
-
Der
Metallkern 21a besteht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff
wie z.B. Metall und wird durch einen Fachmann unter Berücksichtigung
der Betriebsgeschwindigkeit und anderer Bedingungen, unter denen er
angewendet wird, zweckmäßig gestaltet.
Die Schaumstoffschicht 21b besteht aus elektrisch leitendem
Material, das einen eingestellten Widerstand hat, und ihr an den äußersten
Bereich angrenzender Teil ist porös. Ihre Porengröße beträgt vom Standpunkt
der Gleichmäßigkeit
des Kontakts vorzugsweise nicht mehr als 500 μm. Die Tiefe der Poren ist derart,
dass Teilchen in den Poren zurückgehalten
werden, und vorzugsweise derart, dass die Poren im Fall der Durchführung der
Reinigung und der Aufladung des aufzuladenden Bauteils bzw. Elements
mit den Aufladungsförderungsteilchen
gefüllt
sind, so dass Porenbereiche und Nicht-Porenbereiche im Wesentlichen
auf gleicher Ebene liegen. Von diesem Standpunkt ist es vorzuziehen,
dass die Porengröße so groß wie oder
größer als
der Radius der Aufladungsförderungsteilchen
ist.
-
Im
Hinblick auf eine Zunahme/Abnahme der Teilchen wie z.B. Tonerteilchen
ist ein geeignetes Fließvermögen an der
Oberfläche
der Schaumstoffschicht 21b vorzuziehen.
-
Im
Einzelnen beträgt
der Durchmesser der Poren der Schaumstoffschicht 21b vorzugsweise
einige μm bis
500 μm.
-
Die
Tiefe der Poren ist vorzugsweise nicht geringer als der Radius der
Teilchen. Wenn die Tiefe zu groß ist,
verschlechtert sich die mechanische Festigkeit oder die Beständigkeit.
Sie beträgt
auch im Hinblick auf das Fließvermögen der
Teilchen vorzugsweise nicht mehr als etwa 2 mm.
-
Das
Reinigungs- und Aufladeelement (RNG-Aufladeelement) 21 kann
den restlichen Toner, der sich auf dem lichtempfindlichen Element
befindet, durch Stauung und Reibung bei der Reinigung aufnehmen,
und die Teilchen wie z.B. Tonerteilchen können durch seine Oberflächenstruktur
zurückgehalten
werden, so dass es unabhängig
von den magnetischen Eigenschaften, der Dielektrizitätskonstante,
dem elektrostatischen Aufladungsverhalten o.dgl. anwendbar ist.
Ferner ist die Bewegungsrichtung des RNG-Aufladeelements 21 nicht beschränkt. Wenn
das RNG-Aufladeelement 21 die Form einer Walze hat, ist
beispielsweise jede Drehungsrichtung anwendbar.
-
Bei
einem Beispiel für
die Herstellung des RNG-Aufladeelements 21 wird EPDM o.dgl.,
worin elektrisch leitendes Material dispergiert ist, auf einem Metallkern 21a formgeschäumt und
zu einer vorgegebenen Abmessung abgerieben, oder das Material kann
zu einem Stapel geformt werden und wird dann auf den Metallkern
aufgewickelt. Beispiele für
das elektrisch leitende Material umfassen Ruß oder Ketjenblack.
-
Die
Dicke, die Gummihärte
o.dgl. der Schaumstoffschicht 21b kann in Übereinstimmung
mit den Bedingungen wie z.B. der Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit
des lichtempfindlichen Elements 3), der Relativgeschwindigkeit
o.dgl., unter denen das Gerät
betrieben wird, zweckmäßig gewählt werden.
-
Wenn
die Härte
der Schaumstoffschicht 21b des RNG-Aufladeelements 21 niedrig
ist, können
eine Beschädigung
des RNG-Aufladeelements 21 an sich und der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3, die auf den Kontakt und
die Reibung mit Teilchen wie z.B. den Tonerteilchen zurückzuführen ist,
verhindert werden. Außerdem
ist unter einer niedrigen Belastung eine große Kontaktspaltbreite anwendbar.
Des weiteren wird im Fall der Anwendung der Spannung mit überlagerter
Wechselspannung das Aufladegeräusch
vermindert.
-
Andererseits
ist eine hohe Härte
der Schaumstoffschicht 21 in Bezug auf die Beständigkeit
gegen Verformung, d.h., die Halt barkeit, vorteilhaft. Außerdem kann
die Festigkeit der Grübchen
und Vorsprünge
gewährleistet
werden, so dass einmal eingefangener Toner zurückgehalten werden kann.
-
Die
Härte der
Schaumstoffschicht 21b wird infolgedessen vorzugsweise
in einem derartigen Bereich eingestellt, dass Teilchen wie z.B.
nicht übertragene
Tonerteilchen, die an der Oberfläche
eingefangen worden sind, zurückgehalten
werden können
und dass keine Verformung o.dgl. eintritt. Außerdem ist in so einem Bereich
eine verhältnismäßig niedrige
Härte vorzuziehen.
-
Im
Einzelnen beträgt
die vorzuziehende Härte
etwa 15 bis 70° (Asker-C-Härte). Wenn
die Spannung, die an das Aufladeelement angelegt wird, eine Wechselspannungskomponente
enthält,
ist ein weiches RNG-Aufladeelement 21 mit einer Asker-C-Härte von
60° oder
darunter vorzuziehen (Japanische Offengelegte Patentanmeldung Nr.
HEI-5-249805, Japanische Patentanmeldungspublikation Nr. HEI-7-101324
usw.). Hinsichtlich der Beständigkeit
sind etwa 20 bis 60° vorzuziehen.
-
Die
Auswahl der Härte
sollte auch unter Berücksichtigung
der Härte
des angewendeten lichtempfindlichen Elements 3 erfolgen.
Im Einzelnen wird sie unter Berücksichtigung
der Betriebsgeschwindigkeit und der gewünschten Betriebsdauer des Bilderzeugungsgeräts ausgewählt.
-
Die
Härte der
Schaumstoffschicht 21b ändert
sich in Abhängigkeit
von dem Gehalt des elektrisch leitenden Materials und von seiner
Zusammensetzung. Außerdem
kann die Härte
durch Einstellung der Bläschen,
der Größe und der
Menge der Poren in der Schaumstoffschicht 21b eingestellt
werden.
-
Die
Schaumstoffschicht 21b hat vorzugsweise einen spezifischen
Widerstand von 1 × 103 bis 1 × 1012 Ωcm,
damit ein hoher Wirkungsgrad der Aufladung aufrechterhalten wird
und auch Ableitungsstellen verhindert werden oder eine Abnahme des
Potenzials entlang der Längsrichtung
des Aufladeelements, die auf feine Effekte an der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 zu rückzuführen ist, verhindert wird.
Im Einzelnen beträgt
der spezifische Widerstand vorzugsweise 1 × 105 bis
1 x 109 Ωcm.
-
Hierbei
wird der Widerstandswert folgendermaßen gemessen: Ein Metallband
mit einer Breite von 1 cm wird um die Oberfläche des zu messenden RNG-Aufladeelements 21 herumgewickelt,
und der Widerstandswert wird unter Anwendung eines von HIOKI, Japan,
erhältlichen
MΩ-Prüfgeräts gemessen,
während 50
bis 1000 V angelegt werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann das RNG-Aufladeelement 21 dieser
Ausführungsform
durch die Oberflächenstruktur
an sich des Aufladeelements die Aufladungsförderungsteilchen, die auf seinen äußersten
Oberflächenbereich
aufgebracht werden, wie nachstehend beschrieben wird, und den nicht übertragenen
Toner, der durch den Reinigungsvorgang von dem lichtempfindliche
Element 3 entfernt wird, zurückhalten, so dass ein Austreten
der Teilchen, das im Fall der Anwendung einer Magnetbürste leicht
eintritt, unterdrückt
wird.
-
Was
den Kontakt mit der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 anbetrifft, so wird im
Gegensatz zu dem Fall der Pelzbürste
ein sehr enger Kontakt erzielt, und infolgedessen kann in Bezug
auf die Reinigungs- und auf die Aufladewirkung eine Ungleichmäßigkeit
vermieden werden.
-
Da
zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen
Element 3 die Teilchen wie z.B. die Aufladungsförderungsteilchen
oder die Tonerteilchen vorhanden sind, ist außerdem das Kontaktverhalten
besser als im Fall der alleinigen Anwendung des RNG-Aufladeelements 21,
so dass eine gleichmäßige Aufladung
erreicht wird. Außerdem
wird die Reibung zwischen dem RNG-Aufladeelement und dem aufzuladenden
Bauteil bzw. Element (dem lichtempfindlichen Element 3)
durch die Fähigkeit
der Teilchen zur Fließbewegung
vermindert, so dass eine Beschädigung
des RNG-Aufladeelements 21 und des lichtempfindlichen Elements 3 unterdrückt werden
kann.
-
Zur
stabilen Einstellung der Breite des Kontaktspalts zwischen dem lichtempfindlichen
Element 3 und dem RNG-Aufladeelement 21 ist es
vorzuziehen, dass durch Walzen, Abstandshalter o.dgl. für einen
vorgegebenen Zwischenraum zwischen dem RNG-Aufladeelement und dem
lichtempfindlichen Element 3 gesorgt wird. Es ist auch
vorzuziehen, dass sich das RNG-Aufladeelement mit einer geeigneten
Relativgeschwindigkeit in der Richtung der Umfangsbewegung (X) dreht,
bewegt und/oder schwingt. Es ist in diesem Fall nicht vorzuziehen,
dass das RNG-Aufladeelement 21 durch das lichtempfindliche
Element 3 angetrieben wird. Das heißt, zur Entfernung des nicht übertragenen
Toners o.dgl. und zur Verhinderung einer ungeeigneten Aufladung,
die einer mikroskopisch feinen Aufrauung der Kontaktstelle zuzuschreiben
ist, wird vorzugsweise für eine
vorgegebene Relativgeschwindigkeit gesorgt.
-
Bei
dieser Ausführungsform
hat das RNG-Aufladeelement 21 die Form einer Walze, auf
die die vorliegende Erfindung jedoch nicht beschränkt ist,
so dass das RNG-Aufladeelement ein Band o.dgl. sein kann.
-
Bei
dieser Ausführungsform
hat das aufzuladende Bauteil bzw. Element (Bildträgerelement)
die Form einer Trommel, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht
darauf beschränkt.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf Teilchen durchgeführt, die bei dieser Ausführungsform
auf die Schaumstoffschicht 21b des Aufladeelements 21 aufgetragen
werden.
-
Das
Auftragen der Aufladungsförderungsteilchen
auf die Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 ist wirksam, um die Gleichmäßigkeit
des Kontakts zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und dem
lichtempfindlichen Element 3 zu verbessern, wodurch die
Aufladereaktion gefördert
und die Gleitfähigkeit
verbessert wird.
-
Die
Teilchen, die auf die Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 aufgetragen werden, können magnetisch
oder nichtmagnetisch sein. Die Teilchengröße der Teilchen wird in Abhängigkeit
von der Größe der Poren
des Schaumstoffs und von der Teilchengröße des verwendeten Toners o.dgl.
zweckmäßig gewählt. Vom Standpunkt
der Bildqualität
wie z.B. des Kontaktverhaltens, der Reinigung, des Aufladungsverhaltens
o.dgl. haben die Teilchen vorzugsweise dieselbe Teilchengröße wie der
Toner, der in dem in dar Entwicklungseinrichtung 8 untergebrachten
Entwickler enthalten ist, oder sie haben eine kleinere Teilchengröße als der
Toner. Die Teilchengröße der Aufladungsförderungsteilchen
kann gleichmäßig sein,
oder es können
Aufladungsförderungsteilchen
mit verschiedenen Teilchengrößen enthalten
sein, um das Fließvermögen zu verbessern.
-
Was
die Teilchengrößen der
Aufladungsförderungsteilchen
und der Tonerteilchen anbetrifft, so werden die Peaks unter Anwendung
eines Laserstrahlbeugungs-Messgeräts zur Messung der Teilchengrößenverteilung
(HEROS, erhältlich
von Nippon Denshi KABUSHIKI KAISHA, Japan), bei dem Teilchen in
dem Bereich von 0,05 μm
bis 200 μm
auf einem logarithmischen Maßstab
in 32 Fraktionen aufgeteilt werden, gemessen, und die mittlere Teilchengröße wird
als 50-%-Mittelwert der Teilchengröße ermittelt. Die mittlere
Teilchengröße der gesamten
Aufladungsförderungsteilchen
kann ermittelt werden, indem nicht weniger als 100 Teilchen willkürlich ausgewählt werden
und unter Anwendung eines Lichtmikroskops oder eines Rasterelektronenmikroskops
die maximale Sehnenlänge
in horizontaler Richtung als mittlere Teilchengröße ermittelt wird.
-
Die
elektrische Leitfähigkeit
der Aufladungsförderungsteilchen
wird vorzugsweise ähnlich
wie bei der Schaumstoffschicht 21b eingestellt, und zu
diesem Zweck kann von ZnO Gebrauch gemacht werden. Die Teilchen
können
Tonerteilchen sein, die als Einkomponentenentwickler verwendet werden,
oder Tonerträgerteilchen
sein, die bei einem Zweikomponentenentwickler verwendet werden,
oder können
ferner nicht übertragene
Tonerteilchen sein, die im Reinigungsschritt eingefangen worden
sind.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, kann durch Anwendung des porösen RNG-Aufladeelements 21, das
einen eingestellten Wider stand und einen Aufbau gemäß der vorliegenden
Erfindung hat, und der Aufladungsförderungsteilchen, die auf seine
Oberfläche
aufgetragen sind, der mikroskopisch feine Kontakt zwischen dem RNG-Aufladeelement 21,
das die Aufladungsförderungsteilchen
enthält,
und dem lichtempfindlichen Element 3 optimiert werden,
so dass eine Verschlechterung der Bildqualität, die einer ungeeigneten Aufladung
zuzuschreiben ist, vermieden werden kann.
-
In
dem Bilderzeugungsgerät,
bei dem von einer Vorbelichtung Gebrauch gemacht wird und insbesondere
ein lichtempfindliches Element mit amorphem Silicium (ein lichtempfindliches
a-Si-Element) angewendet wird, fließt von dem RNG-Aufladeelement 21,
an das die Spannung angelegt wird, zu dem lichtempfindlichen Element 3 ein
starker Strom mit einer Stromdichte von z.B. einigen 10 μA/cm2 (Gesamtstrom: einige 100 μA). Zu dieser
Zeit ist in dem Kontaktspalt zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und
dem lichtempfindlichen Element 3 die Kontaktfläche zwischen
dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen Element 3 groß, so dass
die mikroskopisch feine Bewegung der Ladung glatt ist. Außerdem werden
die Teilchen wegen des Vorhandenseins der Rauheit an der Oberfläche des
RNG-Aufladeelements 21 in dem Kontaktspalt gerührt, so dass
eine Ungleichmäßigkeit
der Aufladung verhindert werden kann.
-
Die
Aufladungsförderungsteilchen,
die auf die Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 aufgetragen sind, werden durch
die mechanisch raue Struktur des RNG-Aufladeelements 21 zurückgehalten,
so dass ein Austreten der Teilchen, das auf eine Bewegung der Teilchen
zu der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 zurückzuführen ist, verhindert wird,
während
die elektrische Ladung aufrechterhalten wird.
-
Außerdem nimmt
die Wahrscheinlichkeit einer mechanischen Beschädigung der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 und/oder des RNG-Aufladeelements 21 ab,
so dass der erforderliche Wartungsbetrieb vermindert und die Betriebsdauer
des Bilderzeugungsgeräts
verlängert
wird.
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Durch
Anwendung eines Mechanismus für
die Entfernung oder Zuführung
von Aufladungsförderungsteilchen
kann der Zeitraum zwischen den Wartungsvorgängen für den Austausch der Teilchen
sogar derart verlängert
werden, dass kein Wartungsbetrieb notwendig ist.
-
Außerdem kann
ein größerer Spielraum
für eine
Modifizierung der Gestaltung des Bilderzeugungsgeräts wie z.B.
eine Modifizierung der Betriebsgeschwindigkeit, der Aufladung der
Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements o.dgl. oder eine Modifizierung der
Beständigkeit
des lichtempfindlichen Elements eingeräumt werden.
-
Die
Beschreibung wird in Bezug auf das elektrophotographische lichtempfindliche
Element 3 im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt.
-
Das
als Bildträgerelement
(aufzuladendes Bauteil bzw. Element) dienende lichtempfindliche
Element 3, das durch das RNG-Aufladeelement 21 gemäß der vorliegenden
Erfindung aufzuladen ist, kann ein herkömmliches lichtempfindliches
Element oder vorzugsweise ein lichtempfindliche Element, wie es
nachstehend beschrieben wird, sein.
-
Der
Widerstandswert der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements 3 wird derart eingestellt,
dass geeignete Eigenschaften aufrechterhalten werden können.
-
9 zeigt
eine Beziehung zwischen dem Widerstand der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements 3 und der Aufladbarkeit,
der Fähigkeit
zur Beibehaltung des Potenzials und der Stehspannung des lichtempfindlichen
Elements 3 mit der Oberflächenschicht.
-
Der
Widerstandswert der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements 3 wird unter Anwendung
eines MΩ-Prüfgeräts (erhältlich von
HIOKI, Japan) gemessen, während
eine Spannung von 250 V bis 1 kV angelegt wird. Wie in 9 gezeigt
ist, ist es vom Standpunkt der Erzielung eines guten elektrischen
Verhaltens wie z.B. der Fähigkeit
zur Beibehaltung der Ladung oder des Wirkungsgrades der Aufladung
des lichtempfindlichen Elements 3 und der Verhinderung
der Nadelloch- bzw. Defektableitung, die eine Beschädigung der
Oberflächenschicht
durch die Spannung verursacht, vorzuziehen, dass der spezifische
Widerstand 1 × 1010 bis 5 × 1015 Ωcm beträgt. Er beträgt insbesondere
1 × 1012 bis 1 × 1014 Ωcm.
-
Es
ist gefunden worden, dass zusätzlich
zu den vorstehend angegebenen Bedingungen, wenn das lichtempfindliche
Element 3 eine niedrige Temperaturabhängigkeit und eine hohe Beständigkeit
der Oberfläche hat,
eine stabile Bilderzeugung für
eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
-
Ein
anderes Mittel zur Lösung
des vorstehend beschriebenen Problems ist die Bereitstellung einer Oberflächenschicht
aus elektrisch leitenden Feinteilchen, die in einem als Bindemittel
dienenden Harzmaterial dispergiert sind, wobei die elektrische Ladung
von dem RNG-Aufladeelement 21 direkt in das Elektronenniveau
der (äußersten)
Oberflächenschicht
injiziert wird, wodurch stabil sehr gute Bilder ezielt werden können.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf den als lichtempfindliches Element 3 dienenden
organischen Photoleiter (OPC) durchgeführt.
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3 ist
eine schematische Zeichnung des Schichtaufbaus eines lichtempfindlichen
Elements für
ein Bilderzeugungsgerät
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3(f) zeigt ein Beispiel für ein lichtempfindliches
OPC-Element für ein Bilderzeugungsgerät. Bei dieser
Ausführungsform
umfasst das lichtempfindliche OPC-Element 3, das die Form
einer Trommel hat, ein Trägerelement 31 und
eine lichtempfindliche Schicht (Licht empfangende Schicht) 32.
Die lichtempfindliche Schicht 32 enthält eine photoleitfähige Schicht 33,
die eine Ladungserzeugungsschicht 37 und eine Ladungstransportschicht 38 hat,
und nötigenfalls
eine Oberflächenschutzschicht
oder eine Oberflächenschicht 34', und zwischen
dem Trägerelement 31 und
der Ladungserzeugungsschicht 37 ist eine Zwischenschicht 35' angeordnet.
-
Bei
dem lichtempfindlichen OPC-Element empfangen die photoleitfähige Schicht 33,
die gewünschtenfalls
angewendete Zwischenschicht 35' und die Oberflächenschicht 34' wirksam die
Ladungsinjektion aus dem Aufladeelement 21 und halten die
elektrische Ladung wirksam zurück.
Die Erfinder haben gefunden, dass die Oberflächenschicht 34' vorzugsweise
ein Harzmaterial mit hohem Widerstand wie z.B. eine Mischung von Polyester-Harzmaterial
mit hohem Schmelzpunkt und gehärtetem
Harzmaterial, in der Ladungsfesthalteteilchen wie z.B. Metalloxidteilchen,
beispielsweise SnO2-Teilchen, dispergiert
sind, umfasst, da in diesem Fall die vorstehend beschriebenen Bedingungen
als Folge eines Synergismus der einzelnen Eigenschaften erfüllt sind.
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Es
werden Beispiele für
die Harzmaterialien für
die Oberflächenschicht 34', die photoleitfähige Schicht 33,
die Ladungstransportschicht 38 und die Ladungserzeugungsschicht 37 angegeben.
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Der
Polyester ist ein gebundenes Polymer von Säurekomponente und Alkohol und
ist ein Polymer, das durch Kondensation von Dicarbonsäure und
Glykol oder durch Kondensation der Hydroxylgruppe von Hydroxybenzoesäure und
einer carboxylgruppenhaltigen chemischen Verbindung erhalten wird.
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Die
Säurekomponente
kann eine aromatische Dicarbonsäure
wie z.B. Terephthalsäure,
Isophthalsäure
oder Naphthalindicarbonsäure,
eine aliphatische Dicarbonsäure
wie z.B. Bernsteinsäure,
Adipinsäure
oder Sebacinsäure,
eine alicyclische Dicarbonsäure
wie z.B. Hexahydroterephthalsäure
oder eine Hydroxycarbonsäure
wie z.B. Hydroxyethoxybenzoesäure
o.dgl. sein.
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Die
Glykolkomponente kann Ethylenglykol, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol,
Hexamethylenglykol, Cyclohexandimethylol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol
o.dgl. sein.
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Eine
multifunktionelle Verbindung wie z.B. Pentaerythrit, Polymethylolpropan,
Pyromellithsäure
und esterbildende Derivate davon können copolymerisiert werden,
solange das Polyester-Harzmaterial
im Wesentlichen linear ist.
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Das
Polyester-Harzmaterial kann ein Polyester-Harzmaterial mit hohem
Schmelzpunkt sein. Das Polyester-Harzmaterial mit hohem Schmelzpunkt
kann o-Chlorphenol-Harzmaterial sein, das bei 36 °C eine Grenzviskosität von nicht
weniger als 0,4 dl/g, vorzugsweise nicht weniger als 0,5 dl/g und
insbesondere nicht weniger als 0,65 dl/g hat. Wenn die Viskosität jedoch
zu hoch ist, wird die Verarbeitbarkeit schlechter, ist die Reaktion
nicht ausreichend und werden nicht leicht zufriedenstellende Eigenschaften
erzielt, so dass die Grenzviskosität vorzugsweise nicht mehr als
1,0 dl/g beträgt.
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Die
vorzuziehenden Polyester-Harzmaterialien mit hohem Schmelzpunkt
umfassen bei dieser Ausführungsform
Polyalkylenterephthalat-Harzmaterialien. Das Polyalkylenterephthalat-Harzmaterial
enthält
hauptsächlich
Terephthalsäure
als Säurekomponente
und Alkylenglykol als Glykolkomponente.
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Speziellere
Beispiele umfassen Polyethylenterephthalat (PET), das hauptsächlich Terephthalsäurekomponente
und Ethylenglykolkomponente enthält,
Polybutylenterephthalat (PBT), das hauptsächlich Terephthalsäurekomponente
und 1,4-Tetramethylenglykolkomponente (1,4-Butylenglykolkomponente)
enthält,
und Polycyclohexyldimethylenterephthalat (PCT), das hauptsächlich Terephthalsäurekomponente
und Cyclohexandimethylolkomponente enthält, o.dgl.
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Andere
Beispiele für
das hochmolekulare Polyester-Harzmaterial umfassen Polyalkylennaphthalat-Harz.
Das Polyalkylennaphthalat-Harzmaterial
enthält
hauptsächlich
Naphthalindicarbonsäure
als Säurekomponente
und Alkylenglykol als Glykolkomponente, und ein spezielles Beispiel
dafür ist
Polyethylennaphthalat (PEN), das hauptsächlich eine Naphthalindicarbonsäure und
eine Ethylenglykolkomponente enthält.
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Der
Polyester mit hohem Schmelzpunkt hat vorzugsweise einen Schmelzpunkt
von nicht weniger als 160 °C
und insbesondere nicht weniger als 200 °C. Anstelle des Polyester-Harzmaterials
ist Acrylharzmaterial verwendbar.
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Die
verwendbaren Bindemittel umfassen 2-funktionelles Acrylharz, 6-funktionelles
Acrylharz, Phosphazen o.dgl.
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Diese
Harzmaterialien haben eine verhältnismäßig hohe
Kristallinität,
und die Verhakung der Ketten des gehärteten Harzpolymers und der
Ketten des Polymers mit hohem Schmelzpunkt ist dicht und gleichmäßig, so
dass eine Oberflächenschicht
mit hoher Beständigkeit
erzielt werden kann.
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Im
Fall eines Polyester-Harzmaterials mit niedrigem Schmelzpunkt ist
die Kristallinität
niedrig, so dass der Verhakungsgrad nicht gleichmäßig ist,
was zur Folge hat, dass die Haltbarkeit niedrig ist.
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Die
Injektionsaufladbarkeit wird verbessert, indem für die Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen OPC-Elements ein Material verwendet wird,
in dem eine Ladungsrückhaltungssubstanz
wie z.B. SnO2 dispergiert ist. Die Ladungsrückhaltungssubstanz
wird vorzugsweise in Bezug auf den Widerstandswert und den Wirkungsgrad
der Aufladung gesteuert, indem die dispergierte Menge der Substanz
eingestellt wird.
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Es
ist auch wirksam, ein Fluorharzmaterial zu dispergieren, wodurch
die Oberflächenenergie
der Oberfläche
des lichtempfindlichen OPC-Elements vermindert wird, so dass das
Reinigungsverhalten des lichtempfindlichen OPC-Elements verbessert
wird. Das zuzusetzende Fluorharzmaterial können Polytetrafluorethylenteilchen
(PTFE-Teilchen) (Teflon, Handelsname) sein. Die Teilchengröße der Teflonteilchen
kann vom Fachmann unter Berücksichtigung
der leichten Dispergierbarkeit, des elektrischen Verhaltens wie
z.B. Aufladbarkeit, Bildqualität,
Beständigkeit
o.dgl. zweckmäßig gewählt. Bei
dieser Ausführungsform
betrug die Teilchengröße etwa
0,5 μm,
und die Ergebnisse waren gut.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf den Fall durchgeführt, dass ein lichtempfindliches
Element mit amorphem Silicium (ein lichtempfindliches a-Si-Element)
angewendet wird.
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Das
lichtempfindliche a-Si-Element kann ein bekanntes sein, das ein
Trägerelement 31 und
eine lichtempfindliche Schicht 32, die eine photoleitfähige Schicht 33 aus
nicht einkristallinem Material mit Siliciumatomen als Grundmaterial
enthält,
umfasst, kann jedoch verbesserte Eigenschaften haben.
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Das
lichtempfindliche a-Si-Element, das die verbesserten Eigenschaften
hat, umfasst eine photoleitfähige
Schicht 33 aus a-Si, das 10 bis 30 Atom% Wasserstoff enthält; die
charakteristische Energie der Exponentialfunktion (urbacktail) des
a-Si-Lichtabsorptionsspektrums unterhalb der Bandlücke beträgt 50 bis
60 meV, und die Dichte lokalisierter Zustände beträgt 1 × 1014 bis
1 × 1016 cm–3
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So
ein a-Si zeigt eine gute Temperaturabhängigkeit der Aufladbarkeit
und ist in Bezug auf die elektrischen und die optischen Eigenschaften,
die Photoleitfähigkeitseigenschaften,
die Bildqualität,
die Beständigkeit
und Verhalten gegenüber
den Umgebungsbedingungen bei der Anwendung sehr gut.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf die photoleitfähige Schicht 33 aus
dem a-Si für
das Bilderzeugungsgerät
durchgeführt. 3(a) bis (e) zeigen schematisch ein Beispiel
für den
Schichtaufbau des lichtempfindlichen a-Si-Elements für ein Bilderzeugungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Wie
in 3(a) gezeigt ist, umfasst bei dieser
Ausführungsform
das lichtempfindliche a-Si-Element 3 in Form einer Trommel
ein Trägerelement 31 und
eine darauf befindliche lichtempfindliche Schicht 32. Die
lichtempfindliche Schicht 32 umfasst als photoleitfähige Schicht 33,
die Photoleitfähigkeit
zeigt, ein amorphes Siliciumhydrid (a-Si:H) oder halogenatomhaltiges
a-Si (a-Si:X) (nachstehend zusammen als a-Si:H, X bezeichnet).
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3(b) zeigt ein anderes Beispiel für den Schichtaufbau,
wobei das lichtempfindliche a-Si-Element 3 eine auf dem
Trägerelement 31 befindliche
lichtempfindliche Schicht 32 hat, die eine photoleitfähige Schicht 33 aus
a-Si:H, X und eine Oberflächenschicht 34 aus
amorphem Silicium umfasst.
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3(c) zeigt ein anderes Beispiel für den Schichtaufbau,
wobei das lichtempfindliche a-Si-Element 3 ein Trägerelement 31 und
eine darauf befindliche lichtempfindliche Schicht 32 hat,
die eine photoleitfähige Schicht 33 aus
a-Si:H, X, eine Oberflächenschicht 34 aus
amorphem Silicium und eine Ladungsinjektionssperrschicht 35 aus
amorphem Silicium umfasst.
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3(d) und (e) zeigen andere Beispiele für den Schichtaufbau,
wobei das lichtempfindliche a-Si-Element 3 ein Trägerelement 31 und
eine darauf befindliche lichtempfindliche Schicht 32 hat,
die eine photoleitfähige
Schicht 33, die eine Ladungserzeugungsschicht 37 aus
a-Si:H, X und eine Ladungstransportschicht 38 enthält, und
eine Oberflächenschicht 34 aus
amorphem Silicium sowie im Fall von 3(e) eine
Ladungsinjektionssperrschicht 35 aus amorphem Silicium
umfasst.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf jede der Schichten, die das lichtempfindliche
a-Si-Element bilden, durchgeführt.
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Das
Trägerelement 31 des
lichtempfindlichen a-Si-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung
kann elektrisch leitend oder isolierend sein.
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Das
Material des elektrisch leitenden Trägerelements kann ein Metall
wie z. B. Al, Cr, Mo, Au, In, Nb, Te, V, Ti, Pt, Pd oder Fe oder
eine Legierung davon, beispielsweise Edelstahl sein.
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Das
Trägerelement
kann aus einer Folie aus Kunstharzmaterial wie z.B. Polyester, Polyethylen,
Polycarbonat, Celluloseacetat, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol,
Polyamid o.dgl. oder aus einem elektrisch isolierenden Trägerelement
wie z.B. einer Folie, Glas, keramischem Werkstoff o.dgl., wobei
die der lichtempfindlichen Schicht zugewandte Seite des Trägerelement
einer Behandlung zur Erzielung von elektrischer Leitfähigkeit
unterzogen worden ist, bestehen.
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Die
Oberfläche
des Trägerelements 31 kann
glatt oder rau sein, und das Trägerelement 31 kann
die Form eines Zylinders, einer Platte oder eines endlosen Bandes
o.dgl. haben; bei dieser Ausführungsform
hat es die Form einer Trommel. Seine Dicke wird derart festgelegt,
dass ein geeignetes lichtempfindliches Element für das Bilderzeugungsgerät bereitgestellt
wird, jedoch beträgt
die Dicke wegen der einfachen Herstellung und der mechanischen Festigkeit
im Allgemeinen nicht weniger als 10 μm.
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Zur
wirksamen Vermeidung von Bildfehlern, die auf ein Interferenzstreifenmuster,
das in dem sichtbar gemachten Bild (Tonerbild) auftreten kann, zurückzuführen sind,
kann die Oberfläche
des Trägerelements 31 vor
allem in dem Fall, dass die Bildaufzeichnung bei dem lichtempfindlichen
Element unter Anwendung von kohärentem
Licht wie z.B. einem Laserstrahl bewirkt wird, rau sein, solange
im Wesentlichen keine Verminderung der durch Licht erzeugten Ladungsträger eintritt.
Die Rauheit kann durch ein bekanntes Verfahren, das beispielsweise
in der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-60-168156,
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-60-178457,
der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-60-225854
oder der Japanischen Offengelegten Patentanmeldung Nr. SHO-61-231561
offenbart ist, erzielt werden.
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Bei
einem anderen Verfahren zur wirksameren Vermeidung der Bildfehler,
die auf das Interferenzstreifenmuster zurückzuführen sind, kann innerhalb oder
unterhalb der lichtempfindlichen Schicht 32 eine Interferenzverhinderungsschicht
oder -zone wie z.B. eine Licht absorbierende Schicht bereitgestellt
werden. Die Rauheit kann alternativ durch Rissigmachen der Oberfläche des
Trägerelements 31 an
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements erzielt werden. Risse können durch
Verwendung eines Schleifmittels oder durch Ätzen unter Anwendung einer
chemischen Reaktion oder Trockenätzen,
Zerstäubung
o.dgl. in Plasma erzielt werden. Die Größe und die Tiefe der Risse
bzw. Fehler sind ausreichend, wenn im Wesentlichen keine Verminderung
der durch Licht erzeugten Ladungsträger eintritt.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf die photoleitfähige Schicht 33 des
lichtempfindlichen a-Si-Elements durchgeführt.
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Die
Schichtparameter der photoleitfähigen
Schicht 33, die einen Teil der lichtempfindlichen Schicht 32 auf
dem Trägerelement 31 oder
auf einer auf dem Trägerelement 31 befindlichen
Grundierschicht bildet, werden bei dem Vakuumaufdampfungs-Schichtbildungsverfahren
festgelegt, damit die gewünschten
Eigenschaften erzielt werden.
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Die
photoleitfähige
Schicht kann im Einzelnen durch ein Dünnschicht-Aufschichtungsverfahren
wie z.B. Glimmentladungsverfahren (Niederfrequenz-CVD-Verfahren,
Hochfrequenz-CVD-Verfahren, Mikrowellen-CVD-Verfahren oder anderes
Wechselstromentladungs-CVD-Verfahren
oder Gleichstromentladungs-CVD-Verfahren), Zerstäubungsverfahren, Vakuumaufdampfungsverfahren,
Ionenplattierverfahren, Licht-CVD-Verfahren, thermisches CVD-Verfahren
o.dgl. hergestellt werden.
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Die
Auswahl kann unter Berücksichtigung
der Herstellungsbedingungen, der Kosten, des Herstellungsmaßstabs und
der Eigenschaften, die das lichtempfindliche Element für das Bilderzeugungsgerät haben muss,
durchgeführt
werden, und im Hinblick darauf, dass die Steuerung der Bedingungen
bei der Herstellung des lichtempfindlichen Elements für das Bilderzeugungsgerät verhältnismäßig einfach
ist, ist ein Glimmentladungsverfahren und insbesondere eines, bei
dem eine Spannungsquellenfrequenz im Bereich des HF-Bandes, Mikrowellen-
bzw. μW-Bandes
oder VHF- bzw. UKW-Bandes
angewendet wird (Hochfrequenz-Glimmentladungsverfahren), zu bevorzugen.
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Bei
der Bildung der photoleitfähigen
Schicht 33 durch das Glimmentladungsverfahren werden gasförmiges Ausgangsmaterial
für die
Zuführung
von Siliciumatomen (Si), gasförmiges
Aus gangsmaterial für
die Zuführung
von Wasserstoffatomen (H) und/oder gasförmiges Ausgangsmaterial für die Zuführung von
Halogenatomen (X) in gewünschten
Gaszuständen
in einen Reaktionsbehälter,
dessen Innendruck vermindert werden kann, eingeführt, und in dem Reaktionsbehälter wird
eine Glimmentladung hervorgerufen, so dass auf einem darin angeordneten
Trägerelement 31 eine
Schicht aus a-Si:H, X gebildet wird.
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Um
freie Valenzen der Siliciumatome abzusättigen, wodurch die Schichtqualität verbessert
wird und insbesondere die Photoleitfähigkeit und die Ladungsrückhaltung
verbessert werden, ist es vorzuziehen, dass die photoleitfähige Schicht 33 Wasserstoffatome
und/oder Halogenatome enthält,
und es ist erwünscht,
dass der Gehalt der Wasserstoffatome, der Gehalt der Halogenatome
oder die Summe des Gehalts der Wasserstoffatome und der Halogenatome
10 bis 30 Atom% und vorzugsweise 15 bis 25 Atom% der Summe des Gehalts
der Siliciumatome, der Wasserstoffatome und/oder der Halogenatome
beträgt.
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Um
die Steuerung des Anteils, in dem die Wasserstoffatome in die photoleitfähige Schicht 33 eingeführt werden,
zur Erzielung des Schichtbildungsvermögens noch einfacher zu machen,
können
eine gewünschte
Menge von H2 und/oder He oder einer gasförmigen chemischen
Siliciumverbindung, die Wasserstoffatome enthält, vermischt werden. Die Gase
können
in Form einer Mischung eingeführt
werden.
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Beispiele
für das
gasförmige
Ausgangsmaterial für
die Zuführung
von Halogenatomen, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar
ist, sind vorzugsweise chemische Halogenverbindungen, die gasförmig oder
vergasbar sind, wie z.B. Halogengase, z.B. Fluorgas (F2),
vergasbare Halogenide, Interhalogenverbindungen und halogensubstituierte
Silanderivate. Andere Beispiele sind Siliciumhydridverbindungen,
die Siliciumatome und Halogenatome enthalten und die im gasförmigen Zustand
sind oder vergast werden können.
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Beispiele
für chemische
Halogenverbindungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbar
sind, sind Interhalogenverbindungen wie z.B. BrF, ClF, ClF3, BrF3, BrF5, IF3 und IF7. Die chemischen Siliciumverbindungen, die
Halogenatome enthalten, d.h. die halogenatomsubstituierten Silanderivate,
sind vorzugsweise Siliciumfluoride wie z.B. SiF4,
Si2F6 o.dgl.
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Zur
Steuerung der Menge der Wasserstoffatome und/oder der Halogenatome,
die in der photoleitfähigen
Schicht 33 enthalten sind, werden die Temperatur des Trägerelements 31,
die Mengen, in der die Ausgangsmaterialien, die verwendet werden,
um die Wasserstoffatome und/oder die Halogenatome zuzuführen, in
den Reaktionsbehälter
eingeführt
werden, die elektrische Entladungsleistung o.dgl. eingestellt.
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Die
photoleitfähige
Schicht 33 enthält
bei dieser Ausführungsform
vorzugsweise gewünschtenfalls Atome
zur Steuerung der Leitfähigkeit.
Die Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit können in der photoleitfähigen Schicht 33 gleichmäßig verteilt
sein oder können
in der Richtung der Schichtdicke teilweise ungleichmäßig verteilt
sein.
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Die
Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit
können
beispielsweise so genannte Fremdatome sein, wie sie auf dem Halbleiterfachgebiet
bekannt sind, und können
p-Typ-Atome der Gruppe IIIb des Periodensystems (Atome der Gruppe
IIIb) oder n-Typ-Atome der Gruppe Vb des Periodensystems (Atome
der Gruppe Vb) sein. Beispiele für
Atome der Gruppe IIIb sind Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb)
und Bismut (Bi), und von ihnen sind P und As vorzuziehen.
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Der
Gehalt der Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit, die in der photoleitfähigen Schicht 33 enthalten sind,
beträgt
vorzugsweise 1 × 10–2 bis
1 × 104 Atom-ppm, insbesondere 5 × 10–2 bis
5 × 103 Atom-ppm und vor allem 1 × 10–1 bis
1 × 103 Atom-ppm.
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Die
Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit,
beispielsweise Atome der Gruppe IIIb oder Atome der Gruppe Vb, werden
bei dem Schichtbildungsvorgang eingeführt, indem das Ausgangsmaterial
für die
Einführung
von Atomen der Gruppe IIIb oder das Ausgangsmaterial für die Einführung von
Atomen der Gruppe Vb im gasförmigen
Zustand zusammen mit den anderen Gasen für die Bildung der photoleitfähigen Schicht 33 eingeführt wird.
Die Ausgangsmaterialien für
die Einführung
von Atomen der Gruppe IIIb und für
die Einführung von
Atomen der Gruppe Vb sind unter den normalen Temperatur- und Druckbedingungen
im gasförmigen
Zustand oder sind unter den Schichtbildungsbedingungen leicht vergasbar.
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Beispiele
für das
Ausgangsmaterial für
die Einführung
von Atomen der Gruppe IIIb sind Borhydride (Borane) wie z.B. B2H6, B4H10, B5H9,
B5H11, B6H10, B6H12 und B6H14 und Borhalogenide wie z.B. BF3,
BCl3 und BBr3. Andere
Beispiele sind AlCl3, GaCl3,
Ga(CH3)3, InCl3 und TlCl3.
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Das
vorzuziehende Ausgangsmaterial für
die Einführung
von Atomen der Gruppe Vb sind für
die Einführung
von Phosphoratomen Phosphorhydride (Phosphane) wie z.B. PH3 und P2H4 oder Phosphorhalogenide wie z.B. PH4I, PF3, PF5, PCl3, PCl5, PBr3, PBr5 und PI3. Andere
Beispiele, die als Ausgangsmaterial für die Einführung von Atomen der Gruppe
Vb verwendbar sind, sind AsH3, AsF3, AsCl3, AsBr3, AsF5, SbH3, SbF3, SbF5, SbCl3, SbCl5, BiH3, BiCl3 und BiBr3.
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Das
Ausgangsmaterial für
die Einführung
von Atomen zur Steuerung der Leitfähigkeit kann mit H2 und/oder
He verdünnt
werden.
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Die
photoleitfähige
Schicht 33 kann bei dieser Ausführungsform Kohlenstoffatome
und/oder Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome enthalten. Der
Gehalt der Kohlenstoffatome und/oder der Sauerstoffatome und/oder
der Stickstoffatome beträgt
vorzugsweise 1 × 10–5 bis
10 Atom%, insbesondere 1 × 10–4 bis
8 Atom% und vor allem 1 × 10–3 bis
5 Atom% der Summe des Gehalts der Siliciumatome, der Kohlenstoffatome, der
Sauerstoffatome und der Stickstoffatome. Die Kohlenstoffatome und/oder
die Sauerstoffatome und/oder die Stickstoffatome können in
der photoleitfähigen
Schicht gleichmäßig verteilt
sein oder können
in der Richtung der Schichtdicke der photoleitfähigen Schicht teilweise ungleichmäßig verteilt
sein.
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Die
Schichtdicke der photoleitfähigen
Schicht 33 gemäß dieser
Ausführungsform
wird vom Standpunkt des elektrophotographischen Verhaltens und der
Kosten festgelegt, beträgt
jedoch vorzugsweise 20 bis 50 μm, insbesondere
23 bis 45 μm
und vor allem 25 bis 40 μm.
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Die
Temperatur des Trägerelements 31 für die Bildung
der photoleitfähigen
Schicht auf dem Trägerelement
wird in Übereinstimmung
mit der Schichtgestaltung zweckmäßig festgelegt,
jedoch werden normalerweise 200 bis 350 °C, insbesondere 230 bis 330 °C und vor
allem 250 bis 310 °C
bevorzugt.
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Die
Temperatur des Trägerelements,
der Gasdruck o.dgl. bei der Bildung der photoleitfähigen Schicht 33 werden
nicht unabhängig
festgelegt, sondern werden unter Berücksichtigung einer organischen
Wechselbeziehung zweckmäßig festgelegt.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf die Oberflächenschicht 34 des
lichtempfindlichen a-Si-Elements durchgeführt.
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Die
Oberflächenschicht 34 aus
dem amorphen Silicium wird auf der photoleitfähigen Schicht 33 gebildet,
die in der vorstehend beschriebenen Weise auf dem Trägerelement 31 gebildet
worden ist. Die Oberflächenschicht 34 hat
eine freie Oberfläche,
um hauptsächlich
für Feuchtebeständigkeit,
ein gutes Verhalten bei der kontinuierlichen Anwendung, Durchschlagfestigkeit,
ein gutes Temperaturverhalten, ein gutes Verhalten gegenüber Umgebungseinflüssen und
Beständigkeit
zu sorgen.
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Das
Material der Oberflächenschicht 34 ist
ein amorphes Siliciummaterial wie z.B. amorphes Silicium (a-SiC:H,
X), das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X) und Kohlenstoffatome enthält, amorphes Silicium
(a-SiO:H, X), das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome (X)
und Sauerstoffatome enthält, amorphes
Silicium (a-SiN:H, X), das Wasserstoffatome (H) und/oder Halogenatome
(X) und Stickstoffatome enthält,
und amorphes Silicium (a-SiCON:H, X), das Wasserstoffatome (H) und/oder
Halogenatome (X) und mindestens eine Atomart von Kohlenstoffatomen,
Sauerstoffatomen und Stickstoffatomen enthält.
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Die
Oberflächenschicht 34 kann
durch ein bekanntes Dünnschicht-Aufschichtungsverfahren
wie z.B. ein Glimmentladungs-CVD-Verfahren (Wechselstromentladungs-CVD-Verfahren
wie z.B. Niederfreguenz-CVD-Verfahren, Hochfrequenz-CVD-Verfahren
oder Mikrowellen-CVD-Verfahren oder Gleichstromentladungs-CVD-Verfahren),
Zerstäubungsverfahren,
Vakuumaufdampfungsverfahren, Ionenplattierverfahren, Licht-CVD-verfahren,
thermisches CVD-Verfahren o.dgl. gebildet werden. Die Auswahl kann
unter Berücksichtigung
der Herstellungsbedingungen, der Kosten, des Herstellungsmaßstabs und
der Eigenschaften, die das lichtempfindliche Element für das Bilderzeugungsgerät haben
muss, und im Hinblick auf die Steuerung der Bedingungen bei der
Herstellung des lichtempfindlichen Elements für das Bilderzeugungsgerät durchgeführt werden.
Vom Standpunkt der Produktivität
des lichtempfindlichen Elements wird ein ähnliches Aufschichtungsverfahren
wie im Fall der photoleitfähigen
Schicht 33 bevorzugt.
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Wenn
die Oberflächenschicht 34 aus
a-SiC:H, X durch das Glimmentladungsverfahren gebildet wird, werden
das gasförmige
Ausgangsmaterial für
die Zuführung
von Siliciumatomen (Si), das gasförmige Ausgangsmaterial für die Zuführung von
Kohlenstoffatomen (C), das gasförmige
Ausgangsmaterial für
die Zuführung
von Wasserstoffatomen (H) und/oder das gasförmige Ausgangsmaterial für die Zuführung von
Halogenatomen (X) in einem gewünschten
Gaszustand in einen Reaktionsbehälter,
dessen Innendruck vermindert werden kann, eingeführt, und in dem Reaktionsbehälter wird
eine Glimmentladung hervorgerufen, wodurch auf dem Trägerelement 31,
auf dem die photoleitfähige
Schicht 33 gebildet worden ist, eine Schicht aus a-SiC:H, X
gebildet wird.
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In
dem Fall, dass die Oberflächenschicht 34 als
Hauptbestandteil a-SiC enthält,
liegt die Menge des Kohlenstoffs vorzugsweise im Bereich von 30
% bis 90 % der Summe der Siliciumatome und der Kohlenstoffatome.
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Dadurch,
dass der Wasserstoffgehalt in der Oberflächenschicht auf nicht weniger
als 30 Atom% und nicht mehr als 70 Atom% eingestellt wird, wird
in Bezug auf das elektrische Verhalten und das Verhalten bei der
kontinuierlichen Anwendung mit hoher Geschwindigkeit eine deutliche
Verbesserung erzielt, während
eine hohe Härte
der Oberflächenschicht
aufrechterhalten wird.
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Hierbei
kann der Wasserstoffgehalt in der Oberflächenschicht durch die Durchflussmenge
des H2-Gases, die Temperatur des Trägerelements,
die Entladungsleistung, den Gasdruck o.dgl. eingestellt werden.
Zur Einstellung der Menge der Wasserstoffatome und/oder der Menge
der Halogenatome werden die Temperatur des Trägerelements 31, die
Menge des Ausgangsmaterials, das dem Reaktionsbehälter für die Wasserstoffatome
und/oder die Halogenatome zugeführt
wird, die elektrische Entladungsleistung o.dgl. gesteuert bzw. eingestellt.
Die Kohlenstoffatome und/oder die Sauerstoffatome und/oder die Stickstoffatome
können
in der Oberflächenschicht
gleichmäßig verteilt
sein oder können
darin in der Richtung der Schichtdicke der Oberflächenschicht
teilweise ungleichmäßig verteilt
sein.
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Außerdem kann
die Oberflächenschicht 34 des
lichtempfindlichen a-Si-Elements gemäß dieser Ausführungsform
Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit
enthalten. Die Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit können in der Oberflächenschicht 34 gleichmäßig verteilt
sein oder können
in der Richtung der Schichtdicke teilweise ungleichmäßig verteilt
sein.
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Hierbei
können
die Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit so genannte Fremdatome
sein, wie sie auf dem Halbleiterfachgebiet bekannt sind, und sie
können
Atome der Gruppe IIIb oder der Gruppe Vb des Periodensystems sein.
Das Ausgangsmaterial für die
Einführung
von Atomen zur Steuerung der Leitfähigkeit kann durch H2-, He-, Ar- oder Ne-Gas verdünnt werden.
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Die
Schichtdicke der Oberflächenschicht 34 gemäß dieser
Ausführungsform
beträgt
normalerweise 0,01 bis 3 μm,
vorzugsweise 0,05 bis 2 μm
und insbesondere 0,1 bis 1 μm.
Wenn die Schichtdicke weniger als 0,01 μm beträgt, wird die Oberflächenschicht 34 wegen
eines Abriebs während
der Anwendung des lichtempfindlichen Elements abgekratzt, und wenn
sie 3 μm überschreitet,
tritt eine Verschlechterung des elektrophotographischen Verhaltens
wie z.B. ein Anstieg des Restpotenzials ein.
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Zur
Bildung der Oberflächenschicht 34 werden
die Temperatur des Trägerelements 31 und
der Gasdruck in dem Reaktionsbehälter
zweckmäßig gewählt. Die
Bedingungen für
die Temperatur des Trägerelements 31 und
den Gasdruck bei der Bildung der Oberflächenschicht 34 werden
nicht unabhängig
festgelegt, sondern werden unter Berücksichtigung einer organischen
Wechselbeziehung zwischen ihnen festgelegt, damit die gewünschten
Eigenschaften erzielt werden.
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In
dem lichtempfindlichen a-Si-Element kann eine Sperrschicht (untere
Oberflächenschicht),
in der geringere Mengen von Kohlenstoffatomen, Sauerstoffatomen
und/oder Stickstoffatomen als in der Oberflächenschicht enthalten sind,
bereitgestellt werden, um die Aufladbarkeit oder andere Eigenschaften
zu verbessern.
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Zwischen
der Oberflächenschicht 34 und
der photoleitfähigen
Schicht 33 kann ein Bereich bereitgestellt werden, in dem
der Gehalt der Kohlenstoffatome und/oder der Sauerstoffatome und/oder
der Stickstoffatome in Richtung auf die photoleitfähige Schicht 33 abnimmt.
Dadurch kann das Haftvermögen
zwischen der Oberflächenschicht 34 und
der photoleitfähigen
Schicht 33 verbessert werden, so dass der Einfluss der
Interferenz auf die Lichtreflexion nach der Grenzfläche unterdrückt werden
kann.
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Außerdem kann
als Oberflächenschicht
von einer Schicht aus amorphem Kohlenstoff a-C:H, der als Hauptbestandteil
Kohlenstoff enthält,
Gebrauch gemacht werden. So ein a-C:H hat eine hohe Härte und
eine hohe Beständigkeit.
Außerdem
ist die Reibung niedrig, so dass das Wasserabweisungsvermögen gut
ist, und in einer Umgebung mit hoher Feuchtigkeit kann sogar in
dem Fall, dass die Heizeinrichtung weggelassen wird, Unschärfe verhindert
werden. Außerdem
kann die auf mechanische Reibung zurückzuführende Bewegung der Aufladungsförderungsteilchen
oder anderer Teilchen zu dem lichtempfindlichen Element unterdrückt werden.
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Die
Oberflächenschicht 34 kann
eine Schicht aus amorphem Kohlenstoff (a-C:H:F) sein, der als Hauptbestandteil
Kohlenstoff enthält
und im Inneren und/oder im äußersten
Teil Bindungen mit Fluor hat. Das a-C:H:F zeigt hohes Wasserabweisungsvermögen und
niedrige Reibung, und sogar in dem Fall, dass die Heizeinrichtung
weggelassen wird, kann Unschärfe
vermieden werden.
-
Die
Beschreibung wird in Bezug auf die Ladungsinjektionssperrschicht
des lichtempfindlichen a-Si-Elements dieser Ausführungsform durchgeführt.
-
Es
ist vorzuziehen, dass zwischen dem elektrisch leitenden Trägerelement
und der photoleitfähigen Schicht 33 eine
Ladungsinjektionssperrschicht 35 bereitgestellt wird, die
die Funktion einer Verhinderung der Injektion der elektrischen Ladung
aus dem elektrisch leitenden Trägerelement
hat. Wenn die freie Oberfläche der
lichtempfindlichen Schicht 32 der Aufladung mit der vorgegebenen
Polarität
unterzogen wird, wirkt die Ladungsinjektionssperrschicht 35 derart,
dass sie eine Injektion der elektrischen Ladung aus dem Trägerelement 31 in
die photoleitfähige
Schicht 33 verhindert, jedoch verhindert sie die Injektion
nicht, wenn die freie Oberfläche
der Aufladung mit der entgegengesetzten Polarität unterzogen wird, d.h., sie
zeigt Abhängigkeit
von der Polarität.
-
Zur
Erzielung so einer Funktion enthält
die Ladungsinjektionssperrschicht 35 Atome zur Steuerung
der Leitfähigkeit
in einer verhältnismäßig größeren Menge
als in der photoleitfähigen
Schicht 33. Die Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit,
die in der Ladungsinjektionssperrschicht 35 enthalten sind,
können
in der Ladungsinjektionssperrschicht 35 gleichmäßig verteilt
sein oder können
in der Richtung der Schichtdicke teilweise ungleichmäßig verteilt
sein. Wenn die Verteilungsdichte ungleichmäßig ist, ist es vorzuziehen,
dass die Dichte in dem an das Trägerelement 31 angrenzenden
Bereich höher
ist. Unabhängig
davon, ob die Verteilung der Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit
in der Ladungsinjektionssperrschicht in der Richtung der Schichtdicke
gleichmäßig ist
oder nicht, ist es zur Erzielung gleichmäßiger Eigenschaften über die
Ladungsinjektionssperrschicht 35 vorzuziehen, dass die
Verteilung in der Ebene, die der Oberfläche des Trägerelements 31 parallel
ist, gleichmäßig ist.
-
Die
Atome zur Steuerung der Leitfähigkeit
in der Ladungsinjektionssperrschicht 35 können so
genannte Fremdatome sein, wie sie auf dem Halbleiterfachgebiet bekannt
sind, und sie können
Atome der Gruppe III oder der Gruppe V des Periodensystems sein.
Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die Schichtdicke der Ladungsinjektionssperrschicht 35 vom
wirtschaftlichen Standpunkt und vom Standpunkt der elektrophotographischen
Eigenschaften vorzugsweise 0,1 bis 5 μm, insbesondere 0,3 bis 4 μm und vor
allem 0,5 bis 3 μm.
-
Die
erwünschten
Bereiche für
das Mischungsverhältnis
des Verdünnungsgases,
den Gasdruck, die elektrische Entladungsleistung und die Temperatur
des Trägerelements
bei der Bildung der Ladungsinjektionssperrschicht 35 bei
dieser Ausführungsform
sind dieselben wie bei der photoleitfähigen Schicht 33,
jedoch sind diese Einflussgrößen nicht
unabhängig,
sondern zeigen organische Wechselbeziehungen, die bei der Festlegung
der Einflussgrößen berücksichtigt
werden sollten.
-
Zur
weiteren Verbesserung des Kontakts zwischen dem Trägerelement 31 und
der photoleitfähigen Schicht 33 oder
der Ladungsinjektionssperrschicht 35 in dem lichtempfindlichen
a-Si-Element für
das Bilderzeugungsgerät
bei dieser Ausführungsform
kann eine für
engen Kontakt sorgende Kontaktschicht bereitgestellt werden, die
aus Si3N4, SiO2 oder SiO oder einem amorphen Material,
das Siliciumatome als Grundmaterial sowie Wasserstoffatome und/oder
Halogenatome, Kohlenstoffatome und/oder Sauerstoffatome und/oder Stickstoffatome
enthält,
besteht. Außerdem
kann eine Licht absorbierende Schicht bereitgestellt werden, um das
Auftreten einer Interferenzfigur zu verhindern, die auf das von
dem vorstehend beschriebenen Trägerelement 31 reflektierte
Licht zurückzuführen ist.
-
Die
Beschreibung wird in Bezug auf ein Gerät zur Herstellung des vorstehend
beschriebenen lichtempfindlichen a-Si-Elements durchgeführt.
-
Jede
Schicht des lichtempfindlichen a-Si-Elements wird durch ein Schichtbildungsverfahren
unter Anwendung eines in 4 und 5 gezeigten
bekannten Schichtbildungsgeräts
gebildet.
-
4 ist
eine schematische Zeichnung eines Geräts zur Herstellung eines lichtempfindlichen a-Si-Elements
für ein
Bilderzeugungsgerät
unter Anwendung eines Hochfrequenz-Plasma-CVD-Verfahrens (HF-PCVD) mit einer Spannungsquellenfrequenz
im HF-Band.
-
Das
Herstellungsgerät 40 umfasst
eine Aufschichtungsvorrichtung 41a, eine Vorrichtung 42 für die Zuführung gasförmiger Ausgangsmaterialien
und eine Evakuiervorrichtung 43 zur Verminderung des Druckes
in einem Reaktionsbehälter.
-
Der
Reaktionsbehälter 43 in
der Aufschichtungsvorrichtung 41a ist mit einem zylindrischen
Trägerelement 44,
einer Heizeinrichtung 45 zum Erhitzen des Trägerelements,
einem Gaseinleitungsrohr 46 für gasförmige Ausgangsmaterialien und
einem Hochfrequenz-Anpassungskasten 47 ausgestattet.
-
Die
Vorrichtung 42 für
die Zuführung
gasförmiger
Ausgangsmaterialien umfasst Druckgasflaschen 48a bis 48f für die gasförmigen Ausgangsmaterialien
wie z.B. SiH4, GeH4,
H2, CH4, B2H6, PH3 o.dgl.,
Ventile 49a bis 49f, 50a bis 50f und 51a bis 51f und
Massendurchflussregler 52a to 52f, wobei die Druckgasflaschen
für die
gasförmigen
Ausgangsmaterialien durch ein Ventil 53 und ein Verteilerstück 54 mit
dem Gaseinleitungsrohr 46 in dem Reaktionsbehälter 43 verbunden
sind.
-
5 zeigt
ein Beispiel für
eine Aufschichtungsvorrichtung, die bei dem Gerät zur Herstellung des lichtempfindlichen
a-Si-Elements für das Bilderzeugungsgerät unter
Anwendung eines Meterwellenfrequenz-Plasma-CVD-Verfahrens (VHF-
bzw. UKW-PCVD) mit einer Spannungsquellenfrequenz im VHF- bzw. UKW-Band
angewendet wird.
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Wie
in 5 gezeigt ist, kann die Aufschichtungsvorrichtung 41b die
Aufschichtungsvorrichtung 41a des in 4 gezeigten
Herstellungsgeräts,
das zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements unter Anwendung
des HF-PCVD-Verfahrens dient, ersetzen. Das heißt, sie ist anwendbar, indem
sie mit der in 4 gezeigten Vorrichtung 42 für die Zuführung gasförmiger Ausgangsmaterialien
verbunden wird.
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Die
Aufschichtungsvorrichtung 41b hat einen vakuumdichten Aufbau,
umfasst einen Reaktionsbehälter 43,
dessen Innendruck vermindert werden kann, und eine Evakuiervorrichtung
zur Verminderung des Druckes in dem Reaktionsbehälter 43 und ist mit
der in 4 gezeigten Vorrichtung 42 für die Zuführung gasförmiger Ausgangsmaterialien
verbunden.
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In
dem Reaktionsbehälter 43 sind
zylindrische Trägerelemente 44,
eine zum Erhitzen des Trägerelements
dienende Heizeinrichtung 45, ein Gaseinleitungsrohr 46 für gasförmige Ausgangsmaterialien
und Elektroden, an die der Hochfrequenz-Anpassungskasten angeschlossen
ist, bereitgestellt.
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Der
Innenraum des Reaktionsbehälters 43 ist
durch ein Saugrohr 55 mit einer Diffusionspumpe verbunden.
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Die
Vorrichtung 42 für
die Zuführung
gasförmiger
Ausgangsmaterialien hat denselben Aufbau wie die vorstehend beschriebene,
und die Druckgasflaschen für
die gasförmigen
Ausgangsmaterialien sind durch ein Ventil mit dem Gaseinleitungsrohr 46 in
dem Reaktionsbehälter 43 verbunden.
Ein Raum 56, der durch die zylindrischen Trägerelemente
umschlossen ist, bildet einen Entladungsraum.
-
Die
Beschreibung ist vorstehend in Bezug auf den Aufbau des Bilderzeugungsgeräts gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, das RNG-Aufladeelement 21 gemäß einer
Ausführungsform,
die Aufladungsförderungsteilchen
gemäß einer
Ausführungsform
und das lichtempfindliche Element für das Bilderzeugungsgerät gemäß einer
Ausführungsform
durchgeführt
worden.
-
Gemäß diesen
Ausführungsformen
liefern das RNG-Aufladeelement, die Aufladungsförderungsteilchen und das lichtempfindliche
Element jeweils vorteilhafte Wirkungen, jedoch liefert eine Kombination
davon noch bessere vorteilhafte Wirkungen.
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Die
Beschreibung wird in Bezug auf den gesamten Betrieb des Bilderzeugungsgeräts durchgeführt.
-
Das
in 1 gezeigte Bilderzeugungsgerät in Form eines Kopiergeräts umfasst
als Bildträgerelement ein
lichtempfindliches Element 3 (ein elektrophotographisches
lichtempfindliches Element in Form einer Trommel), und das lichtempfindliche
Element 3 dreht sich mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit
(Betriebsgeschwindigkeit) in der Richtung des Pfeils X. Bei dieser
Ausführungsform
ist das lichtempfindliche Element 3 das aufzuladende Bauteil
bzw. Element.
-
Das
lichtempfindliche Element 3 und das RNG-Aufladeelement 21 bilden
einen Kontaktspalt, der durch Abstandshalter (nicht gezeigt) vorgegeben
und stabil eingestellt wird, um eine Kontakt fläche aufrechtzuerhalten, die
zur Sicherstellung des Reinigungs- und des Aufladeverhaltens beitragen
kann. Es kann ein Mechanismus für
die Einstellung des Kontaktspaltes, beispielsweise ein Mechanismus,
der dazu dient, das RNG-Aufladeelement 21 durch eine Feder,
die eine der Härte
des RNG-Aufladeelements 21 entsprechende Federkonstante
hat, an das lichtempfindliche Element 3 anzudrücken, bereitgestellt
werden.
-
6 zeigt
ausführlicher
ein Beispiel für
eine Auflade- und Reinigungseinrichtung 2, bei der das RNG-Aufladeelement 21 angewendet
wird.
-
Das
RNG-Aufladeelement 21 ist derart angeordnet, dass es mit
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 einen vorgegebenen Kontaktspalt
bildet. Das Aufladeelement 21 wird mit einer vorgegebenen
Relativgeschwindigkeit zu dem lichtempfindlichen Element 3,
das sich mit einer vorgegebenen Betriebsgeschwindigkeit in der Richtung
des Pfeils X dreht, angetrieben.
-
An
der Rückseite
des RNG-Aufladeelements 21, von dem lichtempfindlichen
Element 3 her gesehen, ist mit dem Aufladeelement 21 eine
Schaber- bzw. Rakelwalze 24 in Kontakt, wobei die Schaber- bzw. Rakelwalze 24 derart
wirkt, dass sie den nicht übertragenen
Toner o.dgl., der von dem lichtempfindlichen Element 3 an
der Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 gesammelt worden ist, in der
Längsrichtung
des Aufladeelements 21 gleichmäßig macht, und der überschüssige Toner
o.dgl. wird von dem RNG-Aufladeelement 21 entfernt und
in einen Behälter 26 für restlichen
Toner befördert.
Dann wird der Toner o.dgl. durch ein Beförderungssystem 25 für restlichen
Toner zu dem Behälter
für restlichen
Toner befördert,
oder der Toner o.dgl. wird in dem Fall, dass ein Tonerwiederverwendungsmechanismus
(nicht gezeigt) bereitgestellt wird, durch das Beförderungssystem 25 für restlichen
Toner zu dem Tonerwiederverwendungsmechanismus befördert. Anstelle der
Schaber- bzw. Rakelwalze 24 ist eine Rakel (Abstreichmesser)
anwendbar.
-
Die
Aufladungsförderungsteilchen
können
die Tonerteilchen sein, oder es sind andere Teilchen verwendbar.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird ein Mechanismus für
die Entfernung von Teilchen wie z.B. Tonerteilchen von dem RNG-Aufladeelement 21 gezeigt,
jedoch kann das RNG-Aufladeelement 21 gewünschtenfalls mit
einem Mechanismus (nicht gezeigt) für die Zuführung von Feinteilchen zur
Verbesserung des Aufladeverhaltens ausgestattet werden.
-
Die
Beschreibung wird in Bezug auf den Vorgang der Aufladung und Reinigung
durchgeführt. 7 zeigt
den Auflade- und Reinigungsvorgang in der Nachbarschaft des Kontaktspalts
zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen
Element 3.
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(Schritt-1)
Das lichtempfindliche Element 3 wird mit der vorgegebenen
Umfangsgeschwindigkeit derart gedreht, dass sich die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 in der Richtung des Pfeils
bewegt. Das RNG-Aufladeelement 21 wird durch eine Antriebseinrichtung
(nicht gezeigt) derart gedreht, dass sich die Oberfläche, die
dem lichtempfindlichen Element 3 bei dem Kontaktspalt gegenüberliegt,
mit einer Relativumfangsgeschwindigkeit in derselben Richtung wie
das lichtempfindliche Element 3 bewegt.
-
Bei
dem Entwicklungsvorgang wird das elektrostatische Latentbild zu
einem Tonerbild entwickelt, und das Tonerbild wird durch eine Übertragungseinrichtung
auf ein Übertragungs(bildempfangs)material übertragen.
Danach wird der nicht übertragene
Toner o.dgl., der nach der Bildübertragung
auf das Übertragungs(bildempfangs)material
zurückgeblieben
ist, an der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 durch elektrostatische
Kraft (Coulombsche Kraft), zwischenmolekulare Kraft, Reibungskraft
oder eine andere Kraft angezogen und nähert sich dem RNG-Aufladeelement 21,
das sich in der Auflade- und Reinigungseinrichtung befindet.
-
Zu
dieser Zeit lädt
das RNG-Aufladeelement 21 die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 auf ein vorgegebenes Potenzial auf. Die Aufladung
wird nachstehend in Schritt-3 beschrieben.
-
(Schritt-2)
In dem Kontaktspalt mit dem lichtempfindlichen Element 3 reibt
das RNG-Aufladeelement 21 die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3, wodurch der nicht übertragene Toner o.dgl. durch
die Grübchen
oder Poren an der Oberfläche
der Schaumstoffschicht 21b des Aufladeelements angehalten
oder dadurch abgekratzt wird und in die Auflade- und Reinigungseinrichtung
gesammelt wird.
-
(Schritt-3)
An das RNG-Aufladeelement 21 wird durch eine Einrichtung
zum Anlegen einer Spannung (nicht gezeigt) eine Spannung angelegt,
so dass elektrische Ladung direkt in die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 in dem Kontaktspalt zwischen dem lichtempfindlichen
Element 3 und dem RNG-Aufladeelement 21 injiziert
wird, wodurch die Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 auf ein vorgegebenes
Potenzial elektrisch aufgeladen wird.
-
Zur
Verbesserung der Gleitfähigkeit,
des Kontaktverhaltens und der Aufladefähigkeit relativ zu dem lichtempfindlichen
Element 3 kann das RNG-Aufladeelement 21 Feinpulver
enthalten, die darauf aufgebracht sind. Wie in 7 gezeigt
ist, wird die Schaumstoffschicht 21b (2)
des RNG-Aufladeelements 21 mit einem Teil des nicht übertragenen
Toners und/oder mit Aufladungsförderungsteilchen,
die durch ein geeignetes Verfahren zugeführt werden, beschichtet, so
dass darauf eine Teilchendeckschicht 21c (2)
gebildet wird.
-
Die
Aufladungsförderungsteilchen
einschließlich
des zur Entwicklung verwendeten Toners können magnetisch oder nichtmagnetisch
sein. Während
des Aufladevorgangs wird ein elektrisches Feld erzeugt, und zwischen
der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 und dem RNG-Aufladeelement 21 fließt ein Strom.
-
Hier
werden die Kräfte
betrachtet, die auf die Teilchen an der Oberfläche des RNG-Aufladeelements 21 ausgeübt werden.
Kräfte,
die die Teilchen an der Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 zurückhalten, sind eine Reibungskraft
zwischen den Teilchen und der Oberfläche des RNG-Aufladeelements 21 und
eine mechanische Rückhaltekraft,
die durch die Oberflächengestalt
des RNG-Aufladeelements geliefert wird. Kräfte, die die Teilchen zu der
Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements 3 zwängen, sind andererseits eine
Kraft, die durch das elektrische Feld geliefert wird, die Coulombsche
Kraft, die auf die Potenzialdifferenz zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und
dem lichtempfindlichen Element 3 zurückzuführen ist, und die Reibungskraft.
-
Im
Fall des RNG-Aufladeelements 21 gemäß dieser Ausführungsform
werden die Teilchen jedoch in den an der Oberfläche der Schaumstoffschicht 21b (2)
gebildeten Grübchen
eingefangen und zurückgehalten,
so dass die Aufladung und das Austreten der Teilchen im Vergleich
zu dem Fall der herkömmlichen Magnetbürste mit
niedrigen Kosten zweckmäßig gesteuert
werden können.
-
(Schritt-4)
Der durch das RNG-Aufladeelement 21 eingefangene nicht übertragene
Toner o.dgl. wird durch die Schaber- bzw. Rakelwalze 24 in
der Längsrichtung
an der Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 teilweise gleichmäßig gemacht,
wobei ein Teil der Teilchen in der Auflade- und Reinigungseinrichtung
gesammelt wird und der andere auf der Schaumstoffschicht 21b ( 2)
des RNG-Aufladeelements 21 zurückbleibt.
-
Der
gesammelte nicht übertragene
Toner o.dgl. wird durch den Behälter
für restlichen
Toner 27 (6) aufgenommen oder wird weiter
zu dem Tonerwiederverwendungsmechanismus (nicht gezeigt) befördert.
-
Der
Behälter
für restlichen
Toner 27 kann in einem nicht gezeigten Bereich in dem Bilderzeugungsgerät angeordnet
werden. Wenn er in Form einer Kassette (die die Auflade- und Reinigungseinrichtung
enthält) an
der Hauptbaugruppe des Bilderzeu gungsgeräts abnehmbar angebracht ist,
kann er beispielsweise in die Auflade- und Reinigungseinrichtung
eingebaut werden.
-
Vorstehend
ist die Beschreibung in Bezug auf den Auflade- und Reinigungsvorgang
in dem Kontaktspalt zwischen dem RNG-Aufladeelement und dem lichtempfindlichen
Element 3 durchgeführt
worden. Bei dieser Ausführungsform
werden die Oberflächen
des lichtempfindlichen Elements 3 und des RNG-Aufladeelements 21 in
dem Kontaktspalt in denselben Richtungen bewegt, jedoch ist die
vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und
sie können
in einander entgegengesetzten Richtungen bewegt werden. Gewünschtenfalls
kann eine Auffang- bzw. Sammelbahn bzw. -folie bereitgestellt werden,
um ein Herunterfallen von Teilchen wie z.B. Tonerteilchen zu verhindern.
-
8 zeigt
Einfang und Festhalten der Teilchen wie z.B. Tonerteilchen durch
das RNG-Aufladeelement 21 für die Fälle, dass sich die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 und die Oberfläche des RNG-Aufladeelements 21 in
denselben Richtungen bewegen und dass sie in entgegengesetzten Richtungen bewegt
werden. In 8(a) bewegen sich die Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements 3 und die Oberfläche des
RNG-Aufladeelements in dem Kontaktbereich in denselben Richtungen.
In 8(b) werden sie in entgegengesetzten
Richtungen bewegt.
-
Wie
aus 8(a) und (b) ersichtlich ist,
treten die Teilchen in dem Fall, dass die Richtungen dieselben sind,
zuerst in den Porenbereich in der Oberfläche des RNG-Aufladeelements 21 ein,
und danach treten die Teilchen mit der Drehung der Elemente weiter
in den Porenbereich ein und werden an der Oberfläche des RNG-Aufladeelements
abgeschieden, als ob sie zwischen die Elemente geschichtet würden. In
dem Fall, dass die Richtungen entgegengesetzt sind, treten die Teilchen
zuerst in den Porenbereich in der Oberfläche des RNG-Aufladeelements 21 ein,
und danach nimmt das RNG-Aufladeelement 21 mit der Drehung
der Elemente die Teilchen in den Porenbereich und die anderen Oberflächenbereiche
des RNG-Aufladeelements auf.
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Gemäß dem Bilderzeugungsgerät dieser
Ausführungsform
kann das RNG-Aufladeelement 21 die Aufladungsförderungsteilchen
stabil an seiner Oberfläche
festhalten, und infolgedessen kann der Zustand des Kontakts zwischen
dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen Element 3 zweckmäßig aufrechterhalten
werden, und wegen der Bewegung der das Aufladeverhalten bzw. die
Aufladbarkeit verbessernden Teilchen in dem Kontaktspalt zwischen
dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen Element 3 wird
für das
lichtempfindliche Element eine gleichmäßige Kontaktaufladung erzielt.
-
Durch
die Anwendung des lichtempfindlichen Elements, das ein verbessertes
Temperaturverhalten und elektrisches Verhalten hat, können für eine lange
Zeit Bilder von hoher Qualität
erzeugt werden.
-
Außerdem können die
Bildfehler, die den Vorsprüngen
des lichtempfindlichen Elements 3 zuzuschreiben sind, unterdrückt werden.
Durch das Vorhandensein der Aufladungsförderungsteilchen werden eine
Zunahme der wirksamen Kontaktfläche
in dem Kontaktspalt und ein gleichmäßiger Kontakt erzielt, so dass
eine feine anomale Entladung verhindert werden kann, und infolgedessen
kann der Schaden, der ihr zuzuschreiben ist, vermieden werden und
kann ein Wachstum der Bildfehler vermieden werden.
-
Es
sind Versuche durchgeführt
worden, um Bilder zu erzeugen, während
der Durchmesser der Tonerteilchen verändert wurde, und es ist bestätigt worden,
dass Toner, der sich auf dem lichtempfindlichen Element abgeschieden
hat, nicht leicht davon entfernt wird, so dass schwarze Streifen
(Schmelzen) unterdrückt
werden können.
Dies liegt daran, dass das RNG-Aufladeelement 21 gleichmäßig mit
einer hohen Dichte mit dem lichtempfindlichen Element 3 in
Kontakt gebracht wird, so dass die Reinigungswirkung verbesert wird.
-
Des
Weiteren wurden Beständigkeitsprüfungen durchgeführt, und
es wurde eine Verbesserung des Verunreinigungsgrades des RNG-Aufladeelements 21 bestätigt. Dies
liegt daran, dass sogar im Fall der Einmischung von Papierstaub,
der in dem Bilderzeugungsgerät
enthalten ist, in das Auflade- und Reinigungselement 21 die
Verunreinigungsteilchen wie z.B. der Papierstaub durch das Fließen der
Teilchen, die die nicht übertragenen
Tonerteilchen und die Aufladungsförderungsteilchen enthalten,
schnell ausgetragen bzw. entfernt werden. Dadurch wird ferner die
Betriebsdauer verlängert.
-
(Ausführungsform 2)
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist ein herkömmliches elektrophotographisches
lichtempfindliches Element anwendbar, jedoch ist das elektrophotographische
lichtempfindliche Element gemäß der vorliegenden
Erfindung besonders vorteilhaft. Die Beschreibung wird in Bezug
auf die Bewertungen der verschiedenen Eigenschaften des elektrophotographischen
lichtempfindlichen Elements und auf das elektrophotographische lichtempfindliche
Element, das für
die Anwendung der vorliegenden Erfindung geeignet ist, durchgeführt.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird von einem Herstellungsgerät
zur Herstellung des lichtempfindlichen a-Si-Elements für ein Bilderzeugungsgerät unter
Anwendung von HF-PCVD Gebrauch gemacht, und die Ladungsinjektionssperrschicht
35,
die photoleitfähige
Schicht
33 und die Oberflächenschicht
34 werden
mit dem Herstellungsgerät
auf einem gewaschenen Aluminiumzylinder unter den in Tabelle 1 gezeigten
Bedingungen gebildet, wodurch ein lichtempfindliches a-Si-Element
in Form einer Trommel hergestellt wird. Außerdem werden verschiedene
lichtempfindliche a-Si-Elemente mit einem anderen Mischungsverhältnis von
SiH
4 und H
2 in der
photoleitfähigen
Schicht und mit einer anderen elektrischen Entladungsleistung hergestellt. Tabelle
1
-
Das
unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen hergestellte lichtempfindliche
a-Si-Element wird in ein Bilderzeugungsgerät (NP6750, erhältlich von
Canon Kabushiki Kaisha, Japan) eingebaut, und die Temperaturabhängigkeit
(Temperaturverhalten) der Aufladbarkeit des lichtempfindlichen a-Si-Elements,
das Lichtgedächtnis
und die Bildfehler werden bewertet. Bei dem Bilderzeugungsgerät, das bei
der Prüfung
angewendet wird, wird als Übertragungs-
und als Abtrennungs-Aufladeeinrichtung eine Aufladewalze bzw. eine
bandförmige
Aufladeeinrichtung angewendet.
-
Die
Temperaturabhängigkeit
der Aufladbarkeit wird in der folgenden Weise bewertet. Das Oberflächenpotenzial
(Dunkelpotenzial Vd) des lichtempfindlichen Elements 3 wird
gemessen, ohne dass Licht auf die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 projiziert wird, wobei die Oberflächentemperatur
des lichtempfindlichen Elements von Raumtemperatur zu 45 °C verändert und
die Temperaturabhängigkeit
als Veränderung
des Dunkelpotenzials Vd je 1 °C
ermittelt wird. Somit wird die Veränderung der Aufladbarkeit je
1 °C gemessen,
wobei eine Veränderung,
die höchstens
2 V/°C beträgt, als
zufriedenstellend angesehen wird.
-
Was
die Bildbewertung in Bezug auf Lichtgedächtnis, Bildfließen, Rauheit
o.dgl. anbetrifft, so wird eine kontinuierliche Bilderzeugung unter
denjenigen Umgebungsbedingungen, die von den folgenden Bedingungen der
Temperatur (°C)
und der Feuchtigkeit (rel.F.) geeignet sind, oder unter allen Bedingungen
durchgeführt, und
dann erfolgt die Bewertung.
(35 ± 2) °C, (85 ± 10 %) rel.F. (Umgebung mit
hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit);
(25 ± 2) °C, (10 ± 5) %
rel.F. (Umgebung mit normaler Temperatur und niedriger Feuchtigkeit);
(15 ± 2) °C, (10 ± 5 %)
rel.F. (Umgebung mit niedriger Temperatur und niedriger Feuchtigkeit).
-
Wenn
die Bildqualität
bei der Bewertung in Abhängigkeit
von den Umgebungsbedingungen unterschiedlich ist, erfolgt die Bewertung
anhand der schlechtesten Bildqualität.
-
Die
Bewertung in Bezug auf Schleier wurde in der folgenden Weise durchgeführt.
-
Der
Schleier ist der verschleierte Hintergrundsbereich oder verschleierte
flächenhafte
weiße
Bereich (Nicht-Bildbereich), der durch ungeeignete bzw. ungenügende Reinigung
hervorgerufen wird, d.h., so ein Bereich hat eine Bilddichte. Der
Schleier wurde unter Anwendung einer Dreifarbenkarte (Schwarz/Halbton/Weiß-Karte)
(Canon test chart FY9-9017-000) und einer NA-7-Karte (Canon test
chart FY9-9060-000) bewertet.
-
Die
Bilderzeugungsvorgänge
wurden unter jeder der Umgebungsbedingungen durchgeführt, und
die Schärfe
an den Rändern
der Bilder, die durch Austreten von Toner erzeugten Streifen, die
sich entlang der Drehrichtung des lichtempfindlichen Elements erstreckten,
und der Schleier wurden bewertet.
-
Der
Schleier wurde unter Anwendung eines Reflexionsdensitometers (Reflection
meter model TC-6DS, erhältlich
von TOKYO DENSHOKU KABUSHIKI KAISHA) ermittelt, und die Menge des
Schleiers wurde als (Ds – Dr)
gemessen, worin Ds den schlechtesten Wert der Reflexionsdichte in
dem weißen
Hintergrundsbereich nach der Bilderzeugung bezeichnet und Dr die
mittlere Reflexionsdichte des Übertragungs(bildempfangs)materials
P vor der Bilderzeugung bezeichnet. Es wurde der folgende 5-stufige
Bewertungsmaßstab
angewendet:
- 1. Ausgezeichnet: (Ds – Dr) < 1,0 %; durch Toneraustritt
erzeugte Streifen: keine.
- 2. Gut: 1,0 ≤ (Ds – Dr) < 1,3 %; durch Toneraustritt
erzeugte Streifen: keine.
- 3. Im Wesentlichen gut: 1,3 ≤ (Ds – Dr) < 1,7 %; durch Toneraustritt
erzeugte Streifen: nicht mehr als 0,5 mm und nicht mehr als 3.
- 4. Im Wesentlichen kein Problem: 1,7 ≤ (Ds – Dr) < 2,0 %; durch Toneraustritt erzeugte
Streifen: nicht mehr als 1 mm und nicht mehr als 3.
- 5. Praktisch etwas problematisch: 2,0 % ≤ (Ds – Dr); durch Toneraustritt
erzeugte Streifen: mehr als 1 bis 4.
-
Was
die Bewertung in Bezug auf Schleier anbetrifft, so wurden die Bewertungsstufen
1 bis 3 als zufriedenstellend bewertet.
-
Das
Lichtgedächtnis
wurde in der folgenden Weise bewertet:
Für die Bewertung in Bezug auf
das Lichtgedächtnis
wurde von einer Halbtonkarte (Canon test chart FY9-9042-000 oder
FY9-9098-000) und
von einer Geisterbildkarte (Canon test chart FY9-9040-000) Gebrauch gemacht.
-
Was
das Lichtgedächtnis
anbetrifft, so wurden die unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen
erzeugten Bilder durch ein Mikroskop betrachtet, und die Bilddichten
wurden wie folgt gemessen.
-
Die
Messung der Bilddichte erfolgte unter Anwendung eines Reflexionsdensitometers
(erhältlich
von Macbeth). Die Menge des Lichtgedächtnisses wurde als (Dm – Dr) gemessen,
worin Dr die mittlere Reflexionsdichte des Halbtons nach der Bilderzeugung bezeichnet
und Dm die mittlere Reflexionsdichte des Lichtgedächtnisbereichs
im Halbtonbildbereich bezeichnet, und die Bewertung erfolgte unter
Anwendung des folgenden 5-stufigen Bewertungsmaßstabs:
- 1.
Ausgezeichnet: Das Lichtgedächtnis
beträgt
weniger als 0,05; das Lichtgedächtnis
ist unsichtbar.
- 2. Gut: Das Lichtgedächtnis
beträgt
nicht weniger als 0,05 und weniger als 0,10; die Bilddichtedifferenz
ist kaum sichtbar.
- 3. Ziemlich gut: Das Lichtgedächtnis beträgt nicht weniger als 0,10 und
weniger als 0,15; das Lichtgedächtnis
kann etwas sichtbar sein.
- 4. Praktisch kein Problem: Das Lichtgedächtnis beträgt nicht weniger als 0,15 und
weniger als 0,20; das Lichtgedächtnis
ist sichtbar.
- 5. Etwas problematisch: Das Lichtgedächtnis beträgt nicht weniger als 0,35;
das Lichtgedächtnis
ist sichtbar.
-
Das
Bildfließen
wurde in der folgenden Weise bewertet:
Man ließ das Bilderzeugungsgerät, in dem
das als Probe dienende lichtempfindliche a-Si-Element und der Toner
eingebaut bzw. untergebracht waren, mindestens 72 Stunden lang in
der Umgebung mit hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit stehen,
so dass in dem Gerät
ein stabiler Zustand hergestellt wurde. Danach wurden Bilderzeugungsvorgänge auf
50.000 Blättern
durchgeführt,
und dann wurde der Hauptschalter abgeschaltet, und man ließ das Gerät 24 Stunden
lang stehen.
-
Nach
24-stündigem
Stehenlassen des Geräts
wurden 100 kontinuierliche Bilderzeugungsvorgänge durchgeführt, und
die ausgegebenen Bilder wurden überprüft.
-
Als
Bildvorlagekarten wurden Canon-Prüfkarten FY9-9058-000 und NA-7
(Canon test chart FY9-9060-000) angewendet.
-
Was
die Bewertung des Bildfließens
anbetrifft, so wurden die Bilder unter Anwendung eines Mikroskops
betrachtet, und die Be wertung erfolgte anhand der Unschärfe der
Zwischenräume
zwischen dünnen
Linien.
- 1. Ausgezeichnet: Der unscharfe Bereich
beträgt
nicht weniger als 9,0;
sichtbar.
- 2. Gut: Der unscharfe Bereich beträgt nicht weniger als 7,1; im
Allgemeinen sichtbar.
- 3. Ziemlich gut: Der unscharfe Bereich beträgt nicht weniger als 5,0;
sichtbar.
- 4. Praktisch kein Problem: Der unscharfe Bereich beträgt nicht
weniger als 4,5;
sichtbar.
- 5. Praktisch problematisch: Der unscharfe Bereich beträgt nicht
mehr als 4,0 oder weniger als 4,5;
deutlich sichtbar.
-
Die
Rauheit des Bildes wurde in der folgenden Weise bewertet:
Man
ließ das
Bilderzeugungsgerät,
in dem das als Probe dienende lichtempfindliche a-Si-Element und
der Toner eingebaut bzw. untergebracht waren, mindestens 72 Stunden
lang unter allen Umgebungsbedingungen stehen, so dass in dem Bilderzeugungsgerät eine stabile
Umgebung hergestellt wurde. Danach wurden 50.000 Blätter verarbeitet,
und die Stromquelle des Bilderzeugungsgeräts wurde abgeschaltet.
-
Nach
24-stündigem
Stehenlassen des Geräts
wurden 100 kontinuierliche Bilderzeugungsvorgänge durchgeführt, und
die Rauheit dieser Bilder wurde bewertet.
-
Als
Vorlage für
die Bilderzeugungsvorgänge
wurden eine NA-7-Karte (Canon test chart FY9-9060-000) und eine
Halbtonkarte (Canon test chart FY9-9042-000 oder FY9-9098-000) angewendet.
-
Was
die Bewertung in Bezug auf die Rauheit anbetrifft, so wurden die
Bilder unter Anwendung eines Mikroskops betrachtet, und die Bewertung
erfolgte anhand des Bereichs, in dem dünne Linien wegen der Rauheit
unterbrochen waren, und die Bewertung wurde anhand eines 5-stufigen
Bewertungsmaßstabs
durchgeführt.
- 1. Ausgezeichnet: Der Bereich beträgt nicht
weniger als 9,0;
unsichtbar.
- 2. Guts Der Bereich beträgt
nicht weniger als 7,1;
kaum sichtbar.
- 3. Ziemlich gut: Der Bereich beträgt nicht weniger als 5,0;
kaum
sichtbar.
- 4. Praktisch kein Problem: Der Bereich beträgt nicht weniger als 4,5;
sichtbar.
- 5. Praktisch problematisch: Der Bereich beträgt nicht mehr als 4,0 (weniger
als 4,5);
deutlich sichtbar.
-
Bei
jeder Bewertung ist die Trommelheizeinrichtung o.dgl. weggelassen
worden, als die Bewertung durchgeführt wurde. Für die Beständigkeitsprüfung wurde
als Vorlage eine TC-A1-Karte (Canon test chart FY9-9045-000) angewendet.
Die Bildproben wurden für
jede Prüfkarte
mehrere Male ausgegeben.
-
Andererseits
wurden Proben eines lichtempfindlichen Elements hergestellt, indem
eine a-Si-Schicht mit einer Schichtdicke von etwa 1 μm unter den
Bedingungen für
die Herstellung der photoleitfähigen
Schicht auf einen Glas-Schichtträger
(Corning 7059) und auf einen Si-Wafer, die jeweils an einer zylindrischen
Probenhalteeinrichtung angebracht waren, aufgeschichtet wurde. Auf
die auf den Glas-Schichtträger
aufgeschichtete Schicht wurde eine kammförmige Elektrode aus Al aufgedampft,
und die charakteristische Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers und
die Dichte lokalisierter Zustände
(Zustandsdichte DOS) wurden gemessen. Der enthaltene Wasserstoff
und das Wasserstoffbindungsverhältnis
(Si-H2/Si-H) der auf den Si-Wafer aufgeschichteten
Schicht wurden durch FT-IR gemessen.
-
10, 11, 12 und 13 zeigen
eine Wechselbeziehung zwischen den Ergebnissen der Bewertungen der
Temperaturabhängigkeit,
des Lichtgedächtnisses,
des Bildfließens
und der Rauheit anhand der vorstehend beschriebenen Bewertungsmaßstäbe.
-
Bei
jeder Probe des lichtempfindlichen Elements beträgt der Wasserstoffgehalt 10
bis 30 Atom%.
-
10 zeigt
eine Beziehung zwischen der Temperaturabhängkeit bzw. dem Temperaturverhalten
und der charakteristischen Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers.
-
11 zeigt
eine Wechselbeziehung zwischen der Dichte lokalisierter Zustände (Zustandsdichte DOS)
und dem Lichtgedächtnis.
-
12 zeigt
eine Wechselbeziehung zwischen der Dichte lokalisierter Zustände (Zustandsdichte DOS)
und dem Bildfließen.
-
13 zeigt
eine Wechselbeziehung zwischen dem Si-H2/Si-H-Verhältnis und
der Rauheit.
-
Wie
aus 10 bis 13 ersichtlich
ist, zeigt das lichtempfindliche a-Si-Element, das eine durch die Lichtabsorption
unterhalb der Bandlücke
gelieferte charakteristische Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers von
50 bis 60 meV, eine Dichte lokalisierter Zustände (Zustandsdichte DOS) von
1 × 1014 bis 1 × 1016 cm–3 und
ein Wasserstoffbindungsverhältnis
(Si-H2/Si-H-Verhältnis) von 0,2 bis 0,5 hat,
gute elektrophotographische Eigenschaften.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurden verschiedene lichtempfindliche Elemente unter verschiedenen Bedingungen
für das
Mischungsverhältnis
von SiH4 und CH4 in
der Oberflächenschicht
und die elektrische Entladungsleistung usw. hergestellt.
-
In
Vorstehendem wurde die a-Si-Schicht auf dem Glas-Schichtträger und
auf dem Si-Wafer unter den Bedingungen für die photoleitfähige Schicht
33 [beispielsweise 3(c)] hergestellt.
Desgleichen wurden Proben der Oberflächenschicht 34 [beispielsweise 3(c)] hergestellt, und die Widerstandswerte
wurden unter Anwendung einer kammförmigen Elektrode gemessen.
Zur Messung des Widerstandswertes wurde ein MΩ-Prüfgerät (erhältlich von HIOKI) angewendet,
während
eine Spannung von 250 V bis 1 kV angelegt wurde.
-
Proben
der Oberflächenschichten
wurden in das Bilderzeugungsgerät
eingebaut, und man ließ das
erhaltene Gerät
mindestens 72 Stunden lang in einer Umgebung mit 20 °C und 10
% rel.F. stehen, um die Umgebung in dem Bilderzeugungsgerät zu stabilisieren.
Dann wurden die Aufladbarkeit und die Fähigkeit zur Beibehaltung des
Potenzials bewertet.
-
Die
Widerstandswerte der Proben des lichtempfindlichen Elements und
die Stehspannung (kritische Spannung des dielektrischen Durchschlags)
wurden gemessen.
-
Des
weiteren wurde eine Beständigkeitsprüfung mit
50.000 Blättern
durchgeführt,
und dann wurden unter Anwendung einer Halbtonkarte mit einem flächenhaften
schwarzen Bereich und eines Übertragungs(bildempfangs)materials
100 kontinuierliche Bilderzeugungsvorgänge durchgeführt, und
die von feinen Fehlern bzw. Defekten an der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements ausgehende Nadelloch- bzw. Defektableitung
wurde bewertet.
-
9 zeigt
die Ergebnisse, aus denen ersichtlich ist, dass der Widerstandswert
der Oberflächenschicht
vorzugsweise 1 × 1010 bis 5 × 1015 Ωcm beträgt, weil
in diesem Fall die elektrischen Eigenschaften wie z.B. die Fähigkeit
zur Beibehaltung der Ladung, der Wirkungsgrad der Aufladung und
die Fähigkeit
zur Beibehaltung des Potenzials gut sind und die Nadelloch- bzw.
Defektableitung vermieden werden kann. Der Widerstandswert beträgt insbesondere
5 × 1012 bis 5 × 1014 Ωcm.
-
(Ausführungsform 3)
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden die Eigenschaften des elektrophotographischen lichtempfindlichen
Elements gemäß der vorliegenden
Erfindung ähnlich
wie bei Ausführungsform
2 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform
wird von einem in 5 gezeigten Gerät, das ein
Schichtbildungsgerät
für das
elektrophotographische lichtempfindliche Element des Bilderzeugungsgeräts unter
Anwendung des VHF- bzw. UKW-PCVD-Verfahrens ist, Gebrauch gemacht,
und auf einem Aluminiumzylinder, der spanend bearbei tet und gewaschen
worden war, wurde unter den in Tabelle 2 gezeigten Bedingungen ein
lichtempfindliches a-Si-Element hergestellt, das eine Ladungsinjektionssperrschicht,
eine photoleitfähige
Schicht und eine Oberflächenschicht
umfasste.
-
-
Außerdem wurden
verschiedene lichtempfindliche Elemente mit einem anderen Mischungsverhältnis von
SiH4 und H2 der
photoleitfähigen
Schicht und einer anderen elektrischen Entladungsleistung hergestellt, und
es wurden ähnliche
Prüfungen
wie bei Ausführungsform
2 durchgeführt.
-
Außerdem wurde
ein lichtempfindliches a-C:H-Element mit einer Oberflächenschicht,
bei der kein CF4 verwendet wurde, hergestellt.
-
Andererseits
wurden ähnlich
wie bei Ausführungsform
2 Proben eines lichtempfindlichen Elements hergestellt, bei denen
eine a-Si-Schicht mit einer Dicke von etwa 1 μm unter den Bedingungen der
photoleitfähigen
Schicht auf einen Glas-Schichtträger
(Corning 7059) und auf einen Si-Wafer, die jeweils an einer zylindrischen
Probenhalteeinrichtung angebracht waren, aufgeschichtet wurde. Auf
die auf den Glas-Schichtträger
aufgeschichtete Schicht wurde eine kammförmige Al-Elektrode aufgedampft,
und die charakteristische Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers und
die Dichte lokalisierter Zustände
(Zustandsdichte DOS) wurden durch das Konstantphotostromverfahren
(CPM) gemessen, und der Wasserstoff, der in der auf den Si-Wafer aufgeschichteten
Schicht enthalten war, wurde durch FT-IR (Fourier-Transformations-Infrarotabsorption)
gemessen.
-
Ähnlich wie
bei Ausführungsform
2 zeigt das lichtempfindliche a-Si-Element, das eine charakteristische
Energie (Eu) des Exponentialfunktionsausläufers von 50 bis 60 meV und
eine Dichte lokalisierter Zustände
(Zustandsdichte DOS) von 1 × 1014 bis 1 × 1016 cm–3 hat,
sehr gute elektrophotographische Eigenschaften.
-
Als
Ergebnis ähnlicher
Prüfungen
wie bei Ausführungsform
2 ist gefunden worden, dass der Widerstandswert der Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements ähnlich
wie bei Ausführungsform
2 vorzugsweise 1 × 1010 bis 5 × 1015 Ωcm beträgt. Er beträgt insbesondere
1 × 1012 bis 1 × 1014 Ωcm.
-
(Ausführungsform 4)
-
Bei
den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wurde die Bewertung
der Beständigkeit o.dgl.
mit einem Bilderzeugungsgerät,
das mit einem RNG-Aufladeelement und einem elektrophotographischen
lichtempfindlichen Element, bei denen die Eigenschaften unterschiedlich
eingestellt waren, versehen war, durchgeführt, und die vorteilhaften
Wirkungen werden beschrieben.
-
Sei
dieser Ausführungsform
wurde die Schaumstoffschicht 21b für die Bildung des Aufladeelements 21 durch
Formschäumen
von EPDM-Schaumstoffmaterial,
in dem durch Kneten Ruß dispergiert
worden war, bereitgestellt. In die Schaumstoffschicht 21b wurde
ein Metallkern 21a eingefügt, und der Schaumstoffschicht 21b wurde
durch Abschleifen eine vorgegebene Abmessung erteilt.
-
Die
mittlere Porengröße der Schaumstoffschicht 21b des
RNG-Aufladeelements der vorliegenden Erfindung betrug 100 μm, und ihr
spezifischer Volumenwiderstand betrug etwa 3 × 105 Ωcm. Bei
dieser Ausführungsform
hatte das RNG-Aufladeelement 21 eine Härte von 30°.
-
Außerdem wurden
andere RNG-Aufladeelemente 21 mit anderen Porengrößen hergestellt,
indem das Knetverhältnis
des Rußes
und des Schaumstoffmaterials eingestellt wurde, wobei Rubicelle
(Handelsname, erhältlich
von TOYO POLYMER KABUSHIKI KAISHA), das ein Polyurethanschaumstoff
mit einer sehr geringen Porengröße wie z.B.
20 μm ist,
verwendet wurde.
-
Die
Herstellung erfolgte mit einer mittleren Porengröße (Porendurchmesser) von 20 μm, 50 μm, 100 μm, 200 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm oder 800 μm.
-
Die
Herstellung erfolgte mit einem spezifischen Volumenwiderstand von
6 × 103 Ωcm,
2 × 104 Ωcm,
3 × 105 Ωcm,
7 × 107 Ωcm,
1 × 109 Ωcm,
3 × 1012 Ωcm
oder 1 × 1013 Ωcm.
Die Härten
waren im Wesentlichen dieselben.
-
Die
lichtempfindlichen Elemente 3 waren bei dieser Ausführungsform
lichtempfindliche a-Si-Elemente und wurden in derselben Weise wie
bei Ausführungsform
2 hergestellt, wobei im Einzelnen die Zustandsdichte DOS 4 × 1015 cm–3 betrug, Eu 53 meV
betrug und der Widerstand der Oberflächenschicht 5 × 1013 Ω·cm betrug.
-
Sie
wurden ähnlich
wie bei Ausführungsform
1 in das Bilderzeugungsgerät
von 1 eingebaut, und die an das lichtempfindliche
Element 3 angelegte Spannung, die Belichtungsmenge, das Dunkelpotenzial
und das Hellpotenzial wurden eingestellt. Die Betriebsgeschwindigkeit
des lichtempfindlichen Elements 3 betrug 300 mm/s.
-
Die
Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 wurde mit Aufladungsförderungspulver
und im Einzelnen mit ZnO-Pulver, dessen Teilchengröße ausreichend
geringer war als die eines klassierten Toners, beschichtet, und
das überschüssige Pulver
wurde entfernt. Das Aufladeelement war drehbar und wurde durch ein
Antriebssystem (nicht gezeigt) angetrieben.
-
Das
RNG-Aufladeelement 21 wurde an das lichtempfindliche Element 3 angepresst,
und es wurde eine Walze angewendet, um für eine Kontaktspaltbreite von
6 mm mit dem lichtempfindlichen Element 3 zu sorgen.
-
Während der
Beständigkeitsprüfung wurde
der Verbrauch der Aufladungsförderungsteilchen
regelmäßig überprüft, und
die ZnO-Teilchen
wurden entsprechend dem Verbrauch zugeführt. Das RNG-Aufladeelement 21 wurde
in Gegenrichtung bezüglich
des lichtempfindlichen Elements 3 mit einer Umfangsgeschwindigkeit
von 70 mm/s gedreht.
-
Die
mittlere Teilchengröße des Toners
betrug 6 μm.
-
Mit
dem Bilderzeugungsgerät,
das mit dem Reinigungs- und Aufladeelement 21, das die
vorstehend beschriebene Porengröße und den
vorstehend beschriebenen spezifischen Volumenwiderstand hatte, ausgestattet
war, wurden mit 200.000 Blättern
in der Umgebung mit normaler Temperatur und normaler Feuchtigkeit (25 °C, 45 % rel.F.)
Prüfungen
auf Beständigkeit
gegenüber
dem Drucken durchgeführt.
-
Hierbei
wurden die Papierblattverarbeitungs-Betriebsbeständigkeitsprüfungen unter Anwendung von TC-A1-Prüfkarten
(Canon test chart FY9-9045-000) durchgeführt, und für jede Prüfkarte wurden mehrere Probenbilder
hergestellt. Außerdem
wurden Bewertungen in Bezug auf Bildfehler wie z.B. mangelhafte
Reinigung, Licht gedächtnis,
Bildfließen,
weiße
Flecke und schwarze Flecke durchgeführt. Das Bewertungsverfahren
war dasselbe wie bei Ausführungsform
2.
-
Tabelle
3 zeigt die Ergebnisse von Bewertungen in Bezug auf das RNG-Aufladeelement 21 und
das lichtempfindliche Element 3 vor und nach den Betriebsbeständigkeitsprüfungen.
Die Symbole in der Tabelle haben die folgenden Bedeutungen:
- E:
ausgezeichnet (Es wird eins sehr gute Aufladbarkeit aufrechterhalten;
der Grad der mangelhaften Reinigung einschließlich des Schleiers wird bei
einem guten Wert gehalten, und der Grad des Bildfließens wird
aufrechterhalten); Bewertungsstufe 5.
- G: gut (Aufladbarkeit mit guter Bildqualität wird in einem guten Zustand
aufrechterhalten, und die Veränderung der
Bewertungsstufe des Grades der mangelhaften Reinigung auf dem Bild
beträgt
nicht mehr als 1); Bewertungsstufe 4.
- F: Bildqualität
ist wie bei einem herkömmlichen
Gerät (Die
Beibehaltung der Aufladbarkeit entspricht dem herkömmlichen
Grad); Bewertungsstufen 3 bis 1 (Unterscheidung anhand des Grades
der mangelhaften Reinigung).
Tabelle
3 - Einheit: Spezifischer Widerstand = Ω·cm;
- Ø (Porengröße) = Mikrometer
- Härte:
etwa 30°
-
Dann
wurde die Härte
des RNG-Aufladeelements
21 verändert, und die Prüfungen und
die Bewertungen wurden durchgeführt.
Der spezifische Volumenwiderstand des RNG-Aufladeelements
21 betrug
3 × 10
5 Ωcm
bis 5 × 10
7 Ωcm. Tabelle
4
- Einheit: Härte = ° (Grad);
- Ø (Porengröße) = Mikrometer
- Spezifischer Widerstand: etwa 3 × 105 bis
5 × 107 Ω·cm
-
Das
RNG-Aufladeelement 21 wurde in Gegenrichtung mit einer
Geschwindigkeit von 70 mm/s in Bezug auf das lichtempfindliche Element 3 ähnlich wie
vorstehend beschrieben und außerdem
mit einer anderen Relativgeschwindigkeit gedreht.
-
Die
Umfangsgeschwindigkeit des RNG-Aufladeelements 21 wird
derart festgelegt, dass eine vorgegebene Relativgeschwindigkeit
in Bezug auf das lichtempfindliche Element 3 erzielt wird,
wodurch der Kontakt des RNG-Aufladeelements 21 mit dem
lichtempfindlichen Element 3 gleichmäßig wird und das Abschaben
des nicht übertragenen
Toners bei der Reinigung wirksamer wird.
-
Die
Antriebsrichtung kann bei dem Kontaktspalt zwischen dem lichtempfindlichen
Element 3 und dem RNG-Aufladeelement 21 dieselbe
Richtung haben wie die Drehung des lichtempfindlichen Elements 3,
und die Eigenschaften des RNG-Aufladeelements 21 waren
sogar in diesem Fall gut.
-
Sowohl
bei der Verwendung eines Einkomponententoners als auch eines Zweikomponententoners bzw.
-entwicklers (der beispielsweise Tonerträger enthält) wurden gute Ergebnisse
bestätigt.
-
Was
die Aufladungsförderungsteilchen
anbetrifft, so können
die Tonerteilchen, die durch die Entwicklungseinrichtung des Bilderzeugungsgeräts als Entwickler
verwendet werden, die ZnO-Teilchen ersetzen, und in so einem Fall
wurden ähnliche
Ergebnisse bestätigt.
-
(Ausführungsform 5)
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurden das RNG-Aufladeelement 21 und das lichtempfindliche
Element 3 ähnlich
wie bei Ausführungsform
4 in das Bilderzeugungsgerät
von 1 eingebaut, und die Prüfungen und die Änderungen
wurden ähnlich
wie bei Ausführungsform
3 durchgeführt.
Das RNG-Aufladeelement 21 wurde ähnlich wie bei den vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen
in Gegenrichtung bezüglich
der Umfangsbewegung des lichtempfindlichen Elements 3 mit
einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 mm/s gedreht.
-
Wie
in 6 gezeigt ist, umfasst die Auflade- und Reinigungseinrichtung 2 dieser
Ausführungsform ferner
eine Teilchenzuführungseinrichtung 23 und
an einer Stelle, die sich in Bezug auf die Drehrichtung des RNG-Aufladeelements 21 stromabwärts von
der Teilchenzuführungseinrichtung 23 befindet,
eine Rakel 22.
-
Die
Bewertungen der Prüfungen
dieser Ausführungsform
waren gut.
-
Nach
der Betriebsbeständigkeitsprüfung wurde
das RNG-Aufladeelement 21 aus dem Bilderzeugungsgerät herausgenommen
und untersucht, wobei keine Verminderung oder örtliche Beschränkung der
Aufladungsförderungsteilchen
festgestellt wurde.
-
Es
wird angenommen, dass das RNG-Aufladeelement 21 durch die
Kombination der Synergie der Funktion der Teilchenzuführungseinrichtung 23,
die der Oberfläche
des RNG-Aufladeelements 21 die Aufladungsförderungsteilchen
zuführt,
und der Funktion der Rakel 22, die eine geeignete Menge
der Teilchen auf dem RNG-Aufladeelement 21 entlang
der Achsenrichtung gleichmäßig macht,
in einem guten Zustand gehalten werden kann.
-
Zur
Entfernung und/oder zum Gleichmäßigmachen
von Teilchen, die die Aufladungsförderungsteilchen auf dem RNG-Aufladeelement 21 einschließen, ist
zusätzlich
zu der Rakel 22 eine Schaber- bzw. Rakelwalze 24 anwendbar,
wie sie in Ausführungsform
1 beschrieben wurde.
-
In
einem Bilderzeugungsgerät
kann mehr als ein solches Bauteil bzw. Element bereitgestellt werden. Beispielsweise
kann vor und nach des Stelle, wo die Teilchenzuführungseinrichtung 23 dem
RNG-Aufladeelement 21 die Teilchen zuführt, ein Mechanismus zur Entfernung/zum
Gleichmäßigmachen
von Teilchen wie z.B. die vorstehend beschriebene Rakel 22 und/oder
Schaber- bzw. Rakelwalze 24 bereitgestellt werden, wodurch die
Fremdsubstanzen, die von dem lichtempfindlichen Element 3 entfernt
worden sind, wirksamer von dem RNG-Aufladeelement 21 entfernt
werden können,
was für
den anschließenden
Reinigungs- und Aufladevorgang von Vorteil ist.
-
(Ausführungsform 6)
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird ähnlich
wie bei Ausführungsform
3 ein lichtempfindliches a-Si-Element hergestellt, bei dem DOS 2 ×1015 cm–3 beträgt, Eu 52
meV beträgt
und die Oberflächenschicht 34 aus amorphem
Kohlenstoff (a-C:H) besteht und der Widerstand 4 × 1013 Ωcm
beträgt.
-
Mit
Ausnahme des lichtempfindlichen Elements
3 wurden die Strukturen
des RNG-Aufladeelements
21 und die Aufladungsförderungsteilchen
in derselben Weise wie bei Ausführungsform
4 bewertet. Bei dieser Ausführungsform
wurde das RNG-Aufladeelement
21 ähnlich wie bei Ausführungsform
4 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 mm/s in Gegenrichtung
bezüglich
des lichtempfindlichen Elements
3 gedreht. Die Ergebnisse
nach der Betriebsbeständigkeitsprüfung sind
in Tabellen 5 und 6 gezeigt. Tabelle
5
- Einheit: Spezifischer Volumenwiderstand
(Ω·cm) und
- Ø (Porengröße) (μm)
- Härte:
etwa 30°
Tabelle
6 - Einheit: Härte [° (Grad)] und
- Ø (Porengröße) (μm).
- Spezifischer Volumenwiderstand: 3 × 105 Ω·cm bis
5 × 107 Ω·cm.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden durch die Verwendung der Oberflächenschicht aus a-C:H die Anpassbarkeit
an die Härte
des RNG-Aufladeelements 21 und an die Porengröße an seiner
Oberfläche
verbessert. Im Einzelnen ist sogar in dem Fall, dass die Härte des
RNG-Aufladeelements 21 niedrig ist, der Umstand, dass die
Reibung gering ist, wirksam, um eine Beschädigung, die auf die Reibung
der Teilchen und der Schaumstoffschicht 21b an sich mit
dem lichtempfindlichen Element 3 zurückzuführen ist, zu unterdrücken.
-
Wenn
andererseits die Härte
der Schaumstoffschicht 21b hoch ist, hat die Oberflächenschicht
des lichtempfindlichen Elements 3 eine hohe Härte, so
dass die Reibung mit dem RNG-Aufladeelement 21 vermindert
wird, was zur Folge hat, dass eine Beschädigung des RNG-Aufladeelements 21 unterdrückt wird.
-
Da
ferner gemäß dieser
Ausführungsform
die zum Antrieb das RNG-Aufladeelements 21 erforderliche Belastung
niedrig ist, wird der Abrieb (insbesondere im Fall der Anwendung
eines RNG-Aufladeelements mit niedriger Härte) vermindert.
-
(Ausführungsform 7)
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurde das lichtempfindliche Element 3 ähnlich wie bei Ausführungsform 6
in derselben Weise wie bei Ausführungsform
2 hergestellt, jedoch enthielt bei dieser Ausführungsform das gasförmige Ausgangsmaterial
bei der Herstellung der Oberflächenschicht 34 des
lichtempfindlichen Elements fluorhaltiges Gas, und die Entladungsleistung
und der Innendruck wurden entsprechend eingestellt.
-
Das
lichtempfindliche Element 3 war ein lichtempfindliches
a-Si-Element; die
photoleitfähige
Schicht 33 war dieselbe wie bei Ausführungsform 6, und die Oberflächenschicht
bestand aus fluorhaltigem amorphem Kohlenstoff (a-C:H:F), und ihr
spezifischer Widerstand betrug 8 × 1014 Ωcm. Durch
die Wirkung des Fluors war die Reibung der Oberfläche des
lichtempfindlichen Elements niedrig.
-
(Ausführungsform 8)
-
Gemäß dieser
Ausführungsform
ist das lichtempfindliche Element auf der lichtempfindlichen Schicht [organischen
photoleitfähigen
Schicht (OPC)] mit einer Oberflächenschutzschicht
(Deckschicht), die eine Ladungsinjektionseigenschaft hat, ausgestattet.
Die Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf 3(f).
-
Auf
einen Schichtträger
in Form eines Aluminiumzylinders wurde durch ein Tauchverfahren
eine 5%ige methanolische Lösung
von Alkoxymethylpolyamid aufgetragen, um eine Grundierschicht (Zwischenschicht) mit
einer Schichtdicke von 1 μm
zu bilden.
-
Anschließend wurden
10 Teile (Masseteile) Titanylphthalocyaninpigment, 8 Teile Polyvinylbutyral
und 50 Teile Cyclohexanon 20 Stunden lang durch ein Sandmühlengerät unter
Anwendung von 100 Teilen Glasperlen mit einem Durchmesser von 1
mm vermischt und dispergiert. Der Dispersionsflüssigkeit wurden 70 bis 120
Teile Methylethylketon zugesetzt, und sie wurde auf die Grundierschicht
aufgetragen und 5 min lang bei 100 °C getrocknet, um eine Ladungserzeugungsschicht 37 mit
einer Dicke von 0,2 μm
zu bilden.
-
10
Teile einer Styrylverbindung und 10 Teile eines Polycarbonats vom
Bisphenoltyp wurden in 65 Teilen Monochlorbenzol gelöst. Die
Flüssigkeit
wurde durch ein Tauchverfahren auf die Ladungserzeugungsschicht 37 aufgetragen
und wurde durch Heißluft
60 min lang bei 120 °C
getrocknet, um eine Ladungstransportschicht 38 mit einer
Dicke von 20 μm
zu bilden.
-
Auf
der Ladungstransportschicht 38 wurde eine Oberflächenschutzschicht
(Deckschicht) 34' vom
Ladungsinjektionstyp mit einer Dicke von 1,0 μm gebildet. Bei dieser Ausführungsform
wird die Deckschicht in der folgenden Weise hergestellt.
-
(A)
100 Teile Polyethylenterephthalat mit hohem Schmelzpunkt, das durch
Terephthalsäure
als Säurekomponente
und Ethylenglykol als Glykolkomponente gebildet wird und eine Grenzviskosität von 0,70
dl/g, einen Schmelzpunkt von 258 °C
und eine Glasumwandlungstemperatur von 70 °C hat [wobei die Glasumwandlungstemperatur
mit einer Temperaturerhöhungsgeschwindigkeit
von 10 °C/min
unter Anwendung eines Differenzial(mikro)kalorimeters bei 5 mg einer
Messprobe, die durch Schmelzen der Polyester-Harzmaterialprobe bei
280 °C und
ihr rasches Abkühlen
durch Eiswasser von 0 °C
hergestellt worden war, gemessen wurde], und (B) 30 Teile Epoxyharzmaterial
vom Typ eines aromatischen Esters (Epoxyäquivalent: 160, Handelsname:
Epikote 190P, erhältlich
von YUKA SHELL EPOXY) wurden in 100 ml einer flüssigen Mischung von Phenol
und Tetrachlorethan (1:1) gelöst.
-
In
die auf diese Weise hergestellte Flüssigkeit wurden als Ladungsrückhaltepulver
60 Masse% SnO2-Pulver eingemischt. Der Widerstandswert
der Deckschicht ist durch Auswahl des Harzmaterials und/oder der
Menge des Ladungsrückhaltepulvers
einstellbar.
-
Dann
wurden als Photopolymerisationsinitiator (C) 3 Teile Triphenylsulfoniumhexafluoroantimonat
zugesetzt, wodurch eine flüssige
Harzmaterialmischung hergestellt wurde.
-
Sie
wurde durch eine 20 cm entfernt angeordnete 2-kW-Quecksilberhochdrucklampe
(30 W/cm) 8 s lang bei 130 °C
gehärtet.
-
Der
spezifische Widerstand der Deckschicht dieser Ausführungsform
betrug 8 × 1013 Ωcm.
-
Das
RNG-Aufladeelement 21 hat dieselben Werte des spezifischen
Volumenwiderstandes, der Härte und
der Porengröße wie bei
Ausführungsform
3, und es wurde in das Bilderzeugungsgerät von 1 eingebaut.
Die Betriebsgeschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit) des lichtempfindlichen
Elements 3 betrug 150 mm/s; die Bedingungen wie z.B. die
an das RNG-Aufladeelement 21 angelegte Spannung o.dgl.
wurden derart eingestellt, dass die Oberfläche des lichtempfindlichen
Elements 3 ein Dunkelpotenzial von –700 V hatte und das Potenzial
(Bildbereich) nach der Belichtung durch Zuführung von Bildsignalen –130 V betrug.
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Das
RNG-Aufladeelement 21 wurde mit einer Kontaktspaltbreite
von 6 mm mit dem lichtempfindlichen Element 3 in Kontakt
gebracht und wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 70 mm angetrieben. Ähnlich wie
bei Ausführungsform
4 wurden um das RNG-Aufladeelement 21 herum
die Aufladungsförderungsteilchen-Zuführungseinrichtung 23 und
die Rakel 22 angeordnet. Die Aufla dungsförderungsteilchen
bestanden ähnlich
wie bei Ausführungsform
3 aus ZnO.
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Betriebsbeständigkeitsprüfungen wurden
mit 10.000 Blättern
unter der Bedingung der Umgebung mit normaler Temperatur und normaler
Feuchtigkeit durchgeführt,
und die Ergebnisse sind bestätigt
worden.
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Im
Einzelnen wurden bei der Ausführungsform
die Bildqualität
und der Kontakt des RNG-Aufladeelements 21 mit dem lichtempfindlichen
Element 3 sogar nach der Prüfung aufrechterhalten. Außerdem wurde weder
eine Beschädigung
noch ein Abrieb das RNG-Aufladeelements 21 festgestellt.
Außerdem
wurden sogar nach der Prüfung
keine Beschädigung
und kein Zerkratzen der Oberfläche
des lichtempfindlichen Elements, die die Bilderzeugung beeinträchtigen,
festgestellt.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
erhöht
das Vorhandensein der Aufladungsförderungsteilchen die wirksame
Kontaktfläche
zwischen dem RNG-Aufladeelement 21 und dem lichtempfindlichen
Element 3, so dass ein hoher Wirkungsgrad der Ladungsinjektion
erzielt und das Fließvermögen der
Aufladungsförderungsteilchen
auf dem RNG-Aufladeelement 21 verbessert
wird und infolgedessen ein örtlich
begrenzter Druck beseitigt wird.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung auf
das lichtempfindliche OPC-Element anwendbar.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass das RNG-Aufladeelement 21 und
das elektrophotographische lichtempfindliche Element 3 in
dem Bilderzeugungsgerät
stationär
angeordnet sind, und sie ist bei einer Betriebskassette anwendbar,
die das RNG-Aufladeelement 21 und das lichtempfindliche
Element 3 als Einheit in Form einer Kassette enthält, die
an der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts abnehmbar angebracht werden
kann. Die Kassette kann das RNG-Aufladeelement 21, die
Entwicklungseinrichtung 8 mit dem Entwicklerträgerelement 81 und
das elektrophotographische lichtempfindliche Element 3 als Einheit in
Form einer Kassette enthalten, die an der Hauptbaugruppe des Bilderzeugungsgeräts abnehmbar angebracht
werden kann.
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Die
Erfindung ist zwar unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Bauarten
bzw. Strukturen beschrieben worden, ist jedoch nicht auf die dargelegten
Einzelheiten beschränkt,
und diese Anmeldung soll Abwandlungen oder Abänderungen umfassen, wie sie
im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche liegen können.