DE4345489C2 - Kontaktübertragungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Kontaktladungszuführvorrichtung zur externen Steuerung von Ladungen, welche einem zu ladenden Element (50) zugeführt werden, indem ein Kontaktelement (10), an dem eine externe Spannung angelegt ist, mit dem zu ladenden Element (50) in Kontakt gebracht wird, welches wenigstens eine Unterschicht (52) aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Ungleichung gilt DOLLAR A log(R) >= log{Rp È (Va - Vt)/Vt} + (alpha - beta) È log(S/s) + gamma È log(i/I), DOLLAR A wobei DOLLAR I1 ist, und DOLLAR A Va (V): Die an dem Kontaktelement (10), welches sich mit dem zu ladenden Element (50) in Kontakt befindet, angelegte Spannung; I (muA): Der von dem Kontaktelement (10) zu dem zu ladenden Element (50) fließende Strom; S (cm·2·): Kontaktfläche des zu ladenden Elements (50) und des Kontaktelements (10); R (OMEGA): Widerstand des Kontaktelements (10), wenn der Strom I (muA) in einem Bereich eingespeist wird, welcher dem Kontaktbereich S (cm·2·) des Kontaktelements (10) entspricht; gamma: Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements (10; 1 - beta: Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements (10); s (cm·2·): Fläche eines schadhaften Teils des zu ladenden Elements (50); Vt (V): Durchschlagspannung der Unterschicht (52); i (muA): Strom, welcher in einem Bereich der Unterschicht (52), der dem Kontaktbereich S (cm·2·) entspricht, fließt, wenn in dem Bereich eine Spannung angelegt ist, die geringfügig unterhalb der Durchschlagspannung Vt (V) liegt; Rp (OMEGA): Widerstand der Unterschicht (52), wenn der Strom i (muA) ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung vom Kontakttyp, wie sie beispielsweise in bilderzeugenden Vorrichtungen, wie Druckern, Videodruckern, Facsimile-Geräten, Kopiergeräten oder einer Anzeigevorrichtung vorkommt, insbesondere eine Kontaktübertragungsvorrichtung, wie sie in bilderzeugenden Geräten verwendet wird.

Speziell betrifft die Erfindung eine Kontaktladevorrichtung zum Laden oder Entladen eines zu ladenden Elementes, indem ein Ladeelement, welches mit einer externen Spannung versorgt wird, mit dem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, sowie einer Kontaktübertragungsvorrichtung zum Übertragen von Entwickler auf ein Aufnahmemedium für die Bildübertragung von dem zu ladenden Element, wenn das Aufnahmemedium für die Bildübertragung einen Zwischenraum zwischen einem mit einer externen Spannung versorgten Transferelement und dem zu ladenden Element passiert. Das Ladeelement und das Transferelement werden im folgenden als Kontaktelement bezeichnet.

In einer bilderzeugenden Vorrichtung auf der Basis eines elektrostatischen Elektrofotografiersystems wird ein latentes elektrostatisches Bild auf einer Fotorezeptortrommel erzeugt, das latente Bild zieht Toner an, und das erzeugte Tonerbild wird auf ein Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung übertragen.

Die in dem Elektrofotografiersystem verwendete Fotorezeptortrommel ist so aufgebaut, daß auf der Oberfläche der Trommel als Basis eine Unterschicht ausgebildet ist, und auf der Fotorezeptorschicht, deren elektrische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von Licht verändert, der Fotorezeptor ausgebildet ist. In einigen Fällen befindet sich die Fotorezeptorschicht auch direkt auf der Oberfläche der Trommel, ohne daß eine Unterschicht verwendet wird.

Die Trommel ist aus einem derartigen Metall aufgebaut, welches die geforderte Steifigkeit aufweist und das Ausbilden eines harten, elektrisch isolierenden Films auf deren Oberfläche leicht ermöglicht. Ein Metall, das diese Ansprüche erfüllt, ist Aluminium. Die Unterschicht ist üblicherweise ein Oxidfilm oder ein elektrisch nicht leitender Film, welcher auf der Oberfläche der Trommel ausgebildet ist.

Ein organisches oder anorganisches Material, das als Fotorezeptorschicht verwendet wird, zeigt elektrische Isoliereigenschaften in solch einem Ausmaß, daß es Ladungen zurückhält, wenn sie nicht dem Licht ausgesetzt ist, und daß es Ladungen abgibt, wenn es Licht ausgesetzt ist. Wenn die Fotorezeptorschicht ein organisches Material ist, wird diese gebildet, indem die Trommel mit der darauf ausgebildeten Unterschicht in eine Präparationsflüssigkeit eingetaucht wird, welche durch Auflösen des organischen Materials in einem Lösungsmittel gebildet worden ist. Wenn die Fotorezeptorschicht aus einem anorganischen Material hergestellt wird, erfolgt dies durch Bedampfen des organischen Materials auf die auf einer Trommel ausgebildeten Unterschicht.

Die so aufgebaute Fotorezeptorschicht wird mittels eines festgelegten Potentials durch eine Koronaladevorrichtung, eine Kontaktladevorrichtung oder ähnliches geladen. Unter dieser Bedingung wird die Fotorezeptorschicht auf der Trommel Lichtstrahlen oder einem optischen Bildmuster gemäß Bilddaten ausgesetzt, um darauf ein latentes elektrostatisches Bild zu formen. Die elektrischen Widerstandswerte werden nur in den Bereichen der Fotorezeptorschicht, die dem Licht ausgesetzt sind, selektiv reduziert, so daß die auf der Oberfläche befindlichen Ladungen verschwinden und das Potential darauf abnimmt.

Dann wird geladener Toner mit der das latente elektrostatische Bild tragenden Fotorezeptorschicht in Kontakt gebracht, so daß der Toner nur von Bereichen angezogen wird, die dem Licht ausgesetzt oder nicht ausgesetzt sind, und zwar mittels einer elektrostatischen Kraft, wodurch ein Tonermuster auf der Fotorezeptorschicht gebildet wird.

Dann wird ein Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung in Richtung auf die Oberfläche der Fotorezeptortrommel synchron mit der Drehung der das Tonerbild auf der Oberfläche tragenden Trommel bewegt. Dann wird das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung mit einer Polarität entgegengesetzt zur Polarität des geladenen Toners geladen. Das Tonermuster auf der Trommel wird von dem Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung angezogen, so daß das Tonermuster auf dem Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung aufgezeichnet wird.

Die Vorrichtung zum Laden der Fotorezeptortrommel, die Entladevorrichtung zum Entfernen von Restladung auf der Trommel und die Übertragungsvorrichtung zum Übertragen des Tonermusters auf das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung gehören zu den Vorrichtungen, um Ladungen auf eine Trommel zu übertragen und diese von der Trommel wieder zu entfernen. Herkömmlich wird die genannte Koronaladevorrichtung, welche mittels einer Koronaentladung geladene Partikel verwendet, in solchen Vorrichtungen eingesetzt.

Bei der Verwendung von Koronaladevorrichtungen entsteht in jedem Fall Ozon, welches die Luft verunreinigt. Um dies zu verhindern, wurden in jüngster Zeit Kontaktladevorrichtungen und Kontaktübertragungsvorrichtungen, welche nur eine außerordentlich geringe Menge Ozon erzeugen, verwendet. Bei der Kontaktladevorrichtung wird eine Bürste aus leitfähigen Fasern oder eine Walze aus leitendem elastischen Material, welche mit einer externen Spannung versorgt werden, mit der Oberfläche der Fotorezeptortrommel in Kontakt gebracht, während das Kontaktelement, d. h. die Bürste oder die Walze, in Bezug auf die Trommel bewegt wird. Ein kleiner Funken wird in dem Zwischenraum zwischen dem Kontaktelement und der Trommeloberfläche erzeugt, wenn diese sich einander nähern oder wenn diese sich voneinander trennen. Durch diesen Vorgang wird die Fotorezeptortrommel geladen.

In der Kontaktübertragungsvorrichtung wird bewirkt, daß eine Bürste aus leitfähigen Fasern oder eine Walze aus leitfähigem elastischem Material, welche mit einer externen Spannung versorgt werden, einander in einem Zustand nahekommen, in dem das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung sich dazwischen befindet. Zu dieser Zeit wird das Kontaktelement relativ zu der Trommel bewegt. Ein kleiner Funke wird in dem Zwischenraum zwischen dem Kontaktelement und dem Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung erzeugt, wenn sich diese einander nähern oder wenn sich diese voneinander entfernen. Durch diesen Vorgang wird das auf der Fotorezeptortrommel befindliche Bild auf das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung übertragen.

Wenn das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung sich nicht zwischen dem Kontaktelement und der Trommeloberfläche befindet, wird an dem Kontaktelement eine Spannung angelegt, um das Kontaktelement zu reinigen, wodurch der auf dem Kontaktelement befindliche Toner sich auf die Trommeloberfläche bewegt.

Das Entladephänomen wird ebenfalls in der Kontaktladevorrichtung und der Kontaktübertragungsvorrichtung verwendet. Entsprechend wird eine Spannung von etwa 0,5 bis 1,5 kV, welche geringer ist als die Spannung für eine Koronaentladung, zwischen dem Kontaktelement und der Fotorezeptortrommel angelegt. Um die Durchschlagspannung von über 0,5 bis 1,5 kV zu halten, muß die Spannung gleichmäßig in der Fotorezeptorschicht und der Unterschicht verteilt werden, um diese nicht zu beschädigen.

Wo die Fotorezeptorschicht einen schadhaften Teil oder Teile und ein feines Loch oder Löcher mit einem staubartigen daran befindlichen Material aufweist, z. B. Fremdmaterial, welche Wege für den Stromfluß zur Verfügung stellen, fließt der Strom konzentrisch durch diese Stromwege.

Wenn das Kontaktelement mit den schadhaften Teilen oder den feinen Löchern in Kontakt kommt, bewirkt die an dem Kontaktelement anliegende Spannung, daß Strom zu dem von den schadhaften Teilen und dem Fremdmaterial in den feinen Löchern gebildeten Leitungswegen fließt, da die Inpendanz der Leitstrecken geringer ist als der übrigen Teile der Fotorezeptorschicht. Dann tritt kein Entladephänomen zwischen diesen oder dem Kontaktelement und der Fotorezeptorschicht auf.

Wenn der durch die feinen Löcher fließende Strom einen vorbestimmten Wert für einen entsprechenden Schaltkreis übersteigt, fällt die an dem Kontaktelement oder dem Ladeelement angelegte Spannung ab, so daß in dem Zwischenraum zwischen dem Ladeelement und der Fotorezeptorschicht keine Entladung stattfindet. Das Resultat davon ist, daß nur der Kontaktbereich des Teils der Fotorezeptorschicht, welcher die feinen Löcher enthält und sich in axialer Richtung erstreckt, und welcher sich in Kontakt in dem Ladeelement befindet, unter einer schwachen Entladung leidet. Der Teil mit der schwachen Entladung erscheint als weißer Streifen bei der normalen Entwicklung und als schwarzer Streifen bei der inversen Entwicklung. Dies vermindert die Bildqualität erheblich.

Weiterhin ist der konzentrisch in die außerordentlich geringen Bereiche fließende Strom übermäßig groß. Dieser übermäßig hohe Strom erhitzt das Ladeelement in diesen Bereichen und das Fremdmaterial in und um die feinen Löcher. Die Qualität des Materials des Ladeelements verändert sich und die feinen Löcher der Fotorezeptorschicht werden vergrößert, wodurch ernsthafte Probleme in dem Gerät geschaffen werden.

Um dieses Problem zu lösen, wurde weiterhin eine Technik eingesetzt, bei welcher der untere Grenzwert des Widerstands des Ladeelements begrenzt wird, wie dies in den veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen Nr. Sho.56-132356, 58-49960 und 64- 73365 beispielsweise beschrieben ist. Gemäß einer der beschriebenen Techniken wird der spezifische Volumenwiderstand des Ladeelements in einem Bereich zwischen 10⁵ und 10¹¹ (Ω/cm) festgesetzt.

Techniken, welche ein mehrschichtiges Ladeelement verwenden, so daß der spezifische Volumenwiderstand der äußeren Schicht größer ist als der der inneren Schicht, wurden in den veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho.64-73364 und Hei.4-138477 sowie dem US-Patent 5126913 beispielsweise vorgeschlagen.

Insbesondere beschreibt die veröffentlichte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. Hei.4-138477 ein Ladeelement mit einer mehrschichtigen Struktur, so daß die Oberflächenschicht eine anisotrope Leitfähigkeit zeigt und einen Widerstand von mehr als 10⁵ Ω entlang der Oberfläche aufweist. Gemäß der US-Patentschrift 5126913 wird eine Stromquelle mit so großer Kapazität verwendet, daß der Ausgang der Stromquelle konstant bleibt, selbst wenn sich der Strom an den feinen Löchern konzentriert.

Es sind viele Vorschläge zu der Technik gemacht worden, eine Unterschicht zwischen der Fotorezeptorschicht und dem Trommelkörper anzulegen. Diese Vorschläge diskutieren in der Hauptsache Verbesserungen der Adhäsion der Fotorezeptorschicht an der leitfähigen Schicht oder der Trommel, die Beschichtung der Fotorezeptorschicht und die Dunkel/Hell-Abklingeigenschaften der Fotorezeptorschicht. Unter diesen Vorschlägen wird in der veröffentlichten ungeprüften japanischen Patentanmeldung Nr. Sho.61-179464 eine technische Idee beschrieben, gemäß welcher der untere Grenzwert des geteilten Ladungspotentials für die Unterschicht (oder der Zwischenschicht) auf 1 V gestellt wird, um die Bildung von feinen Löchern in der Fotorezeptorschicht durch die Entladung zu unterdrücken.

Wenn der Stromfluß in die feinen Löcher einen vorbestimmten Stromwert für den zugeordneten Schaltkreis überschreitet, nimmt die an dem Aufnahmemedium für das übertragene Bild anliegende Spannung auch in der Kontaktübertragungseinrichtung ebenso wie in der Kontaktladeeinrichtung ab, so daß in dem Zwischenraum zwischen dem Aufnahmemedium für das übertragene Bild und dem Übertragungselement keine Entladung stattfindet. Dies führt dazu, daß nur der Kontaktbereich eines Teils der Fotorezeptorschicht, welcher die feinen Löcher aufweist und sich in axialer Richtung erstreckt, unter einer schlechten Übertragung leidet. Das Übertragungselement ändert die Qualität und die feinen Löcher in der Fotorezeptorschicht vergrößern sich, wodurch möglicherweise schwerwiegende Probleme an dem Gerät auftreten können.

Durch langwierige Untersuchungen der vorbeschriebenen bekannten Vorrichtungen bestätigen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgenden Tatsachen. Gemäß herkömmlicher Technik kann das Phänomen nicht unterdrückt oder ausgeschaltet werden, daß, wenn das Kontaktelement mit dem fehlerhaften Teil und/oder den feinen Löchern der Fotorezeptorschicht in Kontakt kommt, ein Strom, welcher im Überschuß des auf der Basis des für spezifischen Volumenwiderstands errechneten Stromwerts vorhanden ist, in die schadhaften Teile und/oder die feinen Löcher fließt. Die Folge davon ist, daß über die gesamte Kontaktfläche der Fotorezeptorschicht mit dem Kontaktelement eine schwache Ladung oder Übertragung unausweichlich stattfindet. Das erhaltene Bild ist schlecht. Weiterhin ist unvermeidlich, daß der Strom, der in die feinen Löcher fließt, das Kontaktelement oder die feinen Löcher der Fotorezeptorschicht aufheizt, so daß sich das Kontaktelement verschlechtert oder sich die feinen Löcher vergrößern.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktladezuführvorrichtung, wie ein Kontaktladegerät, zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile bekannter Vorrichtungen nicht aufweist. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch die Kontaktübertragungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1, 2 und 3. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung, der Beispiele und den Zeichnungen.

Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, welche verhindert, daß sich die Bildqualität verschlechtert und das Kontaktelement und die Fotorezeptorschicht durch einen zu starken, in den schadhaften Teil und die feinen Löcher fließenden Strom beschädigt wird.

Gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine neue Kontaktladevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche die Verschlechterung der Bildqualität, den fehlerhaften Betrieb des elektrischen Systems und die Beschädigung der Vorrichtungsbestandteile verhindert.

Gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktladevorrichtung angegeben, welche ein geladenes Element stabil und gleichförmig laden kann.

Gemäß eines vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Kontaktübertragungsvorrichtung bereitgestellt, welche die Verschlechterung der Bildqualität, den fehlerhaften Betrieb des elektrischen Systems und die Beschädigung der Vorrichtungsbestandteile verhindert.

Erfindungsgemäß wird eine Kontaktübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Entwickler auf ein Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung von einem zu ladenden Element zur Verfügung gestellt, wenn das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung einen Zwischenraum zwischen einem Transferelement, an dem eine externe Spannung anliegt und dem zu ladenden Element passiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine der folgenden Ungleichungen gilt:

(A) log (R) ≧ log{Rp × (Va - Vt)/Vt} + (α - β) × log (S/s) + γ × log (i/I)

wobei |Va| < |Vt| ist,

(B) a + b ≧ Va × 10⁶/j

wobei log(a) = log(R) + (β - γ) × log (S/s) - γ × log(j/I) und

log(b) = log(Rp) + α × log(S/s) ist,

(C) log(R) ≧ log(Va × 10⁶/k) + (γ - β) × log(S/s) + γ × log(k/I) ist.

In den vorgenannten Ungleichungen ist
Va(V): Die an ein Kontaktelement angelegte Spannung, die mit dem zu ladenden Element in Kontakt steht.
I(µA): Der von dem Kontaktelement zu dem zu ladenden Element fließende Strom.
S(cm²): Der Kontaktbereich des zu ladenden Elements und des Kontaktelements.
R(Ω): Der Widerstand des Kontaktelements, wenn der Strom I(µ A) in einen Bereich eingespeist wird, welcher der Kontaktfläche S(cm²) des Kontaktelements entspricht.
γ: Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements,
1 - β: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements,
s(cm²): Die Fläche eines fehlerhaften Teils des zu ladenden Elements,
Vt(V): Die Durchschlagspannung einer Unterschicht,
i(µA): Der Strom, welcher in einem Bereich der Unterschicht fließt, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht, wenn eine gegenüber der Durchschlagspannung Vt(V) geringfügig kleinere Spannung an diesen Bereich angelegt wird,
Rp(Ω): Der Widerstand der Unterschicht, wenn der Strom i(µA) in den Bereich der Unterschicht fließt, welcher den Kontaktbereich S(cm²) entspricht, wenn eine gegenüber der Durchschlagspannung Vt(V) geringfügig kleinere Spannung an diesen Bereich angelegt wird,
j(µA): Der Strom, der in einem Bereich der Unterschicht fließen kann, welcher dem fehlerhaften Teilbereich s(cm²) entspricht,
k(µA): Der in einem fehlerhaften Teil des zu ladenden Elements fließende Strom und
1 - α: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht.

Falls unter den vorgenannten Bedingungen das zu ladende Element geladen oder entladen wird und ein Tonermuster von dem zu ladenden Element auf ein Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung übertragen wird, und eine Fotorezeptortrommel kleinere Defekte aufweist, die vor der Auslieferung der Produkte bei einer Untersuchung nicht bemerkt worden sind, wird die Unterschicht nicht zerstört werden, da die an der Unterschicht angelegte geteilte Spannung nicht über der Durchschlagspannung der Unterschicht liegt. Wenn die Fotorezeptortrommel defekte Teile und/oder kleine Löcher aufweist, ist es möglich, den in die defekten Teile und/oder die feinen Löcher fließenden Strom so zu begrenzen, daß der Stromwert diese nicht vergrößert. Mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen wird daher erfolgreich verhindert, daß schwarze oder weiße Streifen auf dem entstehenden Bild sowie eine schlechte Übertragung auftreten.

In den Zeichnungen ist folgendes gezeigt:

Fig. 1 zeigt die Ersatzschaltung eines fehlerhaften Teils einer Fotorezeptorschicht eines zu ladenden Elements gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt das schematische Diagramm eines Verfahrens zur Messung der Flächenabhängigkeit des Widerstands des erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung der Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands, gemessen nach der in Fig. 2 gezeigten Methode;

Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm des Verfahrens zur Messung der Stromabhängigkeit des Widerstands des erfindungsgemäßen Kontaktelements;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Stromabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt;

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die Stromabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt;

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt;

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt;

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren zum Messen des Kontaktelementwiderstands zeigt;

Fig. 11(a) bis 11(h) sind Querschnittsansichten, welche schematisch Ladeelemente zeigen, welche erfindungsgemäße Kontaktladevorrichtungen bilden;

die Fig. 12(a) bis 12(d) sind Querschnittsansichten, welche schematisch Transferelemente zeigen, welche erfindungsgemäße Kontaktübertragungsvorrichtungen bilden;

Fig. 13(a) und 13(b) sind Querschnittsansichten, welche schematisch erfindungsgemäße zu ladende Elemente zeigen;

Fig. 14 ist eine schematische Ansicht, welche ein eine erfindungsgemäße Kontaktladevorrichtung aufweisendes Bilderzeugungsgerät zeigt;

Fig. 15 ist eine schematische Ansicht, welche ein eine erfindungsgemäße Kontaktübertragungsvorrichtung aufweisendes Bilderzeugungsgerät zeigt;

die Fig. 16(a) bis 16(d) sind Diagramme, welche typische Schadstellen aufzeigen, wie sie häufig in Fotorezeptorschichten gefunden werden;

die Fig. 17(a) und 17(b) sind Diagramme und zeigen typische Leitwege, durch welche von einem Kontaktelement in eine Schadstelle oder in ein feines in der Fotorezeptortrommel befindliches Loch Strom konzentrisch fließt;

die Fig. 18(a) und 18(b) sind Querschnittsansichten, welche schematisch eine Kontaktladevorrichtung zeigen, welche in Kontakt mit einer mit feinen Löchern versehenen Fotorezeptorschicht sowie einen Querschnitt, der schematisch ein Verfahren zeigt, um zu überprüfen, ob die Zwischenschicht oder Unterschicht der Fotorezeptortrommel zusammengebrochen ist oder nicht;

Fig. 19 ist ein Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Kontaktladevorrichtung;

die Fig. 20(a) und 20(b) zeigen eine graphische Darstellung, aus der die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Ladeelements ersichtlich ist sowie eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Zwischenschicht der Fotorezeptortrommel zeigt.

Die Fig. 21(a) und 21(b) sind graphische Darstellungen zur Erläuterung der Stromabhängigkeit des Widerstands des Ladeelements; und

Fig. 22 ist ein Querschnitt, welcher schematisch ein Bilderzeugungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Kontaktladevorrichtung zeigt.

Im folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Als erstes werden die Schadstellen einer Fotorezeptorschicht, auf welche die vorliegende Erfindung gerichtet ist, beschrieben.

Die Schadstellen, die in einer Fotorezeptortrommel auftreten können, können vielfältiger Art sein. Die in Fig. 16(a) gezeigte Schadstelle 75 besteht nur in dem Oberflächenbereich einer Fotorezeptorschicht 72 der Fotorezeptortrommel und sie erreicht nicht die Unterschicht 71. In Fig. 16(b) ist ein in der Fotorezeptorschicht 72 befindlicher Hohlraum 76 gezeigt. Die aus Fig. 16(c) ersichtliche Schadstelle 77 reicht durch die Fotorezeptorschicht 72 bis zur Unterschicht 71. Das in Fig. 16(d) gezeigte feine Loch 78 geht durch die Unterschicht 71 und die Fotorezeptorschicht 72 bis zum Trommelkörper 70 oder der Leitungsschicht hindurch.

Die meisten bis zum Trommelkörper 70 reichenden Schadstellen werden durch eine Überprüfung vor der Auslieferung sicher ermittelt, da die Öffnungsdurchmesser der Schadstellen groß sind. Produkte mit Schadstellen werden ausgesondert. Üblicherweise sind die ausgelieferten Produkte frei von Schadstellen. Die in den Fig. 16(a) bis 16(c) gezeigten Schadstellen sind jedoch zu klein, um bei der Inspektion bemerkt zu werden und sie können durch den Gebrauch so anwachsen, daß sie bis zur Unterschicht hindurchreichen, wie dies später beschrieben wird.

Eine Schadstelle, die von der Fotorezeptorschicht bis in die Unterschicht reicht, d. h. eine Schadstelle die sowohl die Fotorezeptorschicht als auch die Unterschicht zerstört, wird als "feines Loch" bezeichnet.

Wenn ein elektrofotographisches Verfahren unter Verwendung einer Fotorezeptortrommel durchgeführt wird, in welcher die Schadstelle auf die Fotorezeptorschicht begrenzt ist, treten Toner und Staubmaterial in die Schadstelle 77 der Fotorezeptorschicht ein, wie dies in Fig. 16(c) ersichtlich ist, und sie bilden eine Leitstrecke 80, welche sich von der Oberfläche der Fotorezeptorschicht bis zur Unterschicht erstreckt (Fig. 17(a)). Diese Substanzen treten auch in die Schadstelle 75 der Fotorezeptorschicht, wie in Fig. 16(a) gezeigt, wodurch die aus Fig. 17(b) ersichtliche Leitstrecke 80 gebildet wird. Durch die Schadstellen, auch durch die kleinen Schadstellen, wie in Fig. 16(a) und 16(b) gezeigt, wird ein dünner Teil 75a der Fotorezeptorschicht 72 gebildet. Die der Fotorezeptorschicht 72 beigeordnete geteilte Spannung ist gering, und an die Unterschicht 71 angelegte Spannung ist groß. Dies kann in Extremfällen dazu führen, daß die Unterschicht zerstört wird.

Wenn insbesondere einmal die Leitstrecke 80 gebildet worden ist, wird die der Fotorezeptorschicht zugeordnete Spannung im Lade-, Übertragungs- und Entladezustand an der Unterschicht angelegt. Die über der Durchschlagspannung liegende Überspannung wirkt auf die Unterschicht ein. Die Unterschicht wird daher durchgeschlagen.

Der Strom fließt dann von dem Kontaktelement, an dem Spannung angelegt ist, durch diese Leitstrecke 80 in den Trommelkörper 70. Zu dieser Zeit fließt ein gegenüber dem normalen Strom größerer Strom konzentrisch in einen kleinen Teil, oder in den schadhaften Teil. Joule'sche Wärme wird an dieser Stelle erzeugt. Die kleine Schadstelle vergrößert sich zu einem feinen Loch 78, wie in Fig. 16(d) gezeigt. Die Joul'sche Wärme zerstört nicht nur die Fotorezeptortrommel, sondern auch das Kontaktelement, welches Ladungen im Lade- und Übertragungsschritt beim elektrofotographischen Verfahren erzeugt.

Unsere Untersuchungen des Mechanismus haben die folgenden Tatsachen aufgezeigt. Um eine Fotorezeptortrommel mit Schadstellen und/oder feinen Löchern funktionsfähig zu erhalten, d. h. die Fotorezeptortrommel in einem Zustand zu erhalten, in dem die auf die Schadstellen und die feinen Löcher zurückzuführende Verschmutzung des Bildes für den praktischen Gebrauch vernachlässigbar ist, müssen die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sein:

Wenn die Schadstelle nur in der Fotorezeptorschicht vorliegt, muß die Schadstelle auf die Fotorezeptorschicht begrenzt bleiben. Mit anderen Worten, sie sollte nicht wachsen, bis sie die Unterschicht erreicht.

Zweitens, selbst wenn sich die Schadstelle in ein feines Loch auswächst, muß die durch den konzentrischen Stromfluß in das feine Loch verursachte Joule'sche Wärme in solch einem Maß unterdrückt werden, daß die Fotorezeptorschicht und das Kontaktelement nicht beeinträchtigt werden.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird eine kleine Schadstelle nicht in einem solch schädlichen Ausmaß anwachsen, daß schwarze oder weiße Streifen auf dem Bild gebildet werden und Teile ersetzt werden müssen.

Die in dem feinen Loch erzeugte Joule'sche Wärme ist thermische Energie, welche proportional zum Produkt des Widerstands in dem feinen Loch und dem Quadrat des Stroms ist, welcher wegen des Vorhandenseins der Leitstrecke fließen kann. Diese Leitstrecke wird gebildet, wenn Tonerpartikel und/oder Staubmaterial in das feine Loch eintreten, und dieses leitend machen, sowie aufgrund der Leitfähigkeit der Fotorezeptorschicht per se, auch wenn diese Leitfähigkeit gering ist. Daher ergeben sich Probleme durch die Summe eines Widerstands des in dem feinen Loch befindlichen Fremdmaterials und des Widerstands in einem Teilbereich oder einer Teilregion der Fotorezeptorschicht, welche sich in der Nähe des feinen Lochs befindet.

Um zu verhindern, daß eine kleine Schadstelle der Fotorezeptorschicht sich zu einem feinen Loch vergrößert, muß der in ein feines Loch fließende Strom begrenzt werden. Bei der Steuerung zur Begrenzung des Stroms kann der spezifische Volumenwiderstand des Kontaktelements nur unvollständig den Widerstand des Kontaktelements beschreiben. Weitere wichtige Faktoren müssen in die Überlegung mit einbezogen werden. Einer der Hauptfaktoren ist ein Widerstand vergleichbar mit dem des feinen Lochs, d. h. ein Widerstand, welcher in Abhängigkeit von einem Stromwert und einer Fläche, eines Teils der zu der Erzeugung von Joule'cher Wärme in dem feinen Loch beiträgt, variiert. Dieser Widerstand wird als "Widerstand des feinen Lochs Rq" bezeichnet.

Der Strom, welcher von der Schadstelle in der Fotorezeptorschicht zur Fotorezeptortrommel fließt, muß notwendigerweise die Unterschicht passieren. Daher ist ein Widerstand in einem Teil der Unterschicht in einem Bereich, der der Schadstelle in der Fotorezeptorschicht entspricht, d. h. ein Widerstand in dem Teil der Unterschicht, welcher der Schadstelle in der Fotorezeptorschicht entspricht, ein weiterer wesentlicher Faktor. Dieser Widerstand wird als der "Unterschichtwiderstand rq" bezeichnet.

Diese Widerstände können nicht nur auf der Basis des spezifischen Volumenwiderstands des Materials berechnet werden. Eine korrekte Berechnung ergibt sich auf der Basis des Verhältnisses der Spannung, die auf jede Schicht einwirkt, zum fließenden Strom.

Angenommen, der Widerstand des feinen Lochs Rq genügt den beiden vorgenannten Bedingungen:

Erstens: Wenn die Schadstelle nur die Fotorezeptorschicht betrifft, muß die Schadstelle innerhalb der Fotorezeptorschicht begrenzt bleiben. Sie sollte mit anderen Worten nicht wachsen, bis sie die Unterschicht erreicht.

Zweitens: Selbst wenn sich die Schadstelle zu einem feinen Loch auswächst, muß die durch den konzentrischen Stromfluß in das feine Loch verursachte Joule'sche Wärme in solch einem Ausmaß unterdrückt werden, daß die Fotorezeptorschicht und das Kontaktelement nicht beeinträchtigt werden.

Bedingung 1

Ein Modell der Spannungen, welche sich der Unterschichtwiderstand rq (Widerstand der Unterschicht betrachtet von der Schadstelle oder dem feinen Loch) und der Widerstand des feinen Lochs Rq in dem schadhaften Teil der Fotorezeptorschicht wird aufgestellt. Dann wird eine Bedingung erhalten, mit welcher das Anlegen einer Spannung, die oberhalb der Durchschlagspannung der Unterschicht liegt, an die Unterschicht verhindert wird. Es ist davon auszugehen, daß der Strom von dem Kontaktelement zu der Unterschicht auf zwei Wegen oder Leitstrecken fließt. Die erste Leitstrecke wird durch den elektrischen Kontakt des Kontaktelements und dem Boden der Schadstelle der Fotorezeptorschicht durch die Tonerpartikel und/oder die Schadstelle eingetretenes staubförmiges Material gebildet, da diese, wie vorher beschrieben, in der Schadstelle leitfähig gemacht werden. Die zweite Leitstrecke ist die Seitenwand der Schadstelle.

Die Struktur des Oberflächenbereichs einschließlich der Schadstelle kann auch durch den in Fig. 1 gezeigten elektrischen Schaltkreis ausgedrückt werden.

In dem Ersatzschaltbild von Fig. 1 kann die an dem Unterschichtwiderstand rq anliegende Spannung durch die Beziehung

Va × rq/(rq + Rq)

ausgedrückt werden, wobei Va die am Kontaktelement anliegende Spannung bedeutet.

Die an der Unterschicht anliegende Spannung ist geringer als die Durschlagspannung Vt der Unterschicht, wenn die folgende Beziehung gilt:

|Vt| ≧ |Va| . rq/(rq + Rq), wenn gilt, daß |Vt| ≦ |Va| ist.

Da Va . Vt ≧ 0 ist, gilt

Rq ≧ rq . (Va - Vt)/Vt (1).

Wenn |Vt| < |Va| ist, erfolgt kein Durchschlagen der Unterschicht. Entsprechend beträgt ein Stromwert j (µA), der in die Schadstelle der Fotorezeptorschicht fließen kann,

|j| ≦ |Va| . 10⁶/(Rq + rq).

Daher ist es notwendig, daß folgende Ungleichung erfüllt ist.

Rq + rq ≦ Va . 10⁶/j (2)

Bedingung 2

Wenn sich eine Schadstelle zu einem feinen Loch vergrößert, kommt das Kontaktelement über die Leitstrecke durch die Tonerpartikel und/oder das staubförmige Material in elektrische Verbindung mit dem Trommelkörper aus Metall, wie dies oben beschrieben ist. In diesem Fall ist der Widerstand der Leitstrecke wegen der Unterschicht aus isolierendem Material sehr gering und liegt nicht zwischen der Fotorezeptorschicht und dem Trommelkörper wie oben beschrieben.

Wie im Fall der Bedingung 1 gilt, daß |Vt| < |Va| ist,

Rq ≧ Va . 10⁶/k

ist, wobei Va die am Kontaktelement anliegende Spannung und k (µA) der Wert des Stromes ist, der in das feine Loch fließen kann, d. h. ein Maximalstromwert, welcher die Obergrenze der Joule'schen Wärme angibt, welche ein weiteres Anwachsen des feinen Lochs unterdrückt.

Hier bedeutet der Wert des Stromes, der in die Schadstelle oder das feine Loch fließen kann, den maximalen Stromwert, welcher die Obergrenze der Joule'schen Wärme bedeutet, welche ein weiteres Anwachsen des feinen Lochs unterdrücken und eine Beschädigung des Kontaktelements verhindern kann.

Es ist schwierig den Widerstand des feinen Lochs Rq und den Unterschichtwiderstand rq tatsächlich zu messen, da die Fläche der Schadstelle oder des feinen Lochs und der dadurch fließende Strom extrem gering sind. Es wird darüber hinaus gefunden, daß der Widerstand des feinen Lochs Rq nicht mit dem Wert der gemäß der folgenden Gleichung

Rq = ρ . L/s

übereinstimmt, wobei ρ der spezifische Volumenwiderstand des Kontaktelements, L die Dicke des Kontaktelements und s die Fläche der Schadstelle (oder des feinen Lochs) ist.

Insbesondere wurden die folgenden Tatsachen (1) und (2) aufgefunden.

• 1. Eine Elektrode wird auf einer außerordentlich kleinen Fläche eines Materials gebildet, welches einen relativ hohen spezifischen Volumenwiderstand aufweist. Strom wird konzentrisch in den kleinen Bereich eingespeist. In diesem Fall expandiert die Stromstärke stärker als die Projektionsfläche der Elektrode. Der tatsächlich gemessene Widerstandswert ist geringer als ein scheinbarer Widerstandswert, d. h. ein Widerstandswert, welcher abgeleitet ist von der Leitstrecke, welche mit der Fläche der Elektrode übereinstimmt, um einen Wert, welcher der Ausdehnung der Stromverteilung entspricht. Dieses Phänomen wird als "Ausfranseffekt" bezeichnet. Mit anderen Worten ist der Widerstandswert, welcher einfach durch den Stromfluß durch das Kontaktelement in das feine Loch und die diesen Strom verursachende Spannung geringer als der Widerstandswert der Leitstrecke per se, welche durch die Fremdmaterialien in dem feinen Loch gebildet wird.
• 2. Die Beziehung zwischen Spannung und Strom mit einem relativ hohen spezifischen Volumenwiderstand ist nicht linear (oder nicht ohmisch), sondern wie eine nicht-lineare Halbleitercharakteristik. Wenn bei angelegter Spannung in das feine Loch durch das aus einem solchen Material hergestellte Kontaktelement Strom fließt, variiert die angelegte Spannung nicht linear in Abhängigkeit von dem Wert des hineinfließenden Stroms. Demzufolge ändert sich der Widerstand des Kontaktelements ebenso in Abhängigkeit von dem in das feine Loch fließenden Strom.

Demgemäß müssen bei der Handhabung des Widerstands des feinen Lochs Rq und des Unterschichtwiderstands rq die zwei vorgenannten Gesichtspunkte berücksichtigt werden. Anderenfalls ist es unmöglich, geeignete Bedingungen abzuleiten, um eine Beschädigung der Fotorezeptortrommel und des Kontaktelements zu verhindern.

In der nachfolgenden Beschreibung wird das unter (1) genannte Phänomen als "Flächenabhängigkeit des Widerstands" bezeichnet. Das unter (2) erwähnte Phänomen ist die "Stromabhängigkeit des Widerstands".

Die "Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements" bedeutet die Flächenabhängigkeit des Widerstandes, wenn in einem Zustand, bei dem die Meßelektroden von verschiedenen Flächen mit einem Teil, wo das Kontaktelement in Kontakt mit der Fotorezeptorschicht in Kontakt gebracht wird, Ströme zwischen die Meßelektroden und die Elektrode des Kontaktelements mit den gleichen Stromdichten zugeführt werden. Die "Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht" bedeutet eine Flächenabhängigkeit des Widerstands, wenn in einem Zustand, in dem Meßelektroden von verschiedenen Flächen mit der Fotorezeptortrommel mit nur der Unterschicht in Kontakt gebracht werden, Ströme zwischen die Meßelektroden und die leitende Schicht (oder Trommelkörper), bei den gleichen Stromdichten, zugeführt werden.

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Bestimmen der Flächenabhängigkeit des Widerstands des erfindungsgemäßen Kontaktelements zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das zu messende Objekt ein als einschichtige Walze ausgebildetes Kontaktelement.

Ein Kontaktelement 101 weist ein stabförmiges, leitfähiges Basiselement 102 wie eine leitfähige elastische Schicht 103 auf, welche auf das Basiselement 102 aufgebracht ist. Die Meßelektroden 104 bis 106 mit verschiedenen Flächen werden mittels nicht gezeigter Druckeinrichtungen gegen die gewölbte Oberfläche des Kontaktelements 101 gedrückt. Drähte von den Meßelektroden 104 bis 106 sind mit dem Schalter 108 verbunden, welcher durch eine Stromwelle 109, deren Spannung überwacht werden kann, mit dem leitfähigen Basiselement 102 in Verbindung steht (saws messure unit type 237, hergestellt von der Kiethlay Corporation; die Stromquelle wird als Energiequelle bezeichnet). Die Energiequelle 109 speist Strom mit einer festgelegten Stromdichte ein. Die Widerstandswerte des Kontaktelements 101 in Bezug auf die Meßelektroden können durch Betätigung des Schalters 108 gemessen werden. Es ist bevorzugt, die Meßelektroden 104 bis 106 in einem zentralen Abschnitt des Kontaktelements anzubringen und nicht an einem Endabschnitt. Der Grund dafür ist, daß im zentralen Abschnitt des Kontaktelements die Stromausdehnungsfläche größer ist als im Endabschnitt, so daß der Ausfranseffekt deutlicher bestätigt werden kann.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements zeigt, wie sie durch die vorbeschriebene Methode bestimmt wurde. Auf der Abszisse sind die logarithmischen Werte der Fläche der Meßelektrode dargestellt, während auf der Ordinate die logarithmischen Werte des gemessenen Widerstands angegeben sind. Die in dem Graph dargestellten gemessenen Werte können durch eine Gerade mit der Steigung -β verbunden werden. 1 - β ist definiert als die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements.

Der Widerstand der Unterschicht wurde in einer ähnlichen Weise bestimmt. Die gemessenen Widerstandswerte können, wenn sie aufgetragen sind, durch eine Gerade mit der Steigung -α, welche von der Steigung -β verschieden ist, verbunden werden. 1 - α ist definiert als eine Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht.

Natürlich ist, wenn der Widerstandswert umgekehrt proportional zu der Fläche ist, d. h. wenn der Widerstand keine Flächenabhängigkeit hat, β = 1 und α = 1.

Die Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements bedeutet die Stromabhängigkeit des Widerstands, wenn eine Meßelektrode mit einer Fläche, welche im wesentlichen gleich zu einer Fläche S(cm²), in der das Kontaktelement tatsächlich in Kontakt mit der Fotorezeptorschicht kommt, mit einem Teil des Kontaktelements in Kontakt gebracht wird, wo es mit der Fotorezeptorschicht in Kontakt steht, verschiedene Ströme zwischen die Meßelektrode und das Kontaktbasiselement des Kontaktelements eingespeist werden.

Fig. 4 ist ein Diagramm, welches ein Verfahren zum Bestimmen der Stromabhängigkeit des Widerstands des erfindungsgemäßen Kontaktelements zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist das Kontaktelement eine einschichtige Walze. In den nachfolgenden Zeichnungen werden gleiche Teile aus Gründen der Einfachheit mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Im Kontaktelement 101 weist ein stabförmiges, leitfähiges Basiselement 102 und eine leitfähige elastische Schicht 103, beschichtet auf dem Basiselement 102, auf. Eine Meßelektrode 107 mit einer Fläche, welche im wesentlichen gleich zu einer Fläche S(cm²) ist, wo das Kontaktelement 101 tatsächlich mit der Fotorezeptorschicht in Kontakt kommt, wird mittels eines nicht gezeigten Druckelementes gegen die Oberfläche des Kontaktelements 101 gedrückt. Eine Energiequelle 109 verbindet die Meßelektrode 107 und das leitfähige Basiselement 102. Während der Strom variiert wird, der zwischen der Meßelektrode 107 und dem leitfähigen Basiselement 102 fließt, wird eine zwischen dem Kontaktelement 101 und der Meßelektrode 107 verursachte Belastungsspannung gemessen, wodurch Stromwerte und Spannungs-/Stromverhältnisse erhalten werden. Unter Verwendung dieser Werte kann die Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements 101 erhalten werden. Die Meßelektrode 107 ist vorzugsweise so geformt, daß das Kontaktelement gut mit der Fotorezeptorschicht in Kontakt steht.

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, welche die Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements zeigt, wobei die Messung nach dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren erfolgte. Auf der Abszisse sind die logarithmischen Werte des Stromes und auf der Ordinate die logarithmischen Werte des Widerstands aufgetragen. Gemessene Werte wurden in der logarithmischen Darstellung eingetragen.

Wenn der Widerstand des Kontaktelements eine Abhängigkeit vom Strom aufweist, weisen die gemessenen Werte, wenn sie durch eine Gerade verbunden werden, eine Steigung von -γ auf. Dieser Wert γ ist definiert als die Stromabhängigkeit des Widerstands. Wenn der Widerstand keine Stromabhängigkeit zeigt, ist γ = 0.

In der nachfolgenden Beschreibung wird gezeigt, wie der Widerstand des feinen Lochs Rq und der Widerstand der Unterschicht rq abgeleitet werden, sowie die Bedingungen zur Erfüllung der Formeln (1) bis (3).

|Vt| ≦ |Va| im Fall von (1)

Zunächst sei der Widerstand des feinen Lochs Rq betrachtet.

In der in Fig. 6 gezeigten Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands bedeutet S(cm²) einen Kontaktbereich einer tatsächlichen Fotorezeptorschicht und eines Kontaktelements, und i (µA) stellt den Strom dar, der fließt, wenn eine Spannung, die geringfügig niedriger als die Durchschlagspannung Vt (V) ist, an dem Kontaktbereich S(cm²) der Unterschicht angelegt wird, und die Stromdichte i/S (µ A/cm²) konstant ist. Ein Widerstandswert des Kontaktelements bei einer Fläche s (cm²) der Schadstelle der Fotorezeptorschicht ist der Widerstand des feinen Lochs Rq. Der Widerstand Rq kann ausgedrückt werden durch

log(Rq) = log(Ry) + β . (S/s) (4)

wobei Ry ein Widerstandswert des Kontaktelements in dem Bereich S und -β eine Steigung in der graphischen Darstellung ist.

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die Stromabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt. Wie vorher bereits beschrieben wurde, ist in der graphischen Darstellung der Kontaktbereich S(cm²) einer tatsächlichen Fotorezeptorschicht und des Kontaktelements in einem fixierten Bereich festgelegt. In der graphischen Darstellung, in der i (µA) ein Strom ist, welcher fließt, wenn eine Spannung, die geringfügig kleiner ist als die Durchschlagspannung Vt(V), an den Kontaktbereich S(cm²) der Unterschicht angelegt wird, und i/S die Stromdichte i/S ist, entspricht der Punkt A in Fig. 6 dem Punkt B in Fig. 7. Die Punkte A und B bedeuten einen gemessenen Bereich und einen Stromwert jeweils bei einem gleichen Widerstandswert. Die folgende Gleichung gilt:

log(R) = log(Ry) + γ . log(i/I) (5),

wobei der Stromfluß in die Fotorezeptorschicht I (µA) ist, wenn die Spannung Va an dem Kontaktelement angelegt wird und der Widerstandwert des Kontaktelements, wenn dieser Strom fließt, R(Ω) ist. Durch Umstellen der Gleichungen (4) und (5) ergibt sich

log(Rq) = log(R) + β . log(S/s) - γ . log(i/I) (6).

Als nächstes wird der Unterschichtwiderstand rq in dem Abschnitt der Unterschicht betrachtet, auf welche die schadhafte Stelle der Fotorezeptorschicht projeziert wird.

Es gilt wie im Fall des Widerstands des feinen Lochs Rq unter der Annahme, daß der Stromfluß in dem Bereich der Unterschicht entsprechend dem Kontaktbereich S(cm²) bei einer Spannung, die geringfügig kleiner ist als die Durchschlagspannung Vt(V), in diesem Bereich i(µA) ist, und der Widerstand der Unterschicht, wenn der Strom i(µA) in den Bereich fließt, Rp(Ω) ist, und die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht 1 - α ist, daß der Widerstand der Unterschicht rq ausgedrückt werden kann durch

log(rq) = log(Rp) + α log(S/s) (7).

Aus den Formeln (1), (6) sowie (7) ergibt sich

log(R) ≧ log{Rp . (Va - Vt)/Vt} + (α - β) . log(S/s) + γ . log(i/I) (8).

|Vt| < |Va| im Fall von (1)

Zuerst sei der Widerstand des feinen Lochs Rq betrachtet.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt. In der graphischen Darstellung bedeutet j(µA) einen Strom, der in den schadhaften Teilbereich s(cm²) der Unterschicht fließen kann, und eine Stromdichte j/s(µA/cm²) ist konstant. Ein Widerstandswert des Kontaktelements in dem Bereich s ist der Widerstand des feinen Lochs Rq. Angenommen, daß ein Widerstandswert des Kontaktelements in dem Bereich S(cm²) Rz ist, gilt die folgende Gleichung:

log(Rq) = log(Rz) + β . log(S/s) (9).

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung welche die Stromabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt. Wie vorher beschrieben wurde, ist in dieser graphischen Darstellung der Kontaktbereich S(cm²) der tatsächlichen Fotorezeptorschicht und des Kontaktelements in einem fixierten Bereich festgesetzt. Wenn ein Strom j . S/s (µA) in dem Bereich S(cm²) eingespeist wird, entspricht ein Punkt C in Fig. 8 dem Punkt D in Fig. 7. Die Punkte C und D zeigen einen gemessenen Bereich und einen Stromwert bei dem gleichen Widerstandswert Rz an. Es gilt die folgende Gleichung:

log(R) = log(Rz) + γ . log{j . S/(i . s)} (10),

wobei der Stromfluß in die Fotorezeptorschicht I(µA) ist, wenn die Spannung Va an dem Kontaktelement angelegt wird, und der Widerstandswert des Kontaktelements, wenn dieser Strom fließt, R(Ω) ist. Durch Umstellen der Gleichungen (9) und (10) ergibt sich

log(Rq) = log(R) + (β - γ) . log(S/s) - γ . log(j/I) (11).

Als nächstes sei der Widerstand der Unterschicht rq in einem Teil der Unterschicht betrachtet. Wie oben beschrieben, ist der Widerstand der Unterschicht rq gegeben durch

log(rq) = log(Rp) + α . log(S/s) (12),

wobei Rp(Ω) den Widerstand bedeutet, wenn der Strom j . S/s (µA) in den Bereich S (cm²) eingespeist wird, und die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht 1 - α ist. Aus den Formeln (2), (11) und (12) ergibt sich

A + B ≧ Va . 10⁶/j (13),

wobei log A = log(R) + (β - γ) . log(S/s) - γ . log(j/I) und

log B = log (Rp) + α . log(S/s) ist.

Fall (2)

Fig. 9 ist eine graphische Darstellung, welche die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelementes zeigt. In dieser graphischen Darstellung bedeutet k(µA) den Strom, welcher in den Bereich eines feinen Lochs s (cm²) fließen kann und eine Stromdichte k/s (µA/cm²) ist konstant. Ein Widerstandswert des Kontaktelements in dem Bereich s ist der Widerstand des feinen Lochs Rq. Unter der Annahme, daß der Widerstandswert des Kontaktelementes in den Bereich S (cm²)Rx ist, gilt die Gleichung

log (Rq) = log(Rx) + β . log(S/s) (14).

Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, welche die Stromabhängigkeit des Kontaktelementwiderstands zeigt. Wie vorher beschrieben wurde, wird der Kontaktbereich S (cm²) der tatsächlichen Fotorezeptorschicht und des Kontaktelementes in einem fixierten Bereich festgesetzt. Wenn ein Strom k . S/s (µ A) in den Bereich S(cm²) eingespeist wird, entspricht ein Punkt F (Fig. 7) einem Punkt E in Fig. 9. Die Punkte E und F zeigen einen gemessenen Bereich sowie einen Stromwert bei dem selben Widerstandswert Rx. Es gilt die Gleichung:

log(R) = log(Rx) + γ . log{k . S/(I . s)} (15),

wobei der in die Fotorezeptorschicht fließende Strom I(µA) ist, wenn die Spannung Va an dem Kontaktelement angelegt wird, und der Widerstandswert des Kontaktelementes, wenn dieser Strom fließt, R(Ω) ist. Durch Umstellen der Gleichung (14) und (15) ergibt sich

log(Rq) = log(R) + (β - γ) . log(S/s) - γ . log(k/I) (16).

Aus den Gleichungen (3) und (16) ergibt sich

log(R) ≧ log(Va . 10⁶/k) + (γ - β) . log(S/s) + γ . log(k/I) (17).

Die graphischen Darstellungen der Fig. 6 bis 9 zeigen die Flächenabhängigkeit oder die Stromabhängigkeit, die gültig sind, wenn das Kontaktelement und die Unterschicht aus einem bestimmten Material hergestellt sind. Die selben graphischen Darstellungen gelten auch, wenn ein anderes Material für diese Elemente benutzt wird, abgesehen davon, daß die Steigung und die Achsenabschnitte in der graphischen Darstellung verschieden von denen der Fig. 6 bis 9 sind.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Messung des Widerstands R (Ω) des Kontaktelements beschrieben.

Das Kontaktelement wird gegen die Fotorezeptorschicht unter tatsächlichen Bedingungen gedrückt (in dem vorliegenden Fall beträgt die Kontaktfläche S (cm²)). Die Fotorezeptortrommel wird gedreht und unter tatsächlichen Bedingungen bewegt und das Kontaktelement wird gedreht, wobei es unter tatsächlichen Bedingungen fixiert ist und bewegt wird. Die Spannung Va wird an dem Kontaktelement angelegt. In dem Fall, in dem das Kontaktelement ein Kontakt/Transferelement ist, wird die Messung durchgeführt, indem das Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung, wie beispielsweise ein Aufzeichnungspapier, sich nicht zwischen der Fotorezeptorschicht und dem Kontaktelement befindet. Unter diesen Bedingungen wird ein Strom I (µA), welcher in die Fotorezeptorschicht fließt, gemessen.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, welche ein Verfahren aufzeigt, um den Widerstand eines erfindungsgemäßen Kontaktelements zu messen. Bei dieser Ausführungsform ist das Objekt, das gemessen werden soll, ein als einschichtige Walze ausgebildetes Kontaktelement 101.

Eine Metallelektrode 110 wird anstelle der Fotorezeptortrommel verwendet. Das Kontaktelement 101 wird unter tatsächlichen Bedingungen gegen die Metallelektrode 110 gedrückt. Die Metallelektrode 110 dreht sich in Richtung eines Pfeils W unter tatsächlichen Bedingungen. Das Kontaktelement 101 dreht sich, ist befestigt, und bewegt sich unter tatsächlichen Bedingungen (im Fall der Fig. 10 dreht es sich infolge der Drehung der Metallelektrode 110). Unter diesen Bedingungen speist eine Energiequelle 109, welche zwischen dem leitfähigen Basiselement 102 des Kontaktelementes 101 und der Metallelektrode 110 angeordnet ist, den Strom I (µA) in den Element-Elektrodenschaltkreis ein. Ein Widerstandswert wird unter Verwendung der zu dieser Zeit anliegenden Spannung berechnet.

Der so bestimmte Widerstand wird als der Widerstand R (Ω) des Kontaktelements definiert.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Messung der Durchschlagspannung Vt der Unterschicht und des Widerstands Rp dieser Schicht beschrieben.

Das verwendete Teststück war ein Trommelkörper, welcher nur eine Unterschicht, aber keine Fotorezeptorschicht aufwies. Die Trommel, welche als Basisschicht diente, war aus einem leitfähigen Material, wie beispielsweise einem Metall, hergestellt. Ein Element mit einem spezifischem Volumenwiderstand von wenigstens einer Zehnerpotenz geringer als dem der Unterschicht wird gegen das Teststück gedrückt, so daß sich eine Fläche S (cm²) ergibt. Eine Spannung wird zwischen dem Element mit geringem Widerstand und der leitfähigen Schicht der Fotorezeptortrommel angelegt. Nachdem das Anlegen der Spannung über eine bestimmte Zeitdauer fortgeführt worden ist, wird die Spannung erhöht. Die Spannung wird gemessen, wenn die Unterschicht dielektrisch zusammenbricht, d. h. durchgeschlagen ist.

Es ist unnötig zu sagen, daß wenn |Vt| < |Va| ist, ein Durchschlagen der Unterschicht nicht erfolgt. Ein Widerstand der Unterschicht ist Rp (Ω), wenn der Strom j . S/s (µA) in den Bereich S (cm²) eingespeist wird, wobei j (µA) der Strom ist, welcher in den Bereich S (cm²) der Unterschicht fließen kann.

Wenn die Werte von R, Rp, Va, Vt, I, i, j, k, S, s, α, β und γ, die so erhalten werden, den Formeln (8), (13) oder (17) genügen, kann selbst wenn die Fotorezeptortrommel mit feinen Löchern übersäht ist, eine bemerkenswerte Verschlechterung der Bildqualität und eine Beschädigung der Elemente verhindert werden.

Dasselbe gilt in dem Fall, in dem das zu ladende Element und das Kontaktelement getragen werden, während sie durch einen kleinen Spalt beabstandet sind. Der Grund dafür wird im folgenden näher angegeben. Da der Widerstand R der Widerstand ist, der nach dem Verfahren aus Fig. 10 gemessen wird, stellt der Widerstand R einen Zustand des Kontakts der Fotorezeptorschicht und des Kontaktelements dar. In diesem Fall besteht keine Kontaktfläche S, da das zu ladende Element nicht im Kontakt mit dem Kontaktelement ist. Daher wird der Widerstand des Kontaktelements, der gemessen wird, wenn der Strom I (µA) im Kontaktelement unter tatsächlichen Bedingungen in einem Zustand eingespeist wird, in dem das zu ladende Element durch die Metallelektrode ersetzt wird, als Widerstand R definiert. In diesem Fall ist der die Flächenabhängigkeit angebende Ausdruck null. Dementsprechend wird der Ausdruck log(S/s) in den Formeln (8), (13) und (17) null.

In einem Fall, in dem das zu ladende Element keine Unterschicht aufweist, und die Fotorezeptorschicht direkt auf der leitfähigen Schicht sich befindet, ist eine Schadstelle in der Fotorezeptorschicht, wenn diese hindurchdringt, ein feines Loch. Daher ist nur der Fall (2) für die schadhafte Trommel gültig, wenn die Fotorezeptortrommel keine Unterschicht aufweist. Mit anderen Worten reicht die Erfüllung der Ungleichung (17) für diese Trommel aus.

Nachfolgend wird die Anwendung der Erfindung auf ein tatsächliches Bilderzeugungsgerät auf der Basis des Elektrofotographiesystems beschrieben.

Fig. 11 zeigt Querschnittsansichten, welche schematisch Ladeelemente zeigen, welche erfindungsgemäße Kontaktladevorrichtungen bilden. In Fig. 11 ist ein Ladeelement 10 in Kontakt mit einem zu ladenden Element 50, und gleiche Teile werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 11(a) besitzt das Ladeelement 10 die Form einer Walze. Das leitfähige Basiselement 11 ist mit einer leitfähigen elastischen Schicht 12 beschichtet. Das leitfähige Basiselement 11 ist beispielsweise aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem hergestellt. Das Metall kann beispielsweise Eisen, Aluminium, rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige, elastische Schicht 12 ist hauptsächlich aus einem Material aufgebaut, welches aus den Materialien der später angegebenen Gruppe a) und einem Material ausgewählt aus den Materialien der Gruppe b)-1 bis b)-4 aufgebaut.

Auch in Fig. 11(b) ist das Ladeelement 11 als Walze ausgebildet. Das leitfähige Basiselement 11 ist mit einer leitfähigen, elastischen Schicht 12 beschichtet. Über die leitfähige, elastische Schicht 12 ist eine Oberflächenschicht 13 aufgebracht. Das leitfähige Basiselement 11 ist aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergierten Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver und ähnlichem hergestellt. Das Metall kann beispielsweise Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige, elastische Schicht 12 ist hauptsächlich aus einem Material ausgewählt, wie es in der Gruppe a) und in der Gruppe b)-4 angegeben ist. Die Oberflächenschicht 13 ist hauptsächlich aus einem Material ausgewählt, wie es in den Gruppen c)-1 bis c)-3 beschrieben ist.

Auch in Fig. 11(c) weist das Ladeelement die Form einer Walze auf. Auf dem leitfähigen Basiselement 11 ist eine leitfähige, elastische Schicht 12 aufgebracht. Die leitfähige, elastische Schicht 12 ist mit einer Widerstandsschicht 14 beschichtet. Das leitfähige Basiselement 11 ist aufgebaut aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem.

Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige, elastische Schicht 12 ist hauptsächlich aufgebaut aus einem Material, welches ausgewählt ist aus der Gruppe a) und aus den Gruppen b)-1 bis b)-4. Die Widerstandsschicht 14 ist hauptsächlich aus Materialien ausgewählt aus der Gruppe a), und Materialien ausgewählt aus den Gruppen c)-1 bis c)-3 aufgebaut.

Die leitfähige, elastische Schicht kann fest oder geschäumt sein. Wenn sie geschäumt ist, kann der Durchmesser der Zellen im Basisbereich der Schicht größer als der Zelldurchmesser im Oberflächenbereich sein. Auf der Oberfläche der geschäumten Schicht kann eine feste Hautschicht vorhanden sein. Die Oberflächenschicht schützt die leitfähige Elastikschicht und sie verhindert, daß Zusammensetzungen mit niedrigem Molekulargewicht, nicht reaktive Zusammensetzungen, Zusätze und ähnliches aus der leitfähigen Elastikschicht herausströmen. Wenn ein Ladeelement vom Walzentyp verwendet wird, kann die Umfangsgeschwindigkeit der Fotorezeptortrommel gleich oder verschieden von der der Walze sein.

Das Ladeelement 10, wie es in Fig. 11(d) gezeigt ist, weist die Form einer Bürstenwalze auf. Eine Bürste 15 ist mit dem leitfähigen Basiselement 11 verbunden oder gebunden. Das leitfähige Basiselement 11 ist aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem hergestellt. Das Metall kann beispielsweise Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die Bürste 15 ist hauptsächlich aus einem Material hergestellt, welches aus Materialien der Gruppe a) sowie aus Materialien der Gruppen b)-1 bis b)-4 und c)-1 bis c)-3 ausgewählt ist. Für die Verwendung werden diese Materialien als Fasern geformt.

Das Ladeelement 10, wie es in Fig. 11(e) gezeigt ist, weist die Form einer Deckenbürste auf. Eine Bürste 15 ist mit einem leitfähigen Basiselement 11 verbunden oder an dieses gebunden. Das leitfähige Basiselement 11 ist hergestellt aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem. Das Metall kann beispielsweise Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die Bürste 15 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus den Materialien der Gruppe a) und Materialien der Gruppen b)-1 bis b)-4 und c)-1 bis c)-3. Für eine Verwendung sind diese Materialien als Fasern ausgebildet.

Das Ladeelement 10, wie es in Fig. 11(f) gezeigt ist, weist die Form eines Blattes auf. Eine leitfähige Elastikschicht 16 ist mit dem leitfähigen Basiselement 11 verbunden oder an dieses gebunden. Das leitfähige Basiselement 11 ist hergestellt aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige Elastikschicht 16 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material, welches ausgewählt ist aus den Materialien der Gruppe a) und Materialien ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4 und c)-1 bis c)-3. Für die Verwendung ist dieses Material relativ steif und in die Form einer Platte gebracht.

Das Ladeelement 10, wie es aus Fig. 11(g) ersichtlich ist, weist die Form eines Films auf. Ein leitfähiger Film 17 ist mit dem Basiselement 11 verbunden oder an dieses gebunden. Das leitfähige Basiselement 11 ist hergestellt aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Der leitfähige Film 17 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material, das ausgewählt ist aus Materialien der Gruppe a) und Materialien ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4 und c)-1 bis c)-3. Für einen Einsatz ist das Material flexibel und in die Form einer Platte gebracht.

Das aus Fig. 11(h) ersichtliche Ladeelement oder Kontaktelement 10 weist ebenfalls die Form eines Films auf. Ein blattartiges Mittel, bestehend aus einer auf einem leitfähigen Film 18 aufgebrachten Widerstandsschicht 14, ist so zurückgefaltet, daß es keine Falte bildet. Der verbundene Teil des blattartigen Mittels ist mit dem leitfähigen Basiselement 11 verbunden oder an dieses gebunden. Das leitfähige Basiselement 11 ist aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem hergestellt. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Der leitfähige Film 18 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus Materialien der Gruppe a) und Materialien ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4 und c)-1 bis c)-3. Für einen Einsatz werden diese Materialien in die Form eines Filmes gebracht. Die Widerstandsschicht 14 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus den Materialien der Gruppe a) und Materialien aus denen der Gruppen c)-1 bis c)-3.

Für das Ladeelement ist es erforderlich, daß dessen Widerstandswert R, wie er nach der in Fig. 10 gezeigten Methode bestimmt wird, eine der Formeln (8), (13) und (17) erfüllt. Die Struktur des Ladeelements ist nicht auf eine, wie in den Fig. 11(a) bis 11(h) illustriert, beschränkt, und die Materialien sind nicht begrenzt auf die Materialien, die unter Bezugnahme auf diese Figuren beschrieben sind. Die an dem Ladeelement anliegende Spannung kann Gleichspannung sein (Gleichstrom) oder eine Spannung, die gebildet ist durch Überlagerung von Wechselspannung auf Gleichspannung.

Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben ergeben, daß wenn an das Ladeelement angelegt Gleichspannung angelegt wird, zwischen dem Widerstandswert R des Ladeelements, wie er bei dem Verfahren nach Fig. 10 gemessen wird, der angelegten Spannung Va und dem geladenen Potential Vs des zu ladenden Elements eine Korrelation besteht. Genauer gesagt ist, wenn der Widerstand R des Ladeelements etwa 5 . 10⁷ (Ω) oder höher ist, die Spannung Va um eine Spannung Vs = -600 (V) zu erhalten, Va ≦ -1,17 kV.

Wenn weiterhin der Widerstand R zunimmt, nimmt der absolute Wert der Spannung Va exponentiell zu. Wenn die Spannung Va um eine Spannung Vs = -600 V zu erhalten, Va ≧ -2,0 kV ist, ist R ≦ 3 . 10⁸ (Ω).

Daher sollte der Widerstand R des Ladeelements 3 . 10⁸ (Ω), vorzugsweise 5 . 10⁷ (Ω) oder weniger betragen.

Die Anwendung der Erfindung für ein Transferelement einer Kontakttransfervorrichtung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 12 näher beschrieben. In dieser Figur befindet sich ein Transferelement 20 in Kontakt mit einem zu ladenden Element 50, und gleiche Teile werden mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In dem in Fig. 12(a) gezeigten Transferelement 20, welches die Form einer Walze aufweist, ist eine leitfähige Elastikschicht 22 auf ein leitfähiges Basiselement 21 aufgeschichtet. Das leitfähige Basiselement 21 ist ein Metall, eine Legierung, ein Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnliches. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige Elastikschicht 22 ist hauptsächlich aus einem Material aus den Materialien der Gruppe a) und Materialien ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4 aufgebaut.

In dem in Fig. 12(b) gezeigten, ebenfalls walzenförmigen Übertragungselement 20 ist ein leitfähiges Basiselement 21 mit einer leitfähigen Elastikschicht 22 beschichtet. Die leitfähige Elastikschicht 22 ist weiterhin mit einer Oberflächenschicht 23 beschichtet. Das leitfähige Basiselement 21 ist hergestellt aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige Elastikschicht 22 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus Materialien der Gruppe a) und Materialien der Gruppe b)-1 bis b)-4. Die Oberflächenschicht 23 ist aus einem Material ausgewählt aus den Gruppen c)-1 bis c)-3 hergestellt.

Das in Fig. 12(c) gezeigte Transferelement 20 weist ebenfalls die Form einer Walze auf, wobei eine leitfähige Elastikschicht 21 auf ein leitfähiges Basiselement 21 aufgeschichtet ist. Die leitfähige Elastikschicht 22 ist weiterhin mit einer Widerstandsschicht 24 beschichtet. Das leitfähige Basiselement 21 ist aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem hergestellt. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die leitfähige Elastikschicht 22 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe a) und Material ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4. Die Widerstandsschicht 24 ist hauptsächlich aus einem Material der Gruppe a) und einem Material ausgewählt aus den Gruppen c)-1 bis c)-3 hergestellt.

In dem Transferelement 20, welches in der Fig. 12(d) gezeigt ist, welches die Form einer Bürstenwalze aufweist, ist eine Bürste 25 mit einem leitfähigen Basiselement 21 verbunden oder an dieses gebunden. Das leitfähige Basiselement 21 ist hergestellt aus einem Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ähnlichem. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein. Die Bürste 25 ist hauptsächlich hergestellt aus einem Material ausgewählt aus den Materialien der Gruppe a), einem Material ausgewählt aus den Gruppen b)-1 bis b)-4 und einem Material ausgewählt aus den Gruppen c)-1 bis c)-3.

Für das Transferelement ist es notwendig, daß dessen Widerstandswert R, wie er nach dem Verfahren gemäß Fig. 10 bestimmt wird, eine der Formeln (8), (13) und (17) erfüllt. Die Struktur des Ladeelements ist nicht auf die in den Fig. 12(a) bis 12(d) beschriebenen beschränkt, und die Materialien sind nicht auf die Materialien, welche unter Bezugnahme auf diese Figuren genannt wurden, beschränkt.

Materialgruppen

• a) Ruß (beispielsweise Ofenruß, Acethylenruß), Metalloxidpulver (beispielsweise Indium-Zinnoxid- Pulver (ITO-Pulver und Zinnoxidpulver), Metall, Legierungspulver (beispielsweise Silberpulver und Aluminiumpulver), Salz (beispielsweise quartäre Ammoniumsalze und Perchlorate), leitfähiges Harz (beispielsweise Polyacethylen und Polypyrol).
• b) Naturkautschuk.
• c) Einzelne oder Mischungen der folgenden Synthesekautschuke:
  Silikonkautschuk, Fluorkautschuk, Phlorosilikon­ kautschuk, Urethankautschuk, Acrylkautschuk, Hydronkautschuk, Butadienkautschuk, Styrolbutadien­ kautschuk, Nitrilbutadienkautschuk, Isoprenkautschuk, Chlorpyrinkautschuk, Isobutylen-Isoprenkautschuk, Ethylen-Propylenkautschuk, chlorsulfonierter Poly­ ethylenkautschuk, Thiokol und ähnliches.
• d) Elastomeres Material enthaltend Styrolharz, Vinylchlorid, Polyurethanharz, Polyethylen, Methacrylatharz, und ähnliches.
• e) Weichgummi, wie Polyurethanschaum, Polystyrolschaum, Polyethylenschaum, Elastomerschaum, Kautschukschaum und ähnliches.
• f) Jedes der folgenden Copolymere oder Gemische der folgenden duroplastischen Harze:
  Acrylharz, wie beispielsweise Polyacrylat und Polymethacrylat, Styrolharz, wie beispielsweise Polystyrol und Poly-1-Methylstyrol, Butyralharz, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinyliden­ fluorid, Polyesterharz, Polycarbonatharz, Cellulose­ harz, Polyarylharz, Polyethylenharz, Nylonharz.
• g) Jedes Copolymer oder Gemisch der folgenden wasserlöslichen Harze:
  Polyvinylalkohol, Polyacrylalkohol, Polyvinyl­ pyrrolidin, Polyvinylamin, Polyacrylamin, Poly­ vinylacrylsäure, Polyvinylmethacrylsäure, Polyvinyl­ schwefelsäure, Polymilchsäure, Kasein, Hydroxylpropylcellulose, Stärke, Gummiarabicum, Polyglutaminsäure, Polyasparaginsäure, Nylonharz und ähnliches.
• h) Duroplastisches Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, Silikonharz, Urethanharz, Melaminharz, Alkydharz, Polyimidharz, Polyamidharz, Fluorkunststoffharz und ähnliches.

Fig. 13 zeigt schematisch Querschnitte von erfindungsgemäßen zu ladenden Elementen.

Ein zu ladendes Element 50, wie es in Fig. 13(a) gezeigt ist, weist eine dreischichtige Struktur aus einem leitfähigen Basiselement 51, einer Unterschicht 52, und einer dielektrischen Schicht 53 als Fotorezeptorschicht auf. Ein in Fig. 13(b) gezeigtes zu ladendes Element 50 weist eine zweischichtige Struktur auf, wobei eine dielektrische Schicht 53 direkt auf die Oberfläche eines leitfähigen Basiselementes 51 beschichtet ist, ahne daß eine Unterschicht 52 dazwischen gelagert ist. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vielzahl von zu ladenden Elementen anwendbar. Das leitfähige Basiselement 51 ist aus Metall, einer Legierung, einem Harz mit darin dispergiertem Kohlenstoff, einem Harz mit darin dispergiertem Metallpulver oder ählichem hergestellt. Das Metall kann Eisen, Aluminium, ein rostfreies Material, Messing oder ähnliches sein.

Die Unterschicht 52 kann ein Metalloxidfilm sein, hergestellt aus elektrolytisch oxidiertem Aluminium (Al₂O₃), Siliziumoxid, Böhmit (AlO(OH)), Siliziumnitrit, Siliziumkarbit und ähnlichem, oder hauptsächlich aus einem Material ausgewählt aus den Materialien der Gruppe a und einem Material ausgewählt aus den Gruppen c)-1 bis c)-3.

Die dielektrische Schicht 53 ist eine Fotorezeptorschicht enthaltend ein organisches oder anorganisches fotoleitendes Material oder ein Material, welches ein elektrischer Isolator ist, ausgewählt aus den Materialien der Gruppen c)-1 bis c)-3. Eine Fotorezeptorschicht besteht aus zwei Schichten, einer Ladungserzeugungsschicht (CGL) und einer Ladungsübertragungsschicht (CTL). Die Schicht ist von einem Typ mit getrennten Funktionen. Eine andere Fotorezeptorschicht besteht aus einer einzigen Schicht, in welcher ein ladungserzeugendes Material (CGM) und ein Ladungsübertragungsmaterial (CTM) dispergiert und kompatibilisiert sind. Falls nötig, ist die Fotorezeptorschicht mit einer Schutzschicht beschichtet.

Es ist klar, daß die Struktur des zu ladenden Elements nicht auf die Strukturen beschränkt ist, wie sie aus Fig. 13 bekannt sind, und die das zu ladende Element aufbauenden Materialien sind nicht auf die beschränkt, die unter Bezugnahme auf diese Figur beschrieben wurden.

Nachfolgend wird ein Bilderzeugungsgerät näher erläutert, welches eine erfindungsgemäße Kontaktladevorrichtung enthält.

Das in Fig. 14 schematisch gezeigte Bilderzeugungsgerät verwendet ein Ladeelement, wie dies in Fig. 11(a) gezeigt ist sowie ein zu ladendes Element wie es in Fig. 13(a) gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Ladeelement so auf gebaut, daß dessen Widerstand R, wenn er nach dem Verfahren aus Fig. 10 gemessen wird, eine der Gleichungen (8), (13) und (17) erfüllt.

Ein zu ladendes Element 50 ist aus einem geerdeten, röhrenförmigen, leitfähigen Basiselement 51, einer darauf angeordneten Unterschicht 52 und einer darauf beschichteten dielektrischen Schicht 53 als Fotorezeptorschicht aufgebaut. Als Antwort auf ein Signal zum Starten der Bilderzeugung beginnt sich das zu ladende Element 50 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles W durch Antrieb eines nicht gezeigten Antriebsmittels zu drehen. Zur gleichen Zeit dreht sich eine Walze 12 einer Kontaktladevorrichtung 30 aufgrund der Drehung des zu ladenden Elements 50. Während der Drehung dieser Bestandteile ergibt sich ein Funken in einem Spalt, welcher kontinuierlich dazwischen ausgebildet ist, wodurch die Oberfläche des zu ladenden Elements 50 bis zu einem vorbestimmten Potential (beispielsweise -600 V) geladen wird.

In der Kontaktladevorrichtung 30 wird über eine Energiequelle 60 an dem leitfähigen Basiselement 11 des Ladeelements 10 eine Spannung angelegt und ein Druckmittel 61 drückt die Walze 12 gegen das zu ladende Element 50.

Die Spannung, welche an dem leitfähigen Basiselement 11 angelegt ist, um das zu ladende Element 50 bis zu einem vorbestimmten Potential zu laden, kann Gleichspannung (Gleichstrom) oder eine Spannung sein, die durch Überlagerung von Wechselspannung auf Gleichspannung gebildet ist. Die Ladungspolarität wird in Übereinstimmung mit den Eigenschaften der verwendeten Fotorezeptorschicht bestimmt.

Von einer nicht gezeigten, latenten Bilderzeugungseinrichtung emittiertes Licht 31 erzeugt ein latentes Bild, welches einem Bild auf einem Originaldokument entspricht, auf dem zu ladenden Element 50. Aus einer Entwicklereinrichtung 32 bereitgestellter Toner wird elektrisch auf das latente Bild auf dem zu ladenden Element 50 angezogen, so daß das latente Bild in ein Tonerbild übertragen wird. Das auf dem zu ladenden Element 50 befindliche Tonerbild wird auf ein Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung übertragen, welches sich mittels eines Übertragungsmittels 34 in Richtung eines Pfeils bewegt. Das übertragene Bild wird auf dem Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung gesichert und mittels einer nicht gezeigten Fixiereinrichtung fixiert.

Auf dem zu ladenden Element 50 nach dem Übertragungsschritt verbliebener Toner wird mittels einer Reinigungseinrichtung 35 entfernt, und er wird, falls dies notwendig ist, einem Entladelicht 36 aus einer nicht gezeigten Lichtquelle ausgesetzt, um sicherzustellen, daß die Restladung entfernt wird. Danach wird das zu ladende Element 50 wiederum bis zu einem vorbestimmten Potential durch die Kontaktladeeinrichtung 30 zur Vorbereitung für den nachfolgenden elektrofotografischen Prozeß geladen.

Die Einrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes kann eine bekannte Einrichtung sein, wie beispielsweise ein optisches Lasersystem, LED und LCS.

Die Entwicklereinrichtung 32 kann eine Zweikomponentenmagnetbürstenentwicklereinrichtung, eine einkomponentenmagnetische Bürstenentwicklereinrichtung, eine Einkomponentenspringentwicklereinrichtung, eine Einkomponentendruckkontaktentwicklereinrichtung und ähnliches sein. Der als Entwickler eingesetzte Toner enthält Teilchen von 5 bis 20 µm, hergestellt aus einem Bindeharz, wie beispielsweise Polyesterharz und Styrolacrylharz, in welchem ein Färbematerial dispergiert ist. Falls dies nötig ist, ist extern oder intern zu dem Bindeharz, das ein darin dispergiertes Färbemittel enthält, ein oberflächenaktives Mittel (Dispergiermittel), ein Ladungssteuerungsmittel, ein Offsetwiderstandsmittel, ein Füllmittel, oder ein Fließverbesserungsmittel zugesetzt. Das oberflächenaktive Mittel ist eine Metallseife, Polyethylenglykol oder ähnliches. Das Ladungssteuerungsmittel ist ein elektronenaufnehmender, organischer Komplex, chlorierter Polyester, Nitrohuminsäure, quarternäres Amoniumsalz, Pyridiniumsalz oder ähnliches. Das Offsetwiderstandsmittel ist beispielsweise Polypropylen. Das Füllmittel ist beispielsweise Talg. Das Fließverbesserungsmittel ist SiO₂, TiO₂ oder ähnliches. Der Toner wird gleichförmig gemischt und in der Entwicklereinheit verteilt, und bis zu einem vorbestimmten Potential geladen. In der Entwicklereinheit kann er mit Trägern gemischt werden. Bei der umgekehrten Entwicklung ist die Ladungspolarität des Toners negativ in einem Zustand, in dem die Ladungspolarität des zu ladendenden Elements 50 negativ ist.

Die Übertragungseinrichtung 34 kann ein Mittel zur elektrostatischen Übertragung des Tonerbilds sein, wie beispielsweise ein Koronalademittel oder ein Kontaktübertragungsmittel. Die Reinigungseinrichtung 35 kann eine Klinge sein oder eine Fellbürste. Als Entladelicht 36 kann eine LED-Lampe verwendet werden. Das Entladelicht 36 ist nicht unbedingt zur Bilderzeugung notwendig.

Auf diese Weise wird auf dem Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung ein Bild erzeugt.

Der Widerstandswert R des bei dieser Ausführungsform verwendeten Ladeelements, welcher durch das Verfahren nach Fig. 10 gemessen wurde, erfüllt die Formeln (8), (13) oder (17). Somit ist das erzeugte Bild frei von schwarzen Streifen und das Ladeelement wird nicht verschlechtert. Es können zuverlässig Bilder mit hoher Qualität produziert werden.

Als nächstes wird ein Bilderzeugungsgerät mit einer erfindungsgemäßen Kontaktübertragungsvorrichtung beschrieben.

Der in Fig. 15 schematisch gezeigte Bilderzeugungsapparat enthält ein aus Fig. 12(a) bekanntes Übertragungselement und ein zu ladendes Element, wie es in Fig. 13(a) gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist das Transferelement so aufgebaut, daß dessen Widerstand R, gemessen durch das Verfahren aus Fig. 10, eine der Formeln (8), (13) und (17) erfüllt.

Ein zu ladendes Element 50 weist ein geerdetes, röhrenförmiges, leitfähiges Basiselement 51, eine darauf angeordnete Unterschicht 52, sowie eine dielektrische Schicht 53, die auf der Unterschicht 52 aufgetragen ist, als Fotorezeptorschicht auf. Als Antwort auf ein Startsignal für die Bilderzeugung beginnt sich das zu ladende Element 50 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Richtung eines Pfeiles W durch den Antrieb eines nicht gezeigten Antriebsmittels zu drehen. Die Oberfläche des zu ladenden Elements 50 wird mittels einer Ladeeinrichtung 37 bis zu einem vorbestimmten Potential geladen. Von einer nicht gezeigten Einrichtung zur Erzeugung eines latenten Bildes emittiertes Licht 31 erzeugt ein latentes Bild, welches einem Bild auf einem Originaldokument entspricht, auf dem zu ladenden Element 50. Der aus einer Entwicklereinrichtung 32 zur Verfügung gestellte Toner entwickelt das latente Bild auf dem zu ladenden Element 50 in ein Tonerbild. Das auf dem zu ladenden Element 50 befindliche Tonerbild wird auf das Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung übertragen, welches sich in Richtung eines Pfeils mittels einer Kontaktübertragungseinrichtung 40 bewegt. Das übertragene Bild wird auf dem Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung gesichert und mittels einer nicht gezeigten Fixiereinrichtung fixiert.

Bei der Kontaktübertragungseinrichtung 40 wird auf das leitfähige Basiselement 21 durch eine Energiequelle 62 eine Spannung übertragen, deren Polarität der Ladungspolarität des Toners entgegengesetzt ist. Eine Druckeinrichtung 63 drückt die leitfähige Elastikschicht 22 gegen das zu ladende Element 50. Das Transferelement 20 dreht sich mit der Drehung des zu ladenden Elements 50.

Nach dem Übertragungsschritt wird auf dem zu ladenden Element 50 verbliebener Toner mittels einer Reinigungseinrichtung 35 entfernt, und falls dies notwendig ist, wird es Entladelicht 36 ausgesetzt, welches von einer nicht gezeigten Lichtquelle emittiert wird, um die Entfernung restlicher Ladung sicherzustellen. Danach wird da zu ladende Element 50 erneut durch die Ladeeinrichtung 37 zur Vorbereitung für den nachfolgenden elektrografischen Prozeß auf ein vorbestimmtes Potential geladen.

Die Ladeeinrichtung kann eine Koronaladeeinrichtung oder eine Kontaktladeeinrichtung sein.

Während der Zeit bis das Tonerbild auf dem zu ladenden Element 50 eine Übertragungsposition erreicht, kann das Transferelement durch eine Änderung der Energiequelle zu einer anderen Energiequelle mittels eines nicht gezeigten Schalters gereinigt werden. In diesem Fall ist die Polarität der Reinigungsspannung die gleiche wie die Ladungspolarität des Toners.

Das Transferelement 20 kann auch mittels eines Getriebes und nicht durch die Drehung des zu ladenden Elements 50 angetrieben werden.

Auf diese Weise wird auf dem Aufzeichnungsmedium 33 für die Bildübertragung ein Bild erzeugt.

Der Widerstandswert R des bei dieser Ausführungsform verwendeten Transferelements, welcher nach dem in Fig. 10 gezeigten Verfahren gemessen wurde, genügt der Formel (8), (13) oder (17). Das erzeugte Bild ist daher frei von schwarzen Streifen und das Übertragungselement bleibt frei von Beschädigungen. Bilder mit hoher Qualität können zuverlässig hergestellt werden.

Nachfolgend werden im Detail bestimmte Beispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Ladeelement einer Kontaktladeeinrichtung enthielt die Elemente A bis G mit einer effektiven Länge von 22,5 cm, wie sie unten aufgeführt sind. Die zu ladenden Elemente waren röhrenförmig mit einem Durchmesser von 3 cm, aufgebaut aus einem röhrenförmigen, leitfähigen Basiselement aus Aluminium, einer anodisch oxidierten Aluminiumunterschicht mit einer Dicke von 8 µm, und einer dielektrischen Schicht als Fotorezeptorschicht mit einer Dicke von 20 µm, welche negativ aufgeladen werden und Ladungen trennen kann.

A) Element A

Das Element A ist eine Walze mit einer leitfähigen, elastischen Schicht aus Urethanschaum, dem Ruß intern zugegeben war. Die Walze ist gekennzeichnet durch einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁷ Ω.cm, einer Asker C- Härte von 30(°), einem Zelldurchmesser von 200 µm und einer Dicke von 5 mm.

B) Element B

Das Element B ist eine Walze mit einer leitfähigen, elastischen Schicht aus Polyurethanschaum vom Offenzelltyp, dem Ruß intern zugegeben wurde. Die Walze ist gekennzeichnet durch einen spezifischen Volumenwiderstand von 10⁸ Ω.cm, eine Asker C-Härte von 26(°), einem Zellendurchmesser von 10 µm bestimmt durch das Blasenpunktverfahren, und einer Dicke von 5 mm.

C) Element C

Das Element C ist eine Walze mit einer leitfähigen, elastischen Schicht aus Urethangummi mit intern zugesetztem Perlklorat. Die Walze ist gekennzeichnet durch einen spezifischen Volumenwiderstand von 9 . 10⁶ Ω.cm, einer Asker C-Härte von 60(°) und einer Dicke von 5 mm.

D) Element D

Das Element D ist eine Walze mit einer leitfähigen, elastischen Schicht aus einem Silikonschaum, dem Ruß intern zugesetzt worden war (spezifischer Volumenwiderstand: 10⁵ Ω. cm). Eine Nylonröhre, welche sich unter Wärme zumsammenzieht, mit intern zugegebenem Perlklorat (spezifischer Volumenwiderstand: 5 . 10⁹ Ω.cm und Dicke: 50 µm) wird auf die Walze mit der darauf beschichteten leitfähigen, elastischen Schicht aufgebracht (Asker C-Härte 60(°), Dicke 5 mm).

E) Element E

Das Element E ist eine Walze mit einer leitfähigen, elastischen Schicht aus Silikonschaum mit zugegebenem Ruß (spezifischer Volumenwiderstand 10⁵ . Ω.cm). Eine Nylonröhre, welche sich unter Wärme zusammenzieht, mit intern zugegebenem Ruß (spezifischer Volumenwiderstand 5 . 10¹⁰ Ω.cm) wird auf die Walze mit der darauf aufgetragenen leitfähigen elastischen Schicht aufgebracht (Asker C-Härte 60(°), Dicke 5 mm).

F) Element F

Das Element F ist eine Deckenbürste aus regenerierten Cellulosefasern mit intern dazugegebenem Ruß (600(D)/100(F), 100 000 (F/inch²) (100 000 (F/6,45 cm²), spezifischer Volumenwiderstand 10⁸ Ohm.cm, Bürstenlänge 5 mm und Bürstenbreite 8 mm).

G) Element G

Das Element G ist ein Polyethylenfilm (spezifischer Volumenwiderstand 10⁹ Ω.cm und Dicke 40 µm), doppelt gefaltet wie in Fig. 11(h) gezeigt und unterstützt mit einer Aluminiumschicht, welche intern zugegebenen Ruß enthält.

Um den spezifischen Volumenwiderstand zu bestimmen, wurde ein zu messendes Objekt als Teststück in einen Block oder ein Blatt geschnitten und es wurde durch ein Hochwiderstandsmeßgerät (beispielsweise HIRESTA IP, hergestellt von Mitsubishi Yuka Co., Ltd.) in einem Zustand gemessen, bei dem 100 V an dem Teststück für eine Minute angelegt wurden. Die Messung wurde in einer NN-Umgebung durchgeführt (20°C und 50% relative Feuchtigkeit). Falls nichts anderes angegeben ist, werden die nachfolgenden Messungen in der NN-Umgebung durchgeführt.

In dem zu ladenden Element wurden absichtlich Schadstellen gebildet. Jedes der schadhaften zu ladenden Elemente und jedes der Elemente A bis G wurden in das in Fig. 14 gezeigte Gerät zur Bilderzeugung eingesetzt. Dann wurden Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder wurde untersucht. Jedesm 89125 00070 552 001000280000000200012000285918901400040 0002004345489 00004 89006al wenn ein Element durch ein anderes ersetzt wurde, wurde das zu ladende Element durch ein neues ersetzt.

Schadstellen mit einem Durchmesser von etwa 0,3 mm oder mehr können visuell untersucht werden. Zu ladende Elemente mit so großen Schadstellen können daher entfernt werden, bevor sie verwendet werden. Unter Berücksichtigung dessen wurde der in dem zu ladenden Element gebildete Defekt auf einem Durchmesser von 0,3 mm eingestellt (die Fläche wurde auf 7 . 10^-4 cm² eingestellt) als kritische Größe bei der visuellen Überprüfung. Es wurden zwei Arten von Schadstellen gebildet: Der eine Typ wird als feines Loch bezeichnet (Schadstelle, welche sowohl durch die Unterschicht als auch die Fotorezeptorschicht reicht), und die andere Art ist eine Schadstelle, bei der lediglich die Fotorezeptorschicht zerstört und die Unterschicht nicht erreicht wird.

Bevor eine Untersuchung durchgeführt wurde, wurde jedes Ladeelement in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Die Spannung Va und der Strom I, welche zum Laden eines zu ladenden Elements auf -600 V notwendig sind, wurden bestimmt. Die Umfangsgeschwindigkeit des zu ladenden Elements betrug 3 cm pro Sekunde. Das Ergebnis der Messungen war, daß Va = -1,16 kV und I = -6 µA war.

Der Widerstand R des Elements wurde durch die Widerstandsmeßmethode, wie sie in Fig. 10 gezeigt ist, bestimmt. Der eingespeiste Strom betrug -6 µA, und die Metallelektrode 110 war eine röhrenförmige Elektrode von 3 cm Durchmesser, welche mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 3 cm pro Sekunde gedreht wurde. An die Elemente A bis E wurde eine Belastung von 1 kg angelegt, um diese gegen die Metallelektrode 110 zu drücken. Bei den Elementen F und G befand sich ein Zwischenraum von 3 mm zwischen dem leitfähigen Basiselement und der Metallelektrode. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Va betrug -1,16 kV und der begrenzte Stromwert der Energiequelle betrug -20 µA. Die Ergebnisse der Experimente sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.

Tabelle 1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ergeben sich Bilder mit schwarzen Streifen oder schwarzen Punkten, wenn Fotorezeptorschichten mit Schadstellen und feinen Löchern verwendet werden, welche keine Verbindung mit den Widerstandswerten R der Elemente aufweisen. In Fällen, in denen die Bilder nur schwarze Punkte enthielten, ist klar, daß Maßnahmen ergriffen worden sind, um das Problem der feinen Löcher zu lösen.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die herkömmliche Maßnahme zur Erhöhung des Widerstands des Elements oder des spezifischen Volumenwiderstands des Elements oder die Maßnahme, das Element in einer vielschichtigen Struktur aufzubauen, zur Lösung des Problems der feinen Löcher nicht geeignet ist.

Um die Auswirkungen der Erfindung zu bestätigen, wurden die folgenden Messungen durchgeführt. Es wurde ein Teststück hergestellt, bei dem lediglich eine Unterschicht aus einer anodisch oxidierten Aluminiumschicht von 8 µm Dicke auf einem röhrenförmigen, leitfähigen Basiselement aus Aluminium ausgebildet wurde. Die Durchschlagspannung Vt der Unterschicht und der Widerstandswert Rp der Unterschicht wurden bestimmt. Die Fläche S einer in Kontakt mit der Oberfläche der Unterschicht gebrachten Elektrode betrug 6,57 cm² (entsprechend einer Spaltenbreite von 3 mm). Es ergaben sich die folgenden Meßergebnisse: Vt (Durchschlagspannung) = -300 V und Rp (Widerstand) = 2 . 10⁶ Ω. Entsprechend war i = -300/(2 . 10⁶) = -150 . 10^-6 = -150 µA.

Die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht wurde gemessen. Die Elektrodenfläche wurde auf 4 Werte eingestellt: 6,75 cm², 1 cm², 0,5 cm² und 0,1 cm². Die Stromdichte betrug {-300/(2 . 10⁶)}/6,75 = -22,2 . 10^-6 = -22,2 µA/cm². Die gemessenen Werte wurden, wie in Fig. 3 gezeigt, in einer grafischen Darstellung aufgetragen, in welcher die Abszisse den logarithmischen Wert der Fläche und die Ordinate den logarithmischen Wert des Widerstands darstellt. Eine Verbindung der gemessenen Werte ergab eine Gerade mit der Steigung -1. Daher ist a = 1.

Dann wurde ein feines Loch von 0,3 mm ∅ in einem zu ladenden Element gebildet. Ein tolerierbarer Stromwert, innerhalb dessen keine weitere Vergrößerung des feinen Lochs erfolgt oder bei dem eine weitere Verschlechterung des Elementes nicht voranschreitet, wurde gemessen.

Der Strom wurde schrittweise erhöht, während der Zustand des feinen Lochs und des Elements beobachtet wurde. Der Strom, bei dem das feine Loch sich zu vergrößern beginnt, oder der Strom, bei dem eine Verschlechterung des Elements beginnt, wurde gemessen. Das verwendete Element war Element A. Es wurde für 30 Minuten ein konstanter Strom eingespeist. Es ergab sich, daß keine Vergrößerung der feinen Löcher und keine Verschlechterung des Elements auftrat, bis der Strom auf -3 µA erhöht worden war. Dementsprechend ist k = -3 µA.

Da die Durchschlagspannung Vt der Unterschicht -300 V beträgt, ist |Vt| ≦ |Va|. Um das Problem mit den feinen Löchern zu umgehen, muß eine der Gleichungen (8) oder (17) erfüllt sein. Um ein Durchschlagen der Unterschicht zu verhindern, beträgt der in den Bereich s (cm²) der Unterschicht fließende Strom |-22,2 . 7 . 10^-4| = |-0,02 µA| < |-3 µA|. Dieser Strom kann die Schadstellen der Fotorezeptorschicht nicht vergrößern.

Die Flächenabhängigkeit 1 - β und die Stromabhängigkeit γ des Widerstands der Elemente A bis G wurde bestimmt.

Bei der Messung der Flächenabhängigkeit des Elementwiderstands, wurde die Elektrodenfläche in vier Bereiche eingeteilt: 6,75 (cm²), 1 (cm²), 0,5 (cm²) und 0,1 (cm²). Die Stromdichte wurde in zwei Bereiche eingeteilt: {-300/(2 . 10⁶)}/6,75 = -22,2 . 10^-6 [-22,2 µA/cm²] und (-3 . 10^-6/7 . 10^-4) = -4,3 . 10^-3 (-4,3 mA/cm²). Die entsprechenden gemessenen Stromdichten wurden in eine grafische Darstellung eingetragen, in welcher die Abszisse die logarithmischen Werte der Fläche und die Ordinate die logarithmischen Werte des Widerstands darstellen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Durch eine Verbindung der gemessenen Werte ergab sich eine Steigung einer Geraden, und auf diese Weise wurde der Wert β erhalten.

Bei der Messung der Stromabhängigkeit des Elementwiderstands wurde die Elektrodenfläche auf 6,75 cm² und die Stromdichte in vier Bereiche eingestellt: -0,1 (µA), -1 (µA), -6 (µA) und -100 (µA). Die gemessenen Werte wurden in eine grafische Darstellung eingetragen, in welcher die Abszisse einen logarithmischen Wert des Stroms und die Ordinate einen logarithmischen Wert des Widerstands darstellt, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Durch eine Verbindung der gemessenen Werte ergab sich eine Gerade mit einer Steigung, wodurch der Wert γ erhalten wurde.

Die β-Binde- und γ-Bindewerte der Elemente A bis G sind in der Tabelle 2 gezeigt. Die Stromdichte 1 betrug -22,2 µA/cm² und die Stromdichte 2 betrug -4,3 mA/cm². Die Widerstandswerte dieser Elemente sind in Tabelle 2 ebenfalls gezeigt.

Tabelle 2

Dann wurde überprüft, ob die Formel (8) oder (17) unter Verwendung der in Tabelle 2 gezeigten Werte erfüllt ist oder nicht, Va = -1160 V, S/s = 9600, i/I = 25, k/I = 0,5, α = 1, Vt = -300 V und Rp = 2 . 10⁶ Ohm. Die Ergebnisse der Überprüfung sind in Tabelle 3 gezeigt.

Tabelle 3

In Tabelle 3 sind die Widerstandswerte R als logarithmische Werte ausgedrückt. In den Spalten der Formeln (8) und (17) bedeutet ein offener Kreis, daß die Formel erfüllt ist, und ein kleines x, daß die Formel nicht erfüllt ist. Berechnete Werte der rechten Seite der Formel sind ebenfalls gezeigt.

Ein Vergleich der Tabellen 1 und 3 zeigt, daß bei Elementen, deren Schadstellen sich nicht in feine Löcher auswachsen und deren durch Schadstellen verursachte Bildfehler schwarze Punkte bleiben, entweder die Formel (8) oder die Formel (17) erfüllen.

In einem weiteren Test wurden die Elemente C, D, F und G sowie ein zu ladendes Element ohne Schadstellen in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt und es wurden 10 000 Bilder auf einem Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung der Größe A4 erzeugt. Es konnte bestätigt werden, daß keine Bilder mit schwarzen Streifen erzeugt wurden.

Beispiel 2

Die verwendeten, zu ladenden Elemente waren jeweils ein röhrenförmiges geladenes Element von 3 cm Durchmesser, welche ein röhrenförmiges, leitfähiges Basiselement aus Aluminium, eine Unterschicht von 10 µm Dicke und hergestellt aus Nylon mit mittlerem Widerstand, und eine dielelektrische Schicht als Fotorezeptorschicht von 20 µm Dicke aufwiesen, welche negativ geladen werden und Ladungen trennen können.

Wie in Beispiel 1 wurden Schadstellen von 0,3 mm Durchmesser absichtlich auf dem zu ladenden Element gebildet. Jede der Schadstellen beschädigte das zu ladende Element und jedes der Elemente A bis G wurde in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Dann wurden Bilder erzeugt und der Status der Bilder untersucht. Jedesmal, wenn ein Element durch ein anderes ersetzt wurde, wurde das zu ladende Element durch ein neues ersetzt.

Bevor ein Experiment durchgeführt wurde, wurde jedes Ladeelement, wie in Fig. 14 gezeigt, in das Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Die Spannung Va und der Strom I, die notwendig sind, um ein zu ladendes Element auf -600 V zu laden, wurden gemessen. Die Umfangsgeschwindigkeit des geladenen Elements war 3 cm pro Sekunde. Die Ergebnisse der Messungen waren Va = -1,16 kV und I = -6 µA.

In dem Experiment betrug Va = -1,16 kV und der begrenzte Stromwert der Energiequelle -20 µA. Die Ergebnisse des Experiments sind in Tabelle 4 gezeigt.

Es wurde ein Teststück hergestellt, bei dem lediglich eine Unterschicht aus einer Nylonschicht mit mittlerem Widerstand mit einer Dicke von 10 µm auf einem röhrenförmigen, leitfähigen Basiselement aus Aluminium ausgebildet war. Die Durchschlagspannung Vt der Unterschicht und der Widerstandswert Rp der Unterschicht wurden bestimmt. Die Fläche S einer in Kontakt mit der Oberfläche der Unterschicht gebrachten Elektrode war 6,57 cm² (entsprechend einer Klemmbreite von 3 mm). Die Meßergebnisse waren: Vt = -1000 V und Rp = 1 . 10⁷ Ohm. Der Wert für i betrug -1000/(1 . 10⁷) = -100 . 10^-6 = -100 µA.

Anschließend wurde die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht gemessen. Die Elektrodenfläche wurde in vier Bereiche eingeteilt: 6,75 (cm²), 1 (cm²), 0,5 (cm²) und 0,1 (cm²). Die Stromdichte betrug {-1000/(1 . 10⁷)}/6,75 = -14,8 . 10^-6 = -14,8 µA/cm². Die gemessenen Werte wurden, wie in Fig. 3 gezeigt, in eine grafische Darstellung eingetragen, in welcher die Abszisse den logarithmischen Wert der Fläche und die Ordinate den logarithmischen Wert des Widerstands darstellt. Eine Verbindung der Meßpunkte ergab eine Gerade mit der Steigung von -0,95. Daher beträgt α = 0,95.

Dann wurde in einem zu ladenden Element ein feines Loch mit einem Durchmesser von 0,3 mm gebildet. Ein akzeptabler Stromwert, bei dem keine weitere Vergrößerung des feinen Lochs erfolgte oder eine weitere Schädigung des Elements nicht voranschritt, wurde gemessen.

Der Strom wurde schrittweise erhöht, während der Zustand des feinen Lochs und des Elements beobachtet wurde. Der Strom, bei dem das feine Loch sich zu vergrößern beginnt oder der Strom, bei dem die Verschlechterung des Elements beginnt, wurde gemessen. Das verwendete Element war Element A. Es wurde für dreißig Minuten ein konstanter Strom eingespeist. Das Ergebnis war, daß keine Vergrößerung des feinen Lochs und keine Verschlechterung des Elements beobachtet wurde, bis der Strom auf -0,5 µA erhöht worden war. Demgemäß ist k = -0,5 µA.

Da die Durchschlagspannung Vt der Unterschicht -1000 V beträgt, ist |Vt| ≦ |Va|.

Um das Problem der feinen Löcher zu vermeiden, muß entweder die Formel (8) oder (17) erfüllt sein. Um ein Durchschlagen der Unterschicht zu verhindern, darf der Strom, der in die Fläche s der Unterschicht fließt |-14,8 . 7 . 10^-4| = |-0,01 µA| < |-0,5 µA| sein. Dieser Stromwert kann die Schadstelle der Fotorezeptorschicht nicht vergrößern.

Die Flächenabhängigkeit der Elemente A bis G hängt nur wenig von der Stromdichte ab, wie aus Tabelle 2 ersichtlich. Daher wurde die Stromdichte 1 aus Tabelle 2 für die Bestimmung der Flächenabhängigkeit verwendet.

Es wurde überprüft, ob die Formel (8) oder (17) erfüllt ist oder nicht, unter Verwendung der Werte β und γ, wie sie in Tabelle 2 gezeigt sind, Va = -1160 (V), S/s = 9600, i/I = 16,7, k/I = 0,083, α = 0,95, Vt = -1000 (V) und Rp = 1 . 10⁷ (Ω).

Die Ergebnisse der Überprüfung sind in Tabelle 4 gezeigt.

Tabelle 4

In der "Bild"-Spalte von Tabelle 4 bedeutet die Abkürzung BS einen schwarzen Strich und die Abkürzung BD einen schwarzen Punkt. Die Widerstandswerte R sind als logarithmische Werte ausgedrückt. In den Spalten der Formeln (8) und (17) bedeutet ein offener Kreis, daß die Formel erfüllt ist, und ein kleines x, daß die Formel nicht erfüllt ist. Berechnete Werte der rechten Seite der Formel sind ebenfalls gezeigt.

Wie aus Tabelle 4 ersichtlich ist, ist in Fällen, in denen der gebildete Bildfehler ein schwarzer Punkt bleibt, entweder die Formel (8) oder die Formel (17) erfüllt. Ein Vergleich der Tabellen 3 und 4 ergibt, daß wenn das zu ladende Element durch ein anderes ersetzt wird, der Bildfehler (schwarzer Streifen oder schwarzer Punkt) sich zu einem anderen Typ des Bildfehlers verändert, wenn dasselbe Element verwendet wird.

In einem weiteren Test, wurden die Elemente C, D und G und ein zu ladendes Element ohne Schadstellen in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt, und auf 10 000 Blättern eines Aufzeichnungsmediums über die Bildübertragung der Größe A4 wurden Bilder erzeugt. Es wurden keine Bilder beobachtet, welche schwarze Streifen aufwiesen.

Beispiel 3

Die Elemente C, D, F und G, welche mit dem feinen Lochproblem in Beispiel 1 fertig wurden, wurden als Ladeelemente verwendet. Das selbe wie in Beispiel 1 verwendete zu ladende Element wurde eingesetzt. Es wurde überprüft, ob das Gerät unter Verwendung dieser Elemente das Problem der feinen Löcher lösen konnte oder nicht. Die Überprüfungsmessungen wurden in Umgebungen durchgeführt, die von der im Beispiel 1 verschieden waren, nämlich einer LL-Umgebung (10°C und 15% relative Feuchtigkeit) und einer HH-Umgebung (35°C und 65% relative Feuchtigkeit).

Bevor eine Untersuchung durchgeführt wurde, wurde jedes Ladeelement in das in Fig. 14 gezeigte Gerät eingesetzt. Die Spannung Va und der Strom I, welche notwendig sind, um ein zu ladendes Element auf -600 V aufzuladen, wurde in den verschiedenen Umgebungen gemessen. Die Umfangsgeschwindigkeit des geladenen Elements betrug 3 cm pro Sekunde. Die Ergebnisse der Messungen waren Va = -1,16 kV und I = -6 µA auch in den verschiedenen Umgebungen.

Wie im Beispiel 1 wurden in dem zu ladenden Element absichtlich Schadstellen mit einem Durchmesser von 0,3 mm gebildet. Unter einer Spannung von Va = 1,16 kV und einem beschränkten Strom der Energiequelle von -20 µA wurden Bilder gebildet und der Zustand der Bilder untersucht. Jedesmal, wenn das Element durch ein anderes ersetzt wurde, wurde das zu ladende Element durch ein neues ersetzt. Die Ergebnisse der Beobachtung sind in Tabelle 7 gezeigt.

Dann wurde die Durchschlagspannung Vt der Unterschicht, der Widerstand Rp der Unterschicht und die Flächenabhängigkeit 1 - α des Widerstands bestimmt. Weiterhin wurde ein feines Loch von 0,3 mm Durchmesser absichtlich in dem zu ladenden Element erzeugt. Eine tolerierbare Stromstärke k, bei der keine weitere Vergrößerung des feinen Lochs oder keine weitere Verschlechterung des Elementes voranschreitet, wurde gemessen. Die Ergebnisse der Messungen in den Umgebungen LL und HH sowie zusätzlich in der Umgebung NN sind in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5

Die Ergebnisse von Tabelle 5 zeigen, daß die Zündspannung Vt der Unterschicht und der Widerstand Rp der Unterschicht in den verschiedenen Umgebungen variieren.

Nachdem |Vt| ≦ |Va| ist, muß zumindest eine der Gleichungen (8) oder (17) erfüllt sein, um das Problem des feinen Lochs zu vermeiden.

Die Ergebnisse der Messungen der Widerstandswerte R, der Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands und der Stromabhängigkeit γ des Widerstands der Elemente C, D, F und G sind in der Tabelle 6 gezeigt. In dieser Tabelle wurden die β-Werte bei Stromdichten von -9,9, -22,2, -41,2 (µA/cm²) und in den Umgebungen LL, NN und HH erhalten. Die gemessenen Werte in der Umgebung NN werden ebenfalls in Tabelle 6 gezeigt.

Tabelle 6

Tabelle 6 zeigt, daß der Widerstand R des Elements, wie der Widerstand Rp der Unterschicht, von den Umgebungen abhängt, aber die Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands und die Stromabhängigkeit γ des Elementwiderstands nur wenig von den Umgebungen abhängt.

Es wurde überprüft, ob die Gleichung (8) oder (17) erfüllt wird oder nicht, wobei die Werte aus den Tabellen 5 und 6, Va = -1160 (V) und S/s = 9600 eingesetzt wurden.

Tabelle 7 zeigt auch die Ergebnisse dieser Überprüfung.

Tabelle 7

In der "Bild"-Spalte in Tabelle 7 bedeutet die Abkürzung BS einen schwarzen Streifen und die Abkürzung BD einen schwarzen Punkt. In den Spalten für die Formeln (8) und (17) bedeutet ein offener Kreis, daß die Formel erfüllt ist und ein kleines x, daß die Formel nicht erfüllt ist. Die berechneten Werte für die rechte Seite der Formeln sind ebenfalls gezeigt.

Wie aus Tabelle 7 ersichtlich ist, bildet eines der Elemente einen schwarzen Streifen auf dem Bild durch das feine Loch, wenn die Meßumgebung in eine andere Meßumgebung abgeändert wird. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß der schwarze Punkt nicht zu einem schwarzen Streifen geändert wird, wenn eine der Formeln (8) und (17) erfüllt ist. Es konnte damit bestätigt werden, daß die vorliegende Erfindung unabhängig von der Umgebung gültig ist.

In einem weiteren Test wurden die Elemente C, D und G und ein zu ladendes Element ohne Schadstellen in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt, und es wurden auf 10 000 Blättern eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 in einem Raum, in dem die Temperatur und Feuchtigkeit nicht eingestellt waren, erzeugt. Es konnte bestätigt werden, daß keines der Bilder einen schwarzen Streifen aufwies.

Beispiel 4

Der begrenzte Stromwert der Energiequelle zum Anlegen einer Spannung an das Element ist die Summe des Stromes I (µA), der notwendig ist, um das zu ladende Element auf ein vorbestimmtes Potential aufzuladen und der Strom k (µA), der in ein feines Loch fließen kann. Wie in Beispiel 1 wurden Schadstellen mit einem Durchmesser von 0,3 mm absichtlich in einem zu ladenden Element erzeugt. Dann wurden Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder untersucht. Die Elemente C, D und G wurden als Ladeelemente eingesetzt. Das gleiche wie in Beispiel 1 verwendete zu ladende Element wurde verwendet.

Es wurden 1000 Blätter eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 in den Umgebungen LL bis HH erzeugt. Die erzeugten Bilder wiesen eine ausgezeichnete Qualität auf, und es waren keine durch die feinen Löcher verursachten schwarzen Streifen vorhanden.

Eine Verbindung der vorstehenden Ergebnisse und der Ergebnisse aus Beispiel 3 ergab, daß wenn die Energiequellenkapazität P der folgenden Bedingung

p ≧ Va . (I + k) 10^-6 (W)

genügt, Qualitätsbilder erzeugt werden können.

In einem weiteren Test wurden die Elemente C, D und G und ein zu ladendes Element ohne Schadstellen in das in Fig. 14 gezeigte Gerät eingesetzt und es wurden auf 10 000 Blättern Aufzeichnungsmedium für die Bildübertragung der Größe A4 in einem Raum, in dem die Temperatur und die Feuchtigkeit nicht eingestellt waren, erzeugt. Auf den Bildern wurde keine schwarzen Streifen beobachtet.

Beispiel 5

Die Elemente C, D und G wurden als Ladeelemente eingesetzt. Eine Fotorezeptorschicht ohne Unterschicht wurde als zu ladendes Element verwendet. Das verwendete zu ladende Element war röhrenförmig und wies einen Durchmesser von 3 cm auf und es war aufgebaut aus einem röhrenförmigen leitfähigen Basiselement aus Aluminium und einer dielektrischen Schicht als Fotorezeptorschicht mit einer Dicke von 20 µm, welches negativ aufgeladen werden und Ladungen trenen kann. Die Umfangsgeschwindigkeit des zu ladenden Elements betrug 1,5 cm pro Sekunde und sie war damit von den vorbeschriebenen Beispielen verschieden.

Die Spannung Va und der Strom I, welche notwendig sind, um ein zu ladendes Element auf -600 V aufzuladen, wurde gemessen. Die Ergebnisse der Messungen waren: Va = 1,16 kV und I = -3 µA.

Ein feines Loch von 0,3 mm Durchmesser wurde absichtlich in dem zu ladenden Element erzeugt. Ein tolerierbarer Stromwert, bei dem keine weitere Vergrößerung des feinen Lochs und keine weitere Beschädigung des Elements voranschreitet, wurde wie in Beispiel 1 gemessen. Der Stromwert betrug -3 µA.

Schadstellen von 0,3 mm Durchmesser wurden absichtlich in dem zu ladenden Element erzeugt. Unter der Bedingung, daß Va = -1,16 kV und der begrenzte Strom der Energiequelle -6 µA betrug und unter Verwendung eines Ladeelements mit einem feinen Loch von 0,3 mm Durchmesser, wurden Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder untersucht. Die Ergebnisse waren: Die Elemente C und D erzeugten gute Bilder, aber das Element E erzeugte Bilder, welche einen schwarzen Streifen aufwiesen.

Bei diesem Beispiel wird keine Unterschicht verwendet. Demzufolge genügt es, daß nur die Ungleichung (17) erfüllt ist, um das Problem mit den feinen Löchern zu lösen. Es wurde überprüft, ob die Ungleichung (17) erfüllt ist oder nicht. Die Ergebnisse waren: Die Elemente C und D erfüllten die Ungleichung (17), das Element E jedoch erfüllte die Ungleichung nicht. Wie daraus ersichtlich ist, kann die Bildung von schwarzen Streifen unterdrückt werden, wenn die Ungleichung (17) auch in dem Fall erfüllt ist, wenn eine Fotorezeptorschicht ohne Unterschicht verwendet wird.

Beispiel 6

Die Elemente C und D wurden als Ladeelemente eingesetzt. Das gleiche geladene Element wie in Beispiel 1 wurde verwendet. Die an das Ladeelement angelegte Spannung wurde durch Überlagerung einer Gleichspannung auf eine Wechselspannung erzeugt. Die Gleichspannung betrug -600 V, die Scheitelspannung der Wechselspannung betrug 1,4 kV. Die Frequenz der Wechselspannung war 0,8 kHz und die Wellenform der Wechselspannung war sinusförmig. Die verbleibenden Parameter waren die gleichen wie in Beispiel 1.

Bevor ein Experiment durchgeführt wurde, wurde jedes Ladeelement in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Anschließend wurde das zu ladende Element geladen. Die Ergebnisse der Messungen waren: Das zu ladende Element war auf -600 V aufgeladen und der zu dieser Zeit fließende Strom war -6 µA.

Wie in Beispiel 1, wurden Schadstellen von 0,3 mm Durchmesser absichtlich in die zu ladenden Elemente erzeugt. Jede der Schadstellen beschädigte die zu ladenden Elemente und jedes der Elemente C und D wurde in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Dann wurden Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder untersucht. Jedesmal, wenn ein Element durch ein anderes ersetzt wurde, wurde das zu ladende Element durch ein neues ersetzt. Die Ergebnisse waren: Die Elemente C und D erzeugten Bilder mit schwarzen Punkten, jedoch ohne schwarze Streifen.

Der Widerstandswert R der Elemente C und D wird definiert durch -6 µA des eingespeisten Stroms, und Va = (Gleichspannung) + (effektiver Wert der Wechselspannung) = -600 - 495 = -1095 (V). Es wurde berechnet, ob die Formel (8) oder (17) erfüllt ist, wie in Beispiel 1. Beide Elemente C und D erfüllten die Formel (17). Auch wenn Va = (Gleichspannung) + (effektiver Wert der Wechselspannung) = -600 - 1400 = -2000 (V) betrug, erfüllten sowohl das Element C als auch das Element D die Formel (17). In einem weiteren Test wurden die Elemente C und D und ein schadstellenfreies, zu ladendes Element in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt, und es wurden auf 10 000 Blättern eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 Bilder erzeugt durch Anlegen der durch Überlagerung der Wechselspannung auf die Gleichspannung erzeugten Spannung auf das Ladeelement um das zu ladende Element zu laden. Es wurden keine Bilder mit einem schwarzen Streifen beobachtet.

Die Tatsache konnte bestätigt werden, daß, wenn eine Spannung an das Ladeelement angelegt wird, die gebildet ist durch Überlagerung der Wechselspannung auf die Gleichspannung, wenn die Bedingung aufgestellt wird unter der Annahme, daß die Summe der Spannung und der effektive Wert oder Peakwert seiner Spannung Va ist, die erhaltenen Effekte vergleichbar mit denen, wie sie bei Verwendung einer Gleichspannung erzielt werden, sind.

Beispiel 7

Die Ladeelemente für eine Kontaktladevorrichtung waren die Elemente AA bis AE, welche so aufgebaut waren, daß die Oberflächenschichten (Widerstandsschichten) wie sie nachfolgend beschrieben sind, auf der Oberfläche des in Beispiel 1 gezeigten Elements A ausgebildet waren. Die Umfangsgeschwindigkeit des zu ladenden Elements war 3 cm pro Sekunde. Va = -1,16 (kV) und I = -6 (µA) waren nötig, um die Oberfläche auf -600 V aufzuladen.

Element AA:

Die Oberflächenschicht dieses Elements war eine 20 (µm) dicke Urethanharzschicht, welche intern zugegebenen Ruß enthielt.

Element AB:

Die Oberflächenschicht dieses Elements war eine 20 (µm) dicke alkohollösliche Nylonharzschicht, welche intern zugegebenen Ruß enthielt.

Element AC:

Die Oberflächenschicht dieses Elements war eine 20 (µm) dicke alkohollösliche Nylonharzschicht, welche intern zugegebenes Perklorat enthielt.

Element AD:

Die Oberflächenschicht dieses Elements war eine 20 (µm) dicke, wasserlösliche Nylonharzschicht, welche intern zugegebenen Ruß enthielt.

Element AE:

Die Oberflächenschicht dieses Elements war eine 20 (µm) dicke Polyvenylbutyralharzschicht, welche intern zugegebenen Ruß enthielt.

Die Menge des zugebenen leitenden Mittels wurde so eingestellt, daß die Widerstandswerte der Elemente AA bis AE in der NN-Umgebung 1 . 10⁷ Ω betrugen. Die in Fig. 10 gezeigte Meßmethode wurde für diese Einstellung verwendet.

Die Ergebnisse der Messung der Widerstandswerte R, der Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands und der Stromabhängigkeit γ des Widerstands der Elemente in den entsprechenden Umgebungen, wie in Beispiel 3, sind in Tabelle 8 gezeigt.

Tabelle 8

Wie aus Tabelle 8 ersichtlich ist, variierten der Widerstand R, die Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands und die Stromabhängigkeit γ des Widerstands dieser Elemente in Abhängigkeit von den Umgebungen. Dies war geringfügig verschieden von den in Tabelle 6 gezeigten Ergebnissen. Die Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands hängt von dem verwendeten Element ab, aber sie nimmt im Allgemeinen ab mit Zunahme des Widerstandwerts des Elements. Die Stromabhängigkeit γ tendiert dazu, groß zu werden, wenn der Widerstand des Elements zunimmt.

Dann wurden in das zu ladende Element absichtlich Schadstellen mit einem Durchmesser von 0,3 mm eingefügt. Jedes der mit Schadstellen versehenen, zu ladenden Elemente und jedes der Elemente AA bis AE wurden in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Dann wurden in den Umgebungen LL, NN und HH Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder wurde untersucht. Der begrenzte Stromwert der Energiequelle betrug -9 (µA). Die Ergebnisse der Untersuchung sind in Tabelle 9 gezeigt.

Es wurde überprüft, ob die Formel (17) erfüllt ist oder nicht, unter Verwendung von R, γ, β, und Va = -1,16 (kV), I = -6 (µA), k = -3 (µA) und S/s = 9600. In Tabelle 9 sind ebenfalls die Ergebnisse dieser Überprüfung eingetragen.

In der Tabelle 9 zeigt in der "Bild"-Spalte die Abkürzung BD an, daß auf dem Bild ein schwarzer Punkt erscheint, und die Abkürzung BS zeigt an, daß ein schwarzer Streifen auftrat, der sich in axialer Richtung der Walze entlang des Bildes erstreckt. In der Spalte für die Ungleichung (17) bedeutet ein geschlossener Kreis, daß die Ungleichung erfüllt ist und ein kleines x, daß die Ungleichung nicht erfüllt ist. Die berechneten Werte der rechten Seite der Ungleichung (17) sind ebenfalls gezeigt.

Tabelle 9

Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 9 ersichtlich ist, gilt in Fällen, in denen die Elemente die Ungleichung (17) erfüllen, daß die Beeinträchtigungen der erzeugten Bilder nicht schwerwiegend sind, wenn ein mit einem feinen Loch versehenes, zu ladendes Element für die Bilderzeugung verwendet wird. Diese Tatsache wurde wiederum bestätigt. In einem weiteren Test wurden die Elemente AA, AB und AC, welche keine Beeinträchtigungen der erzeugten Bilder verursachten, in allen Umgebungen in das in Fig. 14 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt, und es wurden auf 10 000 Blätter eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 Bilder übertragen in einem Raum, in dem weder Temperatur noch Feuchtigkeit eingestellt waren. Es wurde keine Beeinträchtigung der Bilder beobachtet.

Eine Untersuchung der Formeln (8), (13) und (17) ergibt, daß bei Elementen, bei denen die Flächenabhängigkeit und die Stromabhängigkeit gering sind, die Formeln leicht erfüllt werden können. Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 7 zeigen, daß es bevorzugt ist, auf der Oberfläche des Ladeelements (d. h. der Oberfläche, welche mit dem zu ladenden Element in Kontakt kommt) eine Schicht ausgebildet ist, welche aus einem Material aufgebaut ist, ausgewählt aus Urethangummi, Urethanharz und Nylonharz, insbesondere alkohollöslichem Harz, und Polyethylenharz. Auch wenn ein 40 (µm) dicker Nylonharzfilm für das Ladeelement verwendet wird, und dieser wie in Fig. 11(h) gezeigt doppelt gefaltet ist, treten in keiner der Umgebungen auf den Bildern Beeinträchtigungen auf. Der eingesetzte Film war ein sogenannter einschichtiger Nylonharzfilm.

Beispiel 8

Die folgenden Elemente H bis J, jeweils mit einer effektiven Länge von 22 (cm), wurden als Transferelemente einer Kontakttransfervorrichtung verwendet. Das als zu ladendes Element eingesetzte Element war das aus Beispiel 1.

Element H:

Walze aus einer leitfähigen Schicht, hergestellt aus Urethanschaum mit intern zugesetztem Ruß (spezifischer Volumenwiderstand 10⁷ (Ω.cm), Asker C-Härte 35(°), Zelldurchmesser 300 (µm) und Dicke 5 (mm)).

Element I:

Walze mit einer leitfähigen Schicht, hergestellt aus Urethanschaum mit intern zugesetztem Ruß (spezifischer Volumenwiderstand 10⁸ (Ω.cm), Asker C-Härte 35(°), Zelldurchmesser 300 (µm) und Dicke 5 (mm)).

Element J:

Walze mit einer leitfähigen Schicht, hergestellt aus Hautsilikonschaum mit intern zugesetztem Ruß (spezifischer Volumenwiderstand 10⁸ (Ω.cm), Asker C-Härte 30(°) und Dicke 5 (mm)).

Bevor ein Experiment durchgeführt wurde, wurde jedes Transferelement in das in Fig. 15 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Die Übertragungsspannung wurde auf +800 (V) eingestellt. Der Strom I, welcher unter dieser Spannung in das zu ladende Element fließt, wurde gemessen. Die Umfangsgeschwindigkeit des zu ladenden Elements betrug 3 (cm pro Sekunde). Der gemessene Strom I war 2 (µA).

Schadstellen mit einem Durchmesser von jeweils 0,3 (mm) wurden absichtlich in die zu ladenden Elemente eingefügt. Jede der Schadstellen beschädigte das zu ladende Element und jedes der Elemente H bis J wurde in das in Fig. 15 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt. Dann wurden Bilder erzeugt und der Zustand der Bilder untersucht. Jedesmal, wenn ein Element durch ein anderes ersetzt wurde, wurde das zu ladende Element durch eines neues ersetzt. Der begrenzte Stromwert der Energiequelle war 15 (µA). Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.

Die Widerstandswerte R der Elemente wurden nach der in Fig. 10 gezeigten Methode bestimmt. Der Meßstrom war 2 (µA). Die Flächenabhängigkeit 1 - β des Elementwiderstands und die Stromabhängigkeit γ davon wurden gemessen. Es wurde überprüft, ob die Formel (8) oder (17) erfüllt ist oder nicht. Die Ergebnisse der Messungen und der Überprüfungen sind ebenfalls in Tabelle 10 gezeigt. In dieser Tabelle bedeutet in den Spalten, in denen die Formeln angegeben sind, ein geschlossener Kreis, daß die Formel erfüllt ist und ein kleines x, daß die Formel nicht erfüllt ist. Berechnete Werte der rechten Seite der Formel sind ebenfalls gezeigt.

Tabelle 10

Wie aus Tabelle 10 ersichtlich ist, ist die Übertragung schwach (weiße Streifen), wenn weder die Formel (8) noch die Formel (17) erfüllt ist.

In einem weiteren Test wurden die Elemente AA, AB und AC und ein zu ladendes Element ohne Schadstellen in das in Fig. 15 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt, und auf 10 000 Blättern eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 wurden Bilder erzeugt. Es wurden keine weißen Streifen auf den Bildern beobachtet.

Beispiel 9

Die Elemente I und J aus Beispiel 8 wurden für ein Transferelement einer Kontakttransfervorrichtung verwendet. Ein Verfahren ähnlich dem Verfahren aus Beispiel 8 wurde verwendet. Während der Zeitdauer der Erzeugung eines Bildes auf der Fotorezeptorschicht, d. h. vor dem Übertragungsprozeß, wurde eine Reinigungsspannung von -250 (V) zum Reinigen des Transferelements an diesem angelegt. Nachdem auf der Fotorezeptorschicht ein Tonerbild erzeugt wurde, wird das Bild auf das Transferelement übertragen.

In einem weiteren Test wurden die Elemente I und J und ein zu ladendes Element ahne Schadstellen in das in Fig. 15 gezeigte Bilderzeugungsgerät eingesetzt und auf 10 000 Blättern eines Aufzeichnungsmediums für die Bildübertragung der Größe A4 wurden Bilder erzeugt. Es wurden keine weißen Streifen auf den Bildern beobachtet.

Wenn in diesem Beispiel die Übertragungsspannung angelegt wird, erfüllen sowohl das Element I als auch das Element J die Ungleichung (17). Auch wenn die Reinigungsspannung angelegt wird, gelten die oben genannten Bedingungen. Da die Reinigungsspannung üblicherweise kleiner ist als die Durchschlagspannung der Unterschicht, wurde untersucht, ob die Formel (13) oder (17) erfüllt ist oder nicht. Beide Formeln waren erfüllt.

Wenn daher eine der Formeln (8), (13) und (17) erfüllt ist, tritt keine schwache Übertragung, keine Vergrößerung von Schadstellen und feinen Löchern in der Rezeptorschicht und keine Beschädigung des Elements auf, unabhängig von der Anlegung der Reinigungsspannung. Diese Tatsache wurde bestätigt.

Beispiel 10

Die wie in Fig. 11(a) gezeigt aufgebaute Walze wurde für ein Ladeelement einer Kontakttransfervorrichtung eingesetzt. Festes leitfähiges Urethan wurde als leitfähige Schicht auf der Walze ausgebildet. Der Widerstand des leitfähigen Urethans wurde variiert. Die in Tabelle 11 gezeigten Ladeelemente a bis j wurden hergestellt. Die Widerstandswerte R der Elemente wurden nach der in Fig. 10 beschriebenen Methode gemessen. In Tabelle 11 sind die Widerstandswerte R lediglich als R bezeichnet.

Das zu ladende Element war so aufgebaut, daß eine Unterschicht aus anodisch oxidiertem Aluminium auf einem leitfähigen Basiselement aus Aluminium ausgebildet ist, und die Unterschicht mit einer Fotorezeptorschicht beschichtet wurde.

Die Durchschlagspannung Vt der als Unterschicht eingesetzten anodisch oxidierten Aluminiumschicht wurde gemessen. Bei der Messung war das leitfähige Basiselement geerdet und eine Spannung mit der gleichen Polarität wie die Ladespannung wurde für eine Minute an der Oberfläche der anodisch oxidierten Aluminiumschicht angelegt. Es wurde die höchste Spannung gemessen, bei welcher die Unterschicht nicht durchschlug. Die mit der anodisch oxidierten Aluminiumschicht in Kontakt gebrachte Fläche S der Elektrode betrug 6,15 cm², und die Belastung pro Flächeneinheit war 163 g/cm² (Gesamtbelastung: 1000 g).

Das Ergebnis der Messungen war, daß die Durchschlagspannung Vt der anodisch oxidierten Aluminiumschicht -300 V, der Strom i -100 µA und die Stromdichte im Kontaktbereich mit der Elektrode 16 µA/cm² betrug. Die Messungen wurden 30mal durchgeführt. Die Größe Durchschnittswert [(Durchschnittswert) + 3 × Standardabweichung] des Widerstands Rp der anodisch oxidierten Aluminiumschicht betrug 4,3 × 10⁶ Ω.

Die Fläche der Elektrode wurde verändert und der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht wurde gemessen, um die Flächenabhängigkeit 1 - α des Widerstands zu erhalten. α war 1, was bedeutet, daß der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht proportional der Fläche war. Entsprechend war der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht, betrachtet von der defekten Stelle aus, 4,3 × 10¹⁰ Ω, wobei die Fläche S des feinen Lochs 6,15 × 10^-4 cm² betrug (entsprechend einem Durchmesser von 28 mm). Die Stromdichte wurde auf den selben Wert wie oben eingestellt (16 µA/cm²). Die Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstands der Elemente a bis j wurde ermittelt. Die Widerstandswerte wurden bei veränderter Elektrodenfläche bestimmt. Das Ergebnis war, daß die Widerstandswerte der Elemente a bis j umgekehrt proportional zur Fläche waren, und daß β = 1 ist. Die Stromabhängigkeit γ des Widerstands der Elemente a bis j wurde ebenfalls erhalten. Für jedes der Elemente betrug γ = 1.

Der Widerstand der feinen Löcher Rq ist 10⁴ mal größer als der Elementwiderstand R, wie er aus Tabelle 11 ersichtlich ist.

Das Ladeelement wurde mit der Unterschicht in Kontakt gebracht, wobei die Fotorezeptorschicht nicht dazwischenlag. An dem Ladeelement wurde eine Spannung angelegt. Es wurde überprüft, ob die Unterschicht durchschlug oder nicht. Aus unseren Untersuchungen wußten wir, daß die Spannung, die zur Aufladung des zu ladenden Elements bis zu einem Potential vom Widerstand des Ladeelements abhängt. Daher wurden die Spannungen Va zur Aufladung der Oberfläche der Fotorezeptorschicht auf -600 V eingestellt, wie in Tabelle 11 gezeigt. Das Anlegen der Spannungen erfolgte für eine Minute.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 11 gezeigt. Ein kleines x zeigt an, daß die Unterschicht durchschlug, und ein kleiner geschlossener Kreis zeigte an, daß kein Durchschlagen erfolgte. Die an der Unterschicht angelegte Spannung betrug, wie bereits erwähnt,

Va . rq/(rq + Rq),

und die berechneten Werte sind in der Spalte der "geteilten Spannung" beschrieben.

Wie ebenfalls aus Tabelle 11 ersichtlich ist, wird in den Fällen der Elemente a bis d eine Spannung an den Unterschichten angelegt, die höher ist als die Durchschlagspannung Vt, so daß die Unterschicht durchschlägt. In den Fällen der Elemente e bis j wird eine geteilte Spannung angelegt, welche geringer ist als die Durchschlagsspannung. In diesem Fall wird die Unterschicht nicht durchschlagen.

Jedes der Elemente a bis j wurde gegen ein zu ladendes Element, welches in der Fotorezeptorschicht eine Schadstelle mit 0,28 mm Durchmesser aufwies, mit einer Belastung von 1000 g gedrückt (das Verhältnis von Belastung zu Flächeneinheit ist gleich wie bei der Widerstandsmessung). Das Element ist so angeordnet, daß es der Drehung des zu ladenden Elements folgt. Es wurden Bilder erzeugt. Die Entwicklung erfolgte revers. In den Fällen der Elemente a bis c, waren die Schadstellen für Strom durchlässig. Es erfolgte eine schlechte Aufladung über den gesamten Klemmbereich zwischen jedem Element und dem zu ladenden Element. Auf den gedruckten Bildern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen.

Nach dem Experiment wurde bestätigt, daß der Widerstand der Unterschicht unter dem Teil, der genau unter der Schadstelle lag, erheblich reduziert war, und die schadhafte Stelle vergrößerte sich zu einem feinen Loch. Im Falle des Elementes d, fließt an der schadhaften Stelle Strom, aber die schlechte Ladung übertrug sich nicht auf den gesamten Klemmbereich zwischen dem Element und dem zu ladenden Element. Das erhaltene Bild war weitestgehend zufriedenstellend mit der Ausnahme, daß ein schwarzer Punkt erschien. Beim Wiederholen des Druckens wuchs der schwarze Punkt schrittweise an. Nach 200 bedruckten Blättern erschienen auf den Bildern schwarze Streifen. Unsere visuelle Überprüfung ergab, daß die Schadstelle des zu ladenden Elements sich zu einem feinen Loch mit einem Durchmesser von etwa 1 (mm) vergrößert hatte.

In den Fällen der Elemente e bis j wurde kein Kriechstrom beobachtet, und die Bilder waren frei von schwarzen Streifen.

Es wurden 20 000 bedruckte Blätter in einer für praktische Zwecke zufriedenstellenden Qualität erhalten. Auch nach 20.000 bedruckten Blättern erfolgte keine Vergrößerung der Schadstelle oder Durchschlagen der Unterschicht, wie durch eine visuelle Überprüfung festgestellt werden konnte. Im Beispiel 10 beträgt die Flächenabhängigkeit des Widerstands sowohl für das Ladeelement als auch das zu ladende Element jeweils 0. Daher wird, selbst wenn Schadstellen von 0,1 bis 1 (mm) im Durchmesser zusätzlich zu der Schadstelle mit 0,28 (mm) Durchmesser in dem zu ladenden Element vorhanden sind, die Unterschichten (anodisch oxidierte Aluminiumschicht) der Elemente e bis j nicht durchschlagen, und die Schadstellen werden sich nicht zu feinen Löchern vergrößern. Diese Tatsache wurde bestätigt.

Beispiel 11

Die Unterschicht des zu ladenden Elementes ist eine Schicht aus einem hochmolekularen organischen Stoff, dessen Widerstand durch ein Widerstandssteuermittel eingestellt wurde. Die leitfähige elastische Schicht des Ladeelements wurde aus einem Urethanschaum vom Offenzelltyp hergestellt, dessen Zelldurchmesser 30 (µm) beträgt, wenn sie nach dem Blasenpunktverfahren bestimmt wird. Der übrige Aufbau war der gleiche wie der aus Beispiel 10, und die durchgeführten Experimente waren im wesentlichen ebenfalls die gleichen wie in Beispiel 10.

Die Charakteristiken der Unterschicht waren: Durchschlagspannung Vt = -400 (V), Widerstand Rp = 1 . 10⁶ (Ω) (der Strom i betrug -400 (µA) und die Fläche S war 6,2 (cm²)) und α = 1. Der Unterschichtwiderstand rq (6,15 . 10^-4 cm², entsprechend 0,28 mm Durchmesser) betrug 1 . 10¹⁰ (Ω), betrachtet von der Schadstelle aus.

Die Elemente k bis t mit verschiedenem Widerstand R wurden als Ladeelemente eingesetzt. Diese Elemente waren von den im Beispiel 10 verwendeten Elementen verschieden, indem die Flächenabhängigkeit 1 - β des Widerstandes 0,75 und nicht 0 betrug. Die Stromabhängigkeit γ war ebenfalls nicht 0. Die in Tabelle 12 gezeigten Widerstandswerte sind die Widerstandswerte Ru der Elemente, wenn ein Strom von -400 (µA) in den Bereich von 6,2 (cm²) eingespeist wurde. Die Werte der Unterschichtwiderstände Rq, betrachtet von den Schadstellen aus, sind ebenfalls in der Tabelle gezeigt.

Das Ladeelement wurde mit der Unterschicht in Kontakt gebracht, wobei die Fotorezeptorschicht nicht dazwischen lag. An dem Ladeelement wurde eine Spannung angelegt. Es wurde überprüft, ob die Unterschicht durchschlug oder nicht.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt. Ein kleines x bedeutet, daß die Unterschicht durchgeschlagen ist, und ein kleiner geschlossener Kreis zeigt an, daß sie nicht durchschlug. Die an den Elementen angelegten Spannungswerte Va sind ebenfalls dort gezeigt.

Die an der Unterschicht anliegende Teilspannung beträgt, wie bereits erwähnt,

Va . rq/(rq + Rq),

die berechneten Spannungswerte sind ebenfalls in Tabelle 12 aufgeführt. Sie finden sich in Tabelle 12 in der Spalte "geteilte Spannung". Die berechneten Ergebnisse der folgenden Beziehung sind ebenfalls in Tabelle 12 unter der Spalte "Referenz" beschrieben

Va . rq/(Rp + Ru),

welche auf der Annahme basiert, daß die an der Unterschicht angelegte Spannung von den Widerstandswerten Rp und Ru abhängt und nicht von den Widerstandswerten rq und Rq, betrachtet von den Schadstellen aus.

Wie aus Tabelle 12 ersichtlich ist, ist in den Fällen der Elemente k bis p eine an den Unterschichten angelegte geteilte Spannung höher als die Durchschlagspannung Vt, so daß die Unterschicht durchschlägt. In den Fällen der Elemente q bis t wird eine geteilte Spannung angelegt, die geringer ist als die Durchschlagspannung. In diesen Fällen wird die Unterschicht nicht durchschlagen. In diesem Fall ist es wiederum klar, daß die Widerstandswerte der Elemente, betrachtet von der Schadstelle oder dem feinen Loch aus, und der Widerstand der Unterschicht für diese Berechnung verwendet werden müssen.

Dies bedeutet, daß wie in herkömmlichen Fällen, die Werte in der Spalte "Referenz" nicht die geteilten Spannungswerte für die Unterschichten sind (ansonsten könnten die Elemente m bis t die Unterschichten nicht durchschlagen), sondern die Widerstandswerte des Elements betrachtet von der Schadstelle oder dem feinen Loch aus und der Widerstand der Unterschicht muß verwendet werden.

Jedes der Elemente k bis t wurde gegen ein zu ladendes Element mit einer Schadstelle mit einem Durchmesser von 0,28 (mm) in der Fotorezeptorschicht gedrückt und Bilder wurden erzeugt. Im Falle der Elemente k bis o, flossen konzentrisch Ströme an den Schadstellen. Der Strom wurde gering über den gesamten Klemmbereich zwischen dem Element und dem zu ladenden Element verteilt. Dies hat eine schlechte Aufladung zur Folge und auf den gedruckten Bildern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen. Nach dem Experiment konnte bestätigt werden, daß der Widerstand des Teils der anodisch oxidierten Aluminiumschicht, welche sich genau unter der Schadstelle befindet, erheblich vermindert war, und der schadhafte Teil wurde zerstört und vergrößerte sich in ein feines Loch.

Im Fall des Elements p fließt ein Strom an dem schadhaften Teil, aber dessen Wert ist auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Strom von einem solchen Wert um aufzuladen kann über den gesamten Klemmbereich zwischen jedem Element und dem zu ladenden Element verteilt werden. Das erhaltene Bild war weitgehend zufriedenstellend, mit der Ausnahme, daß auf dem Bild in einem Bereich mit schwacher Ladung oder dem schadhaften Teil ein schwarzer Punkt erschien. Durch Wiederholung des Druckvorgangs wuchs der schwarze Punkt schrittweise an. Nach 200 bedruckten Blättern erschienen schwarze Streifen auf den Bildern während des Umdrehungsvorgangs. Eine visuelle Überprüfung ergab, daß die Schadstelle des zu ladenden Elements sich zu einem feinen Loch von etwa 1 (mm) Durchmesser nach 200 bedruckten Blättern vergrößert hatte.

Im Fall der Elemente q bis t wurde kein Kriechstrom beobachtet und auf den Bildern erschien kein schwarzer Streifen. Es wurden 20 000 bedruckte Blätter mit einer für praktische Zwecke ausreichenden Druckqualität erhalten. Auch nach 20 000 bedruckten Blättern ergab die visuelle Überprüfung weder eine Vergrößerung der Schadstelle noch ein Durchschlagen der Unterschicht.

Beispiel 12

Im nachfolgenden wird wiederum die Bedingung diskutiert, um ein Durchschlagen der Zwischenschicht (oder Unterschicht) zu verhindern.

Die Fig. 18(a) und 18(b) sind eine schematische Querschnittsansicht, welche eine Kontaktladevorrichtung zeigen, in welchem ein Fotorezeptorelement 150 als zu ladendes Element und ein Ladeelement 10 zu dessen Aufladung verwendet wird. In diesem Beispiel ist das Fotorezeptorelement 150 so aufgebaut, daß auf einem leitfähigen Trägerelement 151 eine Zwischenschicht 152 ausgebildet ist und eine Fotorezeptorschicht 153 aus einem organischen oder anorganischen fotosensitiven Material befindet sich weiterhin auf der Zwischenschicht. Wenn in der Fotorezeptorschicht 153 durch ein beigemischtes Fremdmaterial ein feines Loch 157 oder ein Kratzer ausgebildet wird, wird die Zwischenschicht 152 weder physikalisch noch chemisch verändert. Ein Ladeelement 10 ist wie unter Bezugnahme auf Fig. 11(a) beschrieben ausgebildet, und ein leitfähiges Basiselement 11 ist mit einer Energiequelle 60 verbunden.

Fig. 19 ist ein Ersatzschaltbild der in Fig. 18(a) gezeigten Kontaktladevorrichtung. Der Widerstand des leitfähigen Basiselements 11 des Ladeelements 10 ist erheblich geringer als der der leitfähigen Elastikschicht 12 und vernachlässigbar. Der Widerstand der leitfähigen Elastikschicht 12 wird durch den Widerstand 160 der leitfähigen Elastikschicht 12 dargestellt. Wenn die Fotorezeptorschicht nicht durch ein feines Loch beschädigt ist, fließt aus der Energiequelle 60 eingespeister Strom durch den Widerstand 160 in einen Kondensator 163 der Fotorezeptorschicht. Die Spannung der Energiequelle 60 hat dieselbe Polarität wie für die Aufladung. Wenn ein ein feines Loch repräsentierender Schalter 161 sich im ausgeschalteten Zustand befindet, behält der Kondensator 163 der Fotorezeptorschicht Ladungen.

Wenn in der Fotorezeptorschicht 153 durch beigefügtes Fremdmaterial ein feines Loch oder ein Kratzer gebildet wird, wird der Schalter 161 eingeschaltet. Die Spannung Va von der Energiequelle 60 wird über den Gesamtwiderstand des Beladungsschaltkreismodells angelegt, d. h. der Gesamtwiderstand ist die Summe (Ra + Rb) des Widerstands (bezeichnet als Ra) der leitfähigen Elastikschicht 12 und der Widerstand (bezeichnet als Rb) der Zwischenschicht. Die an dem Widerstand 162 der Zwischenschicht anliegende Spannung wird als Vc bezeichnet. Dann ergibt sich

Vc/Va = Rb/(Ra + Rb),

und durch Umformen dieser Gleichung ergibt sich

Vc = Va . Rb/(Ra + Rb).

Wenn in der Fotorezeptorschicht ein feines Loch ausgebildet ist, wird die Zwischenschicht so lange nicht durchschlagen, wie die Spannung Vc unterhalb der Durchschlagspannung, (bezeichnet als Vb) der Zwischenschicht ist. Unter dieser Bedingung kann der Strom (bezeichnet als I1), begrenzt durch den Summenwiderstand (Ra + Rb) fließen. Wenn Vc größer Vb, schlägt die Zwischenschicht durch und der Strom (bezeichnet als I2) begrenzt durch den Widerstand Ra kriecht. Da I1 kleiner I2 ist, fließt ein erhöhter Strom, wenn die Zwischenschicht durchgeschlagen ist. Wenn daher Va, Ra und Rb so ausgewählt werden, daß sie die Ungleichung

|Vb| ≧ |Vc

erfüllen, d. h.

|Vb| ≧ |Va| . Rb/(Ra + Rb)

ist, kann keine über der Durchschlagspannung liegende Spannung an der Zwischenschicht angelegt werden, selbst wenn in der Fotorezeptorschicht durch ein Fremdmaterial oder einen Kratzer ein feines Loch vorhanden ist. Demgemäß schlägt die Zwischenschicht nicht durch und es fließt auch kein Kriechstrom. Es findet kein Spannungsabfall statt, und auf den gedruckten Abbildungen finden sich weder schwarze noch weiße Streifen. Da nach Bildung eines feinen Lochs in der Fotorezeptorschicht kein Kriechstrom fließt, wird sich das feine Loch nicht vergrößern, so daß auch eine Fotorezeptorschicht, welche ein feines Loch aufweist, noch für eine lange Zeit verwendet werden kann.

Nachfolgend wird die Anwendung der Erfindung für ein Bilderzeugungsgerät auf der Basis des elektrofotografischen Systems erläutert. Das in der erfindungsgemäßen Kontaktladevorrichtung verwendete Ladeelement wurde bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 11(a) bis 11(f) beschrieben. Es ist klar, daß der Aufbau und das Material des Ladeelementes nicht auf die im Zusammenhang mit den Fig. 11(a) bis 11(f) beschriebenen beschränkt ist. Es kann beispielsweise ein festes Entladeelement verwendet werden, auch wenn dies in nicht kontaktierender Weise verwendet wird, d. h. wenn ein Spalt von mehreren µm bis mehreren 10 µm zwischen der Oberfläche des festen Entladeelements und der Oberfläche der Fotorezeptorschicht eingehalten wird. Der Widerstand Ra ist der Widerstand in dem Bereich, welcher sich von dem leitfähigen Trägerelement des festen Entladeelements bis zu dessen Oberfläche erstreckt.

Es wurden zwei Feststellungen hinsichtlich des Widerstands des Ladeelements gemacht.

i)

Der Widerstand ist nicht umgekehrt proportional zur Kontaktfläche des Ladeelements mit der Elektrode.

Elektroden mit verschiedener Größe wurden mit der Oberfläche des Ladeelements in Kontakt gebracht. Der Widerstand zwischen dem leitfähigen Basiselement und den Elektroden wurde gemessen. Die gemessenen Widerstandswerte wurden in Abhängigkeit von der Größe der Elektroden aufgetragen. Die Tatsache, daß der Widerstand nicht umgekehrt proportional zum Kontaktbereich des Ladeelements mit der Elektrode ist, wurde durch die grafische Darstellung bestätigt.

Fig. 20 zeigt eine grafische Darstellung, aus welcher die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Ladeelements und die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Zwischenschicht der Fotorezeptortrommel ersichtlich sind. In jeder dieser grafischen Darstellungen sind auf der Abszisse die Zehnerlogarithmuswerte der Elektrodenfläche S (mm²) und auf der Ordinate die Zehnerlogarithmuswerte des Widerstands R (Ohm) angegeben. In den grafischen Darstellungen bedeutet eine Gerade (A) den Widerstand eines Ladeelements. Eine charakteristische gerade Linie (B) stellt den Widerstand der Zwischenschicht dar. Die Geraden (B) in Fig. 20(a), (A) in Fig. 20(b) und (B) in Fig. 20(b) weisen die Steigung -1 auf. Der Widerstand ist umgekehrt proportional zur Fläche. Wenn daher die Elektrodenfläche ein Zehntausendstel ist, steigt der Widerstandswert um das Zehntausendfache an. Die Gerade (A) in Fig. 5(a) mit einer Steigung von -0,75 zeigt, daß der Widerstand nicht umgekehrt proportional zur Fläche ist. Wenn daher die Elektrodenfläche ein Zehntausendstel ist, wird der Widerstandswert nur um das Eintausendfache erhöht. Die Charakteristik des Widerstands des Ladeelements in Bezug auf den Kontaktbereich hängt von den Ladeelementen mit verschiedener Größe und aus verschiedenem Material ab. Es ist daher schwierig, den Widerstand eines Bereiches entsprechend einem feinen Loch auf der Basis des Widerstands eines Kontaktbereichs vorherzusagen. Der Widerstand des Ladeelements wird daher unter Verwendung einer Elektrode mit einer Fläche entsprechend dem feinen Loch gemessen. Insbesondere für die Messung von Ladeelementen mit hohem Widerstand ist es schwierig, den Widerstand unter Verwendung einer Elektrode mit einer winzigen Fläche zu messen. Aus diesem Grund kann der Widerstand der Fläche entsprechend einem feinen Loch in einer Weise vorhergesagt werden, wie dies durch die Gerade (A) in Fig. 20(a) für die Bestimmung des Widerstands von Elektroden mit verschiedener Größe beschrieben ist, in dem eine Gerade in die logarithmische Darstellung eingetragen wird.

Es ist wiederum notwendig, den Widerstand des Ladeelements und der Zwischenschicht direkt oder indirekt zu untersuchen, wenn die Fläche der Kontaktelektrode der eines feinen Lochs entspricht, und diese Ergebnisse für die Widerstände Ra und Rb zu verwenden.

ii)

Der Widerstand hängt vom Strom ab (oder der Spannung).

Der Widerstand zwischen dem leitfähigen Basiselement und der Elektrode wurde in der Weise gemessen, daß die Elektrode mit dem Ladeelement in Kontakt gebracht und der angelegte Strom oder die angelegte Spannung variiert wurde. Die Beziehung zwischen dem Strom oder der Spannung und dem Widerstand wurde in einer grafischen Darstellung aufgetragen. Die grafische Darstellung zeigte, daß die Widerstandswerte der meisten Ladeelemente von dem Strom oder der Spannung abhängig sind.

Fig. 21 zeigt eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Stromabhängigkeit des Widerstands des Ladeelements. Auf der Abszisse sind die Stromwerte aufgetragen, wenn Strom zu dem Ladeelement fließt, während auf der Ordinate die Zehnerlogarithmuswerte des Widerstands des Ladeelements zu dieser Zeit aufgetragen sind. Fig. 21(a) zeigt eine grafische Darstellung eines Beispiels, bei dem der Widerstand vom Strom abhängig ist. Wie ersichtlich, ist der Strom gering, wenn der Widerstand groß ist und umgekehrt. Daher muß bei der Messung des Widerstands des Ladeelements die Stromdichte in dem Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement und der Elektrode, wenn diese miteinander in Kontakt kommen, im wesentlichen gleich sein der Stromdichte (bezeichnet als ρi), wenn die Durchschlagspannung an die Zwischenschicht angelegt wird.

Fig. 21(b) zeigt eine grafische Darstellung eines Beispiels, bei dem der Widerstand nicht vom Strom abhängt. Einige Ladeelemente weisen keine Stromabhängigkeit ihres Widerstandes auf. Diese Elemente haben auch bei unterschiedlich eingespeistem Strom einen konstanten Widerstand. Es kann ein geeigneter Stromwert zum Messen des Widerstands dieser Ladeelemente ausgewählt werden.

Aus den vorstehend unter i und ii genannten Gründen wird der Widerstand des Ladeelements gemäß dem folgenden Verfahren gemessen.

Ein Ladeelement wird mit der Elektrode eines kleinen Bereichs entsprechend einen feinen Loch in Kontakt gebracht. Die Aufladung pro Flächeneinheit für den Kontakt ist im wesentlichen gleich zu derjenigen, wenn das Ladeelement mit der Fotorezeptorschicht zu dessen Aufladung in Kontakt gebracht wird. Die Stromdichte in dem Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement und der Elektrode, wenn diese miteinander in Kontakt kommen, ist im wesentlichen gleich der Stromdichte ρi, wenn die Durchschlagspannung an die Zwischenschicht angelegt wird. Der Widerstand wird unter Verwendung der an dem Ladeelement angelegten Spannung und des angelegten Stroms berechnet. Unsere Ergebnisse zeigen, daß wenn die Größe der feinen Löcher zwischen einem Durchmesser von 0,05 mm bis 1 mm reicht, der geringe Bereich entsprechend einem feinen Loch 2 . 10^-3 mm² (entsprechend 0,05 mm Durchmesser) bis 3 mm² (entsprechend einem Durchmesser von 1 mm) entspricht.

Die Zwischenschicht der Fotorezeptortrommel ist aus einem organischen oder anorganischen Material hergestellt. Das anorganische Material kann beispielsweise anodisch oxidiertes Aluminium (Al₂O₃), Böhmit (AlO(OH)), amorphes Siliziumoxid, amorphes Siliziumnitrit, amorphes Siliziumkarbit und ähnliches sein. Das organische Material kann Polyvinylalkohol, Polyvinylmethylether, Polyvinylbutyral, Ethylcellulose, Ethylenacrylsäurecopolymer, Gelatine, Maleinsäurecopolymer, Polyurethanharz, Epoxidharz, Alcytharz, Polyesterharz, Silikonharz, Phenolharz oder ähnliches sein. Ein Widerstandssteuerungsmittel, falls nötig, ist in dem vorgenannten Harz dispergiert oder kompatibilisiert. Als Widerstandssteuermittel kann eines der folgenden Materialien verwendet werden: Aluminium, Kupfer, Nickel, Silber, Eisenoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Indiumoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Bariumkarbonat, Calciumkarbonat, Kupferjodit, Ruß, ein leitfähiges Copolymer oder ähnliches.

Es wurde gefunden, daß der Widerstand der Zwischenschicht auch von dem Strom (oder der Spannung) abhängig ist. Daher wird der Widerstand der Zwischenschicht an dessen Widerstand gesetzt, wenn an diese eine Spannung angelegt ist. Wie bereits beschrieben wurde, ist der Widerstand der Zwischenschicht im wesentlichen umgekehrt proportional zur Elektrodenfläche.

Wie aus der vorgehenden Beschreibung ersichtlich, muß der Widerstand Rb und Ra in der Ungleichung

|Vb| ≧ |Va| . Rb/(Ra + Rb),

der Widerstand (bezeichnet als Rbb) der Zwischenschicht und der Widerstand (bezeichnet als Raa) des Ladeelements in einem angenommenen kleinen Bereich entsprechend einem feinen Loch sein.

Entsprechend gilt als Bedingung, daß die Zwischenschicht nicht durchschlägt,

|Vb| ≧ |Va| . Rbb/(Raa + Rbb) (20).

Fig. 22 ist ein schematischer Querschnitt, welcher ein Bilderzeugungsgerät zeigt, das eine gemäß einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildete Kontaktladeeinrichtung enthält.

In einem als Fotorezeptorelement 150 ausgebildeten, zu ladenden Element ist auf einem leitfähigen Trägerelement 151 eine Zwischenschicht 152 ausgebildet, und die Fotorezeptorschicht 153, hergestellt aus einem organischen oder anorganischen fotosensitiven Material, ist auf der Zwischenschicht ausgebildet. Das Fotorezeptorelement 150 wird mittels eines Ladelements 10 geladen, welche die Form einer Ladewalze oder einer Ladeklinge aufweist, welche, wie in Fig. 11 gezeigt, aufgebaut sind. Dann wird das geladene Fotorezeptorelement einem von einer Lichtquelle, wie beispielsweise einer Lasereinrichtung oder einer LED, emittierten Licht 171 ausgesetzt, welches der Bildinformation entspricht. Das Ergebnis davon ist die Bildung eines latenten elektrostatischen Bildmusters, mit einem erhaltenen Potentialkontrast. Eine Entwicklereinheit 172 fördert Toner 173 als bilderzeugendes Material, um das elektrostatische Bildmuster zu entwickeln. Eine Übertragungseinheit 174, wie beispielsweise eine Übertragungswalze, überträgt das Tonerbildmuster auf das Druckpapier 175. Das übertragene Tonerbild wird dann auf dem Druckpapier 175 gesichert und mittels Wärme und Druck, welche nicht gezeigt sind, fixiert. Auf diese Weise wird ein gewünschtes Bild auf das Druckpapier 175 gedruckt.

Die Ergebnisse des erneuten Studiums der Bedingungen, unter denen die Zwischenschicht (oder die Unterschicht) nicht durchschlagen, wird nachfolgend im Detail beschrieben.

Beispiel 13

Als Fotorezeptorelement wurde ein zu ladendes Element verwendet. Das Fotorezeptorelement wies eine anodisch oxidierte Aluminiumschicht als Zwischenschicht auf, welche auf einem leitfähigen Trägerelement aus Aluminium ausgebildet war, und auf der Zwischenschicht befand sich eine Fotorezeptorschicht. Die gleichen Fotorezeptorelemente wurden unter den Experimentalbedingungen 1 bis 10 in Beispiel 13 verwendet. Um die Durchschlagspannung der anodisch oxidierten Aluminiumschicht festzustellen, wurde das Aluminiumträgerelement geerdet und an der Oberfläche der anodisch oxidierten Aluminiumschicht wurde für eine Minute eine Spannung mit derselben Polarität wie die Ladungsspannung angelegt. Die höchste Spannung, bei welcher die Unterschicht nicht durchschlug, wurde als die Durchschlagspannung der anodisch oxidierten Aluminiumschicht verwendet. Die Fläche S der Elektrode, welche mit der anodisch oxidierten Aluminiumschicht in Kontakt gebracht wurde, betrug 6,15 (cm²) und die Belastung pro Flächeneinheit war 163 (g/cm²) (Gesamtbelastung 1000 (g)). Die Durchschlagspannung der anodisch oxidierten Aluminiumschicht betrug -300 (V), und der Strom unter dieser Spannung betrug etwa -100 (µA). Die Stromdichte ρi im Kontaktbereich mit der Elektrode betrug 0,16 (µA/mm²). Die Messungen wurden 30 mal wiederholt. Die Größe Durchschnittswert [(Durchschnittswert) + (3 . Standardabweichung)] des Widerstands, oder Rb, der anodisch oxidierten Aluminiumschicht betrug 4,3 . 10⁶ (Ω). Durch Veränderung der Fläche der Elektrode wurde der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht gemessen. Das Ergebnis war, daß der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht umgekehrt proportional zur Fläche ist. Der Widerstand Rbb der anodisch oxidierten Aluminiumschicht betrug 4,3 . 10¹⁰ (Ω), bei einer Fläche des feinen Lochs von 0,061 (mm²) (entsprechend einem Durchmesser von 0,28 (mm)). Die Stromdichte ρi wurde auf denselben Wert wie oben eingestellt (0,16 (µA/mm²)).

Ein Ladeelement 10 wird unter Bezugnahme auf Fig. 11(a) beschrieben. Eine Walze war so aufgebaut, daß eine leitfähige, elastische Schicht 12, hergestellt aus einem festen leitfähigen Polyurethan, auf das leitfähige Basiselement 11 beschichtet wurde. Die Messungen wurden in folgender Weise durchgeführt. Die Elektrode wurde mit der Oberfläche der Walze in Kontakt gebracht. Die Fläche S der Elektrode, welche mit der Walzenoberfläche in Kontakt gebracht wurde, betrug 6,15 (cm²) und die Belastung pro Flächeneinheit betrug 163 (g/cm²) (Gesamtbelastung 1.000 (g)). Der eingespeiste Strom betrug etwa -100 (µA). Die Stromdichte ρi im Kontaktbereich mit der Elektrode betrug 0,16 (µA/mm²), was der Stromdichte entsprach, wenn die Durchschlagspannung an der anodisch oxidierten Aluminiumschicht angelegt wurde. Der Widerstand Ra betrug 1,7 . 10⁶ Ω. Durch Veränderung der Fläche der Elektrode wurde der Widerstand gemessen. Das Ergebnis war, daß der Widerstand der Walze umgekehrt proportional zur Fläche ist ((A) in Fig. 20(b)). Der Widerstand Raa betrug 1,7 . 10¹⁰ (Ω) bei einer Fläche des feinen Lochs von 0,061 (mm²) (entsprechend einem Durchmesser von 0,28 (mm)). Die Stromdichte ρi wurde auf den gleichen Wert wie oben eingestellt (0,16 (µA/mm²)).

Für Beispiel 13 wurden 10 Walzen hergestellt und einzeln unter den Versuchsbedingungen 1 bis 10 verwendet. Die Widerstandswerte der Walzen werden schrittweise mit der Spaltenzahl erhöht. Diese Widerstandswerte sind in Tabelle 13 gezeigt. Diese Tabelle listet die Versuchsbedingungen 1 bis 10 von Beispiel 13 und die erhaltenen Ergebnisse in entsprechender Weise auf.

Aus den vorliegenden Untersuchungen war bekannt, daß die Spannung, zur Ladung der Oberfläche der Fotorezeptorschicht auf ein Potential, vom Widerstand des Ladeelements abhängt. Daher wurden die Spannungen zum Aufladen der Oberfläche des Fotorezeptorelements auf -600 (V) eingestellt, wie in Tabelle 14 gezeigt.

Nachfolgend werden die Ergebnisse der Experimente gezeigt, bei denen die Walze mit der Zwischenschicht ohne einer dazwischenliegenden Fotorezeptorschicht in Kontakt gebracht wurden.

Fig. 18(b) ist ein Querschnitt für einen schematischen Versuchsaufbau zur Überprüfung, ob eine Zwischenschicht durch das Anlegen von Spannung durchschlägt oder nicht.

Eine Röhre 155 ist so aufgebaut, daß eine anodisch oxidierte Aluminiumschicht als Zwischenschicht 152 auf ein leitfähiges Trägerelement 151 aufgebracht ist. Der Aufbau ist der gleiche wie für das Fotorezeptorelement 150 mit der Ausnahme, daß keine Fotorezeptorschicht vorhanden ist. An die für eine Minute gegen die Walze gepresste Röhre wurde eine Spannung angelegt unter den Bedingungen für den Walzenwiderstand und der angelegten Spannung, wie sie in Tabelle 13 gezeigt sind.

Vcc stellt die Spannung dar, welche anteilig von einer Zwischenschicht erhalten wird, wenn der Kontaktbereich zwischen dem Ladeelement und der Zwischenschicht sehr gering ist. Wie aus einem Vergleich der Spannungen Vb und Vcc aus Tabelle 13 ersichtlich ist, erfüllen die Bedingungen 1 bis 4 von Beispiel 13 nicht die Ungleichung (20). Bei den Kombinationen der Bedingungen 1 bis 4 in diesem Beispiel schlug die Zwischenschicht durch (in Tabelle 13 wird dies dadurch angezeigt, indem in der Spalte "Durchschlag der anodischen Aluminiumschicht" ein x eingesetzt ist). Die Kombination der Bedingungen 5 bis 10 aus Beispiel 13 erfüllt die Ungleichung (20). Die Zwischenschicht schlug nicht durch (dies ist in der Spalte "Durchschlagen der anodischen Aluminiumschicht" mit einem geschlossenen Kreis gekennzeichnet).

Bei einer Messung, bei welcher das Fotorezeptorelement 150 mit einer Fotorezeptorschicht wie in einem tatsächlichen Fall verwendet wird, wird das Ladeelement 10 gegen das Fotorezeptorelement 150 gedrückt und eine vorbestimmte Spannung aus der Energiequelle 60 wird angelegt, wie beschrieben werden wird. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze war gleich der des Fotorezeptorelements.

Die Bedingungen 1 bis 3 in Beispiel 13 erfüllen die Ungleichung (20) nicht. Jede der Walzen wurde gegen ein Fotorezeptorelement gedrückt, bei dem in der Fotorezeptorschicht eine schadhafte Stelle mit einem Durchmesser von 0,28 (mm) ausgebildet war, bei einer Belastung von 1.000 (g) (die Belastung pro Flächeneinheit ist gleich mit der für die Widerstandsmessung). Die Ströme flossen in die feinen Löcher. Eine geringe Aufladung trat auf über den gesamten Klemmbereich zwischen der Walze und der Fotorezeptorschicht. Auf den gedruckten Bildern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen. Die Abbildungsqualität war erheblich verschlechtert. Entsprechend wurde in der Spalte "Schwarze Streifen" in Tabelle 13 ein x eingetragen. Vor dem Drucken wurden die Teile der anodisch oxidierten Aluminiumschicht direkt unter den feinen Löchern nicht durchgeschlagen. Nach dem Drucken waren diese Teile durchgeschlagen und der entsprechende Widerstand erheblich reduziert.

Die Bedingung 4 in Beispiel 13 erfüllt nicht die Ungleichung (20). Wie im Fall der Bedingungen 1 bis 3 in Beispiel 13 wurden Fotorezeptorschichten mit feinen Löchern verwendet. Die Ströme flossen in die feinen Löcher. Beim Drucken wiesen die gedruckten Bilder am Anfang schwarze Punkte auf, aber die Druckqualität war zufriedenstellend. Bei Fortführung des Druckens wurden die schwarzen Punkte größer. Nach 200 bedruckten Blättern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen auf den Bildern. Die Verschlechterung der Bildqualität war bemerkenswert. Demzufolge wurde in der Spalte "Schwarze Streifen" in Tabelle 13 ein x eingetragen. Vor dem Drucken waren die Teile der anodisch oxidierten Aluminiumschicht direkt unter den feinen Löchern nicht durchgeschlagen. Nach 200 bedruckten Blättern waren die feinen Löcher der Fotorezeptorschicht vergrößert bis zu einem Durchmesser von 1 mm und die anodisch oxidierte Aluminiumschicht war durchgeschlagen.

Die Bedingungen 5 bis 10 in Beispiel 13 erfüllen die Ungleichung (20). Wie im Fall der Bedingungen 1 bis 4 von Beispiel 13 wurden Fotorezeptorschichten mit feinen Löchern verwendet. Es flossen keine Ströme in die feinen Löcher. Beim Drucken wiesen die gedruckten Bilder schwarze Punkte auf, aber die Druckqualität von 20.000 bedruckten Blättern war zufriedenstellend. Entsprechend wurde in der Spalte "Schwarze Streifen" in Tabelle 13 ein offener Kreis eingetragen. Selbst nach 20.000 bedruckten Blättern war die anodisch oxidierte Aluminiumschicht nicht durchgeschlagen.

Der Widerstand der in Beispiel 13 verwendeten Walzen hing nicht vom Strom ab und er war im wesentlichen umgekehrt proportional zur Kontaktfläche zwischen den Walzen und der Aluminiumelektrode. Eine Belastung pro Flächeneinheit für das Drücken der Elektrode gegen die Ladewalze war nahezu gleich zu der Belastung, bei der die Widerständen Ra und Raa gemessen wurden. Der Widerstand der anodisch oxidierten Aluminiumschicht war ebenfalls umgekehrt proportional zur Kontaktfläche derselben mit der Elektrode. Da dieser Widerstand von der Spannung abhängt, wurde die angelegte Spannung der Durchschlagspannung der anodisch oxidierten Aluminiumschicht bei dieser Messung gleichgesetzt. Die Stromdichte ρi wurde auf den gleichen Wert eingestellt wie bei der Bestimmung des Walzenwiderstandes.

Somit erfüllen die Bedingungen 5 bis 10 in Beispiel 13 die Ungleichung (20) nicht nur in einem Kontaktbereich entsprechend einem Durchmesser von 0,28 mm, sondern auch für einen Kontaktbereich zwischen 0,1 mm und 1 mm Durchmesser, während die Bedingungen 1 bis 4 in Beispiel 13 die Ungleichung (20) nicht erfüllen, was mit dem Ergebnis des Drucks (schwarze Streifen) übereinstimmte.

In Tabelle 13 bedeuten:
Va: die an dem Ladeelement während des Druckvorgangs angelegte Spannung
Vb: die Durchschlagspannung der Zwischenschicht
Ra: der Widerstand des Ladeelements (die Stromdichte in dem Kontaktbereich des Ladeelements mit der Elektrode ist gleich zu der, wenn die Spannung an der Zwischenschicht angelegt wird. Die Fläche des gesamten Klemmbereichs ist 615 mm²)
Rb Widerstand der Zwischenschicht (angelegte Spannung: Vb, Fläche: 615 mm²)
Raa: Widerstand des Ladeelements (die Stromdichte im Kontaktbereich des Ladeelements mit der Elektrode ist gleich der, wenn die Spannung an der Zwischenschicht angelegt ist. Die Elektrodenfläche entspricht einem Durchmesser von 0,28 mm)
Rbb: Widerstand der Zwischenschicht (angelegte Spannung: Vb,
Elektrodenfläche: Entsprechend einem Durchmesser von 0,28 mm)
Vcc: an der Zwischenschicht angelegte Spannung, Vcc = Va . Rbb/(Raa + Rbb).

Beispiel 14

Die Versuche wurden wie in Beispiel 13 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß einige verschiedene Bestandteile verwendet wurden. Die verschiedenen Bestandteile sind die Zwischenschicht des Fotorezeptorelements und das Material des Ladeelements.

Der Widerstand der Zwischenschicht wurde mittels einer organischen polymeren Substanz eingestellt. Die Durchschlagspannung der Zwischenschicht war hoch, sie betrug -400 V. Der Stromfluß durch die Zwischenschicht unter dieser Spannung betrug -400 µA (Die Kontaktfläche mit der Elektrode betrug 620 mm², an die Elektrode wurde eine negative Spannung angelegt und das leitfähige Trägerelement war geerdet). Die Stromdichte ρi war 0,65 µA pro mm². Der Widerstand Rb betrug ein Megaohm, und war damit geringer als der der Zwischenschicht in Beispiel 13. Durch Veränderung der Fläche der Elektrode wurde der Widerstand gemessen. Das Ergebnis war, daß der Widerstand der Zwischenschicht umgekehrt proportional zur Fläche ist. Der Widerstand Rbb betrug 1,0 . 10¹⁰ (Ω). Die Stromdichte ρi wurde auf den gleichen Wert wie oben eingestellt (0,65 µA pro mm²).

Der Aufbau des Ladeelements war im wesentlichen gleich zu dem aus Beispiel 13.

Die leitfähige Elastikschicht war jedoch, anders als in Beispiel 13, aus einem Uretanschaum mit offenen Zellen hergestellt. Der durch das Blasenpunktverfahren bestimmte Zelldurchmesser betrug 30 µm. Zehn Walzen wurden wie in Beispiel 13 hergestellt. Die Widerstandswerte Ra, wenn die Kontaktflächen der Walzen mit der Elektrode 620 mm² betrugen, sind in Tabelle 14 gezeigt. Diese Tabelle listet die Versuchsbedingungen 1 bis 10 aus Beispiel 14 und die erhaltenen Ergebnisse in entsprechender Weise auf. Die Stromdichte ρi wurde auf den gleichen Wert eingestellt, wie wenn die Durchschlagspannung an der Zwischenschicht angelegt worden war (0,65 µA pro mm²). Die gemessene Widerstandseigenschaft der Walze war, anders als bei Beispiel 13, abhängig vom Strom. Der Widerstand der Walze war nicht umgekehrt proportional zur Kontaktfläche mit der Elektrode. Wenn der Kontaktbereich um 4 Einheiten vermindert wurde, erhöhte sich der Widerstand nur um 3 Einheiten. Daher müssen die Spannungsverhältnisse verglichen werden, wenn das Ladeelement mit dem Fotorezeptorelement in kleinen Bereichen in Kontakt kommt. Dabei wurde der Durchmesser der feinen Löcher auf einen Wert von 0,28 mm eingestellt (deren Fläche: 0,061 mm²). Der Walzenwiderstand wurde auf Basis der Flächenabhängigkeit des Widerstands gemäß der oben beschriebenen Methode vorhergesagt. Die Widerstände für eine Fläche von 0,061 mm², bezeichnet als Raa, ist wie in Tabelle 14 gezeigt. Die Stromdichte ρi wurde auf den gleichen Wert wie oben eingestellt (0,65 µA pro mm²). Die übrigen Meßbedingungen waren im wesentlichen gleich wie im Beispiel 13. In Tabelle 14 ist die Spannung Vc unter Verwendung der Widerstände Ra und Rb berechnet, und die Spannung Vcc wurde unter Verwendung der Widerstände Raa und Rbb errechnet.

Nachfolgend werden die Ergebnisse eines Versuchs beschrieben, bei dem die Walzen in Kontakt mit der Zwischenschicht gebracht wurden, ohne daß sich eine Fotorezeptorschicht dazwischen befand.

An die Walze wurde eine Spannung angelegt, während diese für 1 Minute unter der Bedingung der Kombinationen aus Walzenwiderstand und angelegter Spannung gemäß Tabelle 14 gegen die Röhre gedrückt wurde.

Wie aus einem Vergleich der in Tabelle 14 gezeigten Spannungen Vb und Vcc ersichtlich ist, erfüllen die Bedingungen 1 bis 6 in Beispiel 14 nicht die Ungleichung (20). Bei einer Kombination der Bedingungen 1 bis 6 gemäß dieses Beispiels schlug die Zwischenschicht durch (in Tabelle 14 ist dies durch ein "x" in der Spalte "Durchschlagen der Zwischenschicht" gekennzeichnet).

Die Kombinationen der Bedingungen 7 bis 10 in Beispiel 14 erfüllt die Ungleichung (20). Die Zwischenschicht schlug nicht durch (dies wurde durch einen geschlossenen Kreis in der Spalte "Durchschlagen der Zwischenschicht" kenntlich gemacht).

Nachfolgend werden die Ergebnisse eines Versuchs beschrieben, bei dem die Walze mit dem Fotorezeptorelement, welches eine Fotorezeptorschicht aufwies wie in einem tatsächlichen Fall, in Kontakt gebracht wird.

Gemäß den Bedingungen 1 bis 5 aus Beispiel 14, ist |Vb| < |Vcc|, wobei diese Bedingungen die Ungleichung (20) nicht erfüllen. Die Bedingungen 3 bis 5 in Beispiel 14 erlauben, daß |Vb| < |Vc| ist, und dadurch erfüllen sie die Ungleichung |Vb| ≧ |Va| . Rb/(Ra + Rb). Jede der Walzen wurde mit einer Belastung von 1000 (g) gegen ein Fotorezeptorelement gedrückt, in dessen Fotorezeptorschicht eine Schadstelle mit einem Durchmesser von 0,28 mm ausgebildet war. Gemäß den Bedingungen 1 bis 5 flossen bei den feinen Löchern Ströme. Über den gesamten Klemmbereich zwischen der Walze und der Fotorezeptorschicht erfolgte nur eine schwache Aufladung. Auf den gedruckten Bildern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen. Die Bildqualität war erheblich verschlechtert. Demzufolge wurde in der Spalte "schwarze Streifen" in Tabelle 14 ein x eingetragen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze war gleich der des Fotorezeptorelements. Vor dem Druckvorgang waren die Teile der Zwischenschicht direkt unterhalb der feinen Löcher nicht durchgeschlagen. Nach dem Drucken waren diese Teile durchgeschlagen.

Daraus wurde die Tatsache bestätigt, daß als die Bedingung für ein Nichtdurchschlagen der Zwischenschicht (oder Unterschicht) die Ungleichung (20)

|Vb| ≧ |Va| . Rbb/(Raa + Rbb),

und nicht

|Vb| ≧ |Va| . Rb/(Ra + Rb)

verwendet werden muß.

Gemäß Bedingung 6 von Beispiel 14 ist |Vb| < |Vcc|, und diese Bedingung erfüllt nicht die Ungleichung (20). Wie unter den Bedingungen 1 bis 5 in Beispiel 14, wies das verwendete Fotorezeptorelement ein feines Loch auf. Ströme flossen zu den feinen Löchern. Beim Drucken wiesen die gedruckten Bilder am Anfang schwarze Punkte auf, aber die Druckqualität war zufriedenstellend. Beim Fortführen des Druckens wurden die schwarzen Punkte größer. Nach 200 bedruckten Blättern erschienen während des Umdrehungsvorgangs schwarze Streifen auf den Bildern. Die Verschlechterung der Bildqualität war erheblich. Daher wurde in der Spalte "Schwarze Streifen" in Tabelle 14 ein x eingetragen. Vor dem Drucken waren die Teile der Zwischenschicht direkt unter den feinen Löchern nicht durchgeschlagen. Nach 200 Druckvorgängen waren die feinen Löcher der Fotorezeptorschicht auf einen Durchmesser von 1 mm angewachsen und die Zwischenschicht war durchgeschlagen.

Bei den Bedingungen 7 bis 10 in Beispiel 14 ist |Vb| < |Vcc|, und die Bedingungen erfüllen die Ungleichung (20). Wie bei den Bedingungen 1 bis 6 in Beispiel 14 wiesen die verwendeten Fotorezeptorschichten feine Löcher auf. In die feinen Löcher floß kein Strom. Während des Druckens wiesen die gedruckten Bilder schwarze Punkte auf, aber die Druckqualität von 20.000 bedruckten Blättern war zufriedenstellend. Demzufolge wurde in die Spalte "Schwarze Streifen" in Tabelle 14 ein geschlossener Kreis eingetragen. Auch nach 20.000 bedruckten Blättern war die Zwischenschicht nicht durchgeschlagen.

In den vorgenannten Beispielen ist es notwendig, daß eine der Formeln (8), (13) und (17) erfüllt ist. Es ist klar, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Erfüllung einer beliebigen Kombination dieser Formel möglich ist, wie beispielweise der Formeln (8) und (13) oder aller Formeln (8), (13) und (17).

Wie vorstehend beschrieben wurde, gilt in einem Kontaktladungszuführelement zur Steuerung von Ladungen, welche auf ein geladenes Element übertragen werden, indem sie mit dem Kontaktelement, an dem eine externe Spannung angelegt ist, mit dem zu ladenden Element in Kontakt gebracht wird, eine der folgenden Gleichungen,

(A) log(R) ≧ log{Rp . (Va - Vt)/Vt} + (α - β) . log(S/s) + γ . log(i/I),

wobei |Va| < |Vt| ist,

(B) a + b ≧ Va 10⁶/j ist,

wobei log(a) = log(R) + (β - γ) . log(S/s) - γ . log(j/I) und

log(b) = log(Rp) + α . log(S/s) ist, und

(C) log(R) ≧ log(Va . 10⁶/k) + (γ - β) . log(S/s) + γ log(k/I) ist.

In den vorgenannten Ungleichungen ist
Va(V): Die an dem mit dem zu ladenden Element in Kontakt befindlichen Kontaktelement angebrachte Spannung,
I(µA): Der von dem Kontaktelement zu dem zu ladenden Element fließende Strom,
S(cm²): Kontaktbereich des zu ladenden Elements mit dem Kontaktelement,
R(Ω): Der Widerstand des Kontaktelements, wenn der Strom I(µ A) in einem Bereich eingespeist wird, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) des Kontaktelements entspricht,
γ: Stromabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements,
1 - β: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Kontaktelements,
s(cm²): Fläche des schadhaften Teils des zu ladenden Elements,
Vt(V): Durchschlagspannung einer Unterschicht,
i(µA): Stromfluß in einem Bereich der Unterschicht entsprechend dem Kontaktbereich S(cm²), wenn eine gegenüber der Durchschlagspannung Vt(V) geringfügig kleinere Spannung an diesen Bereich angelegt ist,
Rp(Ω): Widerstand der Unterschicht, wenn ein Strom i(µA) in einem Bereich der Unterschicht fließt, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht, wenn an diesen Bereich eine Spannung angelegt ist, die geringfügig kleiner ist als die Durchschlagspannung Vt(V),
j(µA): Strom, der in einem Bereich der Unterschicht fließen kann, der dem schadhaften Teilbereich s(cm²) entspricht,
k(µA): Strom, der in einen schadhaften Teil des zu ladenden Elements fließen kann, und
1 - α: Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht.

Gemäß der Anordnung der vorliegenden Erfindung kann daher sicher verhindert werden, daß ein durch ein Kontaktelement zugeführter Überstrom konzentrisch dem schadhaften Teil einer Fotorezeptorschicht zugeführt wird, wenn die Fotorezeptorschicht eine schadhafte Stelle aufweist. Folglich können die Folgen einer schwachen Ladung, die in Streifenform erscheinen, nicht auftreten. Das gedruckte Bild weist eine hohe Qualität auf. Die Kontaktladungszuführvorrichtung der vorliegenden Erfindung verhindert die Zerstörung des Kontaktelements und des elektrischen Schaltkreises durch einen Überstrom. Weiterhin ist die Kontaktladungszuführvorrichtung der Erfindung höchst zuverlässig.

Claims (8)

1. Kontaktübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Entwickler auf ein Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung von einem zu ladenden Element (50), wenn das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung einen Zwischenraum zwischen einem Transferelement (20), an dem eine externe Spannung anliegt, und dem zu ladenden Element (50) passiert, wobei das zu ladende Element (50) ein leitfähiges Basiselement (51), eine Unterschicht (52) und eine dielektrische Schicht (53) in dieser Abfolge aufweist, und zur Aufnahme eines Tonerbildes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Ungleichung gilt
log(R) ≧ log{Rp . (Va - Vt)/Vt} + (α - β) . log(S/s) + γ . log(i/I),
wobei gilt, daß
|Va| < |Vt| ist,
und die einzelnen Größen die folgende Bedeutung haben:
Va(V): Die an dem Transferelement (20) anliegende Spannung,
I(µA): Der von dem Transferelement (20) zu dem zu ladenden Element (50) fließende Strom, wenn die Spannung Va(V) an dem Transferelement (20) in einem Zustand angelegt ist, in dem sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
S(cm²): Den Kontaktbereich des zu ladenden Elements (50) und des Transferelements (20), wenn sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
R(Ω): Der Widerstand des Transferelements (20), wenn der Strom I(µA) in einen Bereich des Transferelements (20) eingespeist wird, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht,
γ: Die Stromabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
1 - β: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
s(cm²): Die Fläche eines schadhaften Teils des zu ladenden Elements (50),
Vt(V): Die Durchschlagspannung der Unterschicht (52),
i(µA): Der in einen Bereich der Unterschicht (52), welcher dem Bereich S(cm²) entspricht, fließende Strom,
Rp(Ω): Der Widerstand der Fläche der Unterschicht (52) entsprechend dem Bereich S(cm²), und
1 - α: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht (52).

2. Kontaktübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Entwickler auf ein Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung von einem zu ladenden Element (50), wenn das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung durch einen Spalt zwischen einem Transferelement (20), an dem eine externe Spannung angelegt ist, und dem zu ladenden Element (50) passiert, wobei das zu ladende Element (50) ein leitfähiges Basiselement (51), eine Unterschicht (52) und eine dielektrische Schicht (53) in dieser Abfolge aufweist, und zur Aufnahme eines Tonerbildes dient, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Ungleichung gilt
a + b ≧ Va . 10⁶/j,
wobei
log(a) = log(R) + (β - γ) . log(S/s) - γ . log(j/I),
log(b) = log(Rp) + α . log(S/s) und
|Va| < |Vt
sind und die einzelnen Größen in der vorgenannten Ungleichung die folgende Bedeutung haben:
Va(V): Die an dem Transferelement (20) anliegende Spannung,
I(µA): Der von dem Transferelement (20) zu dem zu ladenden Element (50) fließende Strom, wenn die Spannung Va(V) an dem Transferelement (20) in einem Zustand angelegt ist, in dem sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
S(cm²): Der Kontaktbereich des zu ladenden Elements (50) und des Transferelements (20), wenn sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
R(Ω): Der Widerstand des Transferelements (20), wenn der Strom I(µA) in einen Bereich des Transferelements (20) eingespeist wird, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht,
γ: Die Stromabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
1 - β: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
s(cm²): Die Fläche eines schadhaften Teils des zu ladenden Elements (50),
Vt(V): Die Durchschlagspannung der Unterschicht (52),
i(µA): Den Strom, der in einen Bereich der Unterschicht (52) fließen kann, welcher dem schadhaften Teilbereich s(cm²) entspricht,
Rp(Ω): Den Widerstand der Unterschicht (52), wenn der Strom j . S/s(µA) in einen Bereich der Unterschicht (52) fließt, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht, und
1 - α: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands der Unterschicht (52).

3. Kontaktübertragungsvorrichtung zur Übertragung von Entwickler auf ein Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung von einem zu ladenden Element (50), welches zur Aufnahme eines Tonerbildes dient, wenn das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung einen Spalt zwischen einem Transferelement (20), an dem eine externe Spannung anliegt, und einem zu ladenden Element (50) passiert, dadurch gekennzeichnet, daß die folgende Ungleichung gilt
log(R) ≧ log(Va . 10⁶/k) + (γ - β) . log(S/s) + γ . log(k/I),
wobei die einzelnen Größen die folgende Bedeutung haben:
Va(V): Die an dem Transferelement (20) anliegende Spannung,
I(µA): Der Strom, der von dem Transferelement (20) zu dem zu ladenden Element (50) fließt, wenn die Spannung Va(V) an dem Transferelement (20) in einem Zustand angelegt ist, in dem sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
S(cm²): Der Kontaktbereich des zu ladenden Elements (50) und des Transferelements (20), wenn sich das Aufzeichnungsmedium (33) für die Bildübertragung nicht zwischen dem Transferelement (20) und dem zu ladenden Element (50) befindet,
R(Ω): Der Widerstand des Transferelements (20), wenn der Strom I(µA) in einen Bereich des Transferelements (20) eingespeist wird, welcher dem Kontaktbereich S(cm²) entspricht,
γ: Die Stromabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
1 - β: Die Flächenabhängigkeit des Widerstands des Transferelements (20),
s(cm²): Die Fläche eines schadhaften Teils des zu ladenden Elements (50), und
k(µA): Der Strom, der in einen schadhaften Teil des zu ladenden Elements (50) fließen kann.

4. Kontaktübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu ladende Element (50) aus einer leitenden Schicht (51), der Unterschicht (52) und einer dielektrischen Schicht (53), die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, besteht.

5. Kontaktübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht (52) aus anodisiertem Aluminium oder Nylonharz besteht.

6. Kontaktübertragungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu ladende Element (50) aus einer leitenden Schicht (51) und einer dielektrischen Schicht (53), die in dieser Reihenfolge angeordnet sind, besteht.

7. Kontaktübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anliegende Spannung Va eine Spannung zum Übertragen eines Entwicklungsmittels auf das Aufzeichnungsmedium ist.

8. Kontaktübertragungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anliegende Spannung Va eine Spannung zum Reinigen des Transferelements (20) ist.