DE3850721T2

DE3850721T2 - Entwicklungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE3850721T2
Application number: DE3850721T
Authority: DE
Inventors: Yuji Minolta Camera K Enoguchi; Toshiya Minolta Came Natsuhara; Masashi Minolta Camer Yamamoto
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1988-09-02
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2008-09-03
Also published as: US4883017A; JPS6465579A; EP0306044A3; JP2586511B2; DE3850721D1; EP0306044B1; EP0306044A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Entwicklungsgerät für eine elektrofotografische Kopiermaschine, einen Drucker oder dergleichen und insbesondere ein Entwicklungsgerät, welches in der Lage ist, ständig eine gleichmäßig dünne Schicht geladenen Toners in Bezug auf ein elektrostatisches Latentbild, das auf der Oberfläche eines fotoempfindlichen Elementes oder Fotoempfängers einer Kopiermaschine oder dergleichen erzeugt wurde, bereitzustellen.
Bei einer elektrofotografischen oder elektrostatischen Kopiermaschine wird die Oberfläche eines Fotoempfängers, welcher Bestandteil eines Bildträgerelementes ist, zur Vorbereitung gleichmäßig elektrisch aufgeladen und dann durch ein Muster entsprechend dem Bild eines Originaldokumentes so belichtet, daß darauf ein Latentbild entstehen kann. Nachfolgend wird unter Zufuhr von geladenem Toner auf die Oberfläche des Fotoempfängers, auf der sich das mittels einer Belichtungseinrichtung erzeugte Bild befindet, das Latentbild in ein sichtbares Tonerbild entwickelt, und danach wird das erhaltene Tonerbild auf eine Transferfolie oder ein Kopierpapierblatt übertragen und fixiert.
Bei einem Entwicklungsgerät für eine derartige elektrofotografische Kopiermaschine oder dergleichen, insbesondere bei einem Entwicklungsgerät, in dem ein nichtmagnetischer Toner als Einkomponentenentwickler eingesetzt wird, ist es besonders wichtig, eine gleichmäßig ausgebildete dünne Schicht geladenen Toners auf die Oberfläche des Fotoempfängers aufzubringen.
Im US-Patent Nr. 4,100,884 wird eines dieser konventionellen Entwicklungsgeräte offengelegt, bei welchen unter Zufuhr des nichtmagnetischen Toners auf die Oberfläche einer elastischen Entwicklungswalze eine Lamelle so gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, daß sich auf ihrer äußeren Oberfläche eine dünne Schicht geladenen Toners bilden kann, und bei denen das Tonerbild dann erzeugt wird, indem die dünne Schicht geladenen Toners in direkten Kontakt mit der Oberfläche des Fotoempfängers gebracht wird.
Um die dünne Schicht geladenen Toners zu erzielen, ist es bei dieser Art von Entwicklungsgeräten jedoch notwendig, die Lamelle unter einem bestimmten Druck, der größer als ein vorbestimmter sein muß, in Kontakt mit der Oberfläche der Entwicklungswalze zu halten. Zu diesem Zweck muß die Härte der Entwicklungswalze verhältnismäßig groß sein. Auf der anderen Seite ist es wünschenswert, daß die Entwicklungswalze so weich wie möglich ist, um zu verhindern, daß der Fotoempfänger beschädigt oder das Bild an einem Teil der Kontaktfläche zwischen Entwicklungswalze und Fotoempfänger unterbrochen wird.
Ein unter dem oben erwähnten Gesichtspunkt anderes Entwicklungsgerät, bei welchem auf der Oberfläche der Entwicklungswalze, die aus einem elektrisch leitenden, weichen elastischen geschäumten Element besteht, ein elektrisch leitender dünner Film angeordnet ist, wird in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 55-77764 beschrieben. Bei diesem Entwicklungsgerät wird der Toner unter Verwendung einer magnetischen Bürste dazu gebracht, elektrisch an der Oberfläche der Entwicklungswalze zu haften, und die Entwicklung erfolgt dann, indem sich der Toner über den Kontakt zwischen der Entwicklungswalze und der Oberfläche des Fotoempfängers auf dem elektrostatischen Latentbild absetzt.
Aber selbst dann, wenn eine Entwicklungswalze aus geschäumten Material eingesetzt wird, kann der Andruck zwischen Entwicklungswalze und Fotoempfänger nicht hinreichend verringert werden. Insbesondere dann, wenn sich die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze von der des Fotoempfängers unterscheidet, kann das auf dem Fotoempfänger erzeugte Bild verdorben werden.
Wenn nämlich die Anpreßkraft auf die Entwicklungswalze größer wird, führt die in Richtung der Walzendrehung wirkende Kraft dazu, daß das auf dem Fotoempfänger erzeugte Bild zerstört wird, z. B. zum durch Reißen und/oder durch Deformieren des Bildes, und die Schleierbildung wird zu stark. Andererseits ist es unpraktisch, die Andruckkraft niedriger anzusetzen, da es dann unmöglich wird, die Entwicklungswalze und den Fotoempfänger unter gleichmäßigem und ständigem Andruck über die Breite des Fotoempfängers in Kontakt zu bringen.
In dem Xerox Disclosure Journal, Band 11, Nr. 5 vom September/Oktober 1986, veröffentlichen L. S. Barker u. a. unter "Hoop design compliant roll" auf den Seiten 233-234 ein Entwicklungsgerät, das auf einer Zuführungs-/Dosierungswalze ein locker befestigtes Filmelement zum Aufbringen des Entwicklers auf die Entwicklungswalze enthält.
Demgemäß wurde die vorliegende Erfindung mit dem Ziel entwickelt, die oben beschriebenen Nachteile, die dem Entwicklungsgerät nach dem Stand der Technik anhaften, im wesentlichen zu beseitigen, und ihre Hauptaufgabe besteht darin, ein verbessertes Entwicklungsgerät bereitzustellen, in dessen Tonerzuführungsteil eine Entwicklungswalze und eine Lamelle unter einem hinreichenden Druck in Kontakt miteinander gehalten werden, so daß der Toner gleichmäßig geladen und ebenso gleichmäßig eine dünne Schicht desselben erzeugt werden kann.
Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Entwicklungsgerät der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei dem der Toner auf ein Latentbild aufgebracht wird, das auf den Fotoempfänger eines elektrostatischen Latentbildträgerteiles erzeugt wurde, indem der Toner an der Stelle des Fotoempfängers, der der Entwicklungswalze gegenüberliegt, ständig in sehr leichtem Kontakt mit ihm gehalten wird.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgaben wird entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Entwicklungsgerät vorgestellt, das neben einem drehbar angeordneten elektrostatischen Latentbildträgerteil angeordnet ist und eine drehbare Entwicklungswalze enthält, die dem elektrostatischen Latentbildträgerteil gegenüberliegt, wobei um die Entwicklungswalze herum ein zylindrisch ausgebildetes flexibles Filmelement angeordnet ist; sowie eine Vorrichtung zum Ausbilden einer dünnen Schicht geladenen Entwicklers auf der Außenfläche des Filmelementes, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Filmelementes ein wenig länger ist als der Umfang der Entwicklungswalze und das Filmelement locker darum herum befestigt ist; daß ferner eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, um einen Teil des Filmelementes in engen Kontakt mit der Entwicklungswalze zu bringen, so daß sich der zusätzliche Teil des Filmelementes in Richtung auf das elektrostatische Latentbildträgerteil ausbeult, damit das zusätzliche Teil des Filmelementes mit dem Latentbildträgerteil in Kontakt kommt; und daß die Vorrichtung zum Erzeugen einer dünnen Schicht die dünne Schicht geladenen Entwicklers auf einem Teil der Außenfläche des Filmelementes durch enges Kontaktieren mit der Entwicklungswalze erzeugt.
Weiterhin genügen die Abmessungen und die physikalischen Eigenschaften des Filmelementes der folgenden Gleichung:
0,05 ≤ E·t³≤10; 2,5 ≤ R ≤ 50;
wobei E (kg/mm²), t (mm) beziehungsweise R (mm) den Längselastizitätsmodul, die Dicke und den Radius des Filmelementes darstellen.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sollen durch die folgende Beschreibung verdeutlicht werden, die in Verbindung mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel derselben und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt, in denen durchweg gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, und worin:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Entwicklungsgerätes entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Entwicklungswalze darstellt, die in den Entwicklungstank im Entwicklungsgerät nach Fig. 1 eingebaut ist;
Fig. 3 ein Diagramm darstellt, das die Beziehung zwischen dem Radius des Filmelementes und der Anpreßkraft für die jeweiligen Werte von "E·t³" zeigt, welche als Parameter verwendet werden; und
Fig. 4 eine erläuternde Ansicht darstellt, die den Zustand des zylindrisch ausgebildeten Filmelementes in Funktion zeigt.
Betrachten wir nun die Zeichnungen, so zeigt Fig. 1 ein Entwicklungsgerät 1 entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welches an die Fotoempfängertrommel 100 angrenzt, die in der durch den Pfeil (a) angegebenen Richtung drehbar angetrieben wird.
Das Entwicklungsgerät 1 ist im allgemeinen mit einer drehbar angeordneten Entwicklungswalze 10, einem locker um die Entwicklungswalze 10 befestigten Filmelement 11, einem Paar elastischer Führungsbeläge 9 zum Spannen des Filmelementes 11 gegen die Entwicklungswalze 10, einer gegen die Außenfläche des Filmelementes 11 gedrückten Lamelle 12 und einem Entwicklungstank 2 ausgerüstet, der diese Teile 9, 10, 11 und 12 aufnimmt und eine bestimmte Tonermenge To speichert.
Der Entwicklungstank 2 besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 3, welches den Boden und die hinteren Teile bildet, einem Paar Seitenplatten 4, einer Abdeckung 5 und einem Trägerelement 6, das starr am vorderen Teil der Abdeckung 5 befestigt ist.
Die Entwicklungswalze 10 ist zylindrisch ausgebildet und besteht aus einem elektrisch leitenden Material wie z. B. Aluminium, mit einer durch Sandstrahlen oder dergleichen aufgerauhten Oberfläche, und es wird eine Entwicklungsvorspannung Vb an sie angelegt. Alternativ kann die zylindrisch ausgebildete Entwicklungswalze 10 aus einer metallischen Walze bestehen, die auf ihrem äußeren Umfang mit einem elektrisch leitenden elastischen Element aus Gummi (Nitrilkautschuk, Silikongummi, Styrengummi, Butadienkautschuk oder dergleichen), aus Plastik oder dergleichen belegt ist.
Das Filmelement 11 ist ebenfalls zylindrisch ausgebildet und besitzt eine gestreckte Länge, welche etwas länger ist, als der Umfang der Entwicklungswalze 10, so daß es locker um sie herum befestigt werden kann. Als flexibles Filmelement 11 wird entweder eine weiche Kunstharzfolie, eine Folie eines solchen Harzes, in das Kohlenstoff oder feine metallische Partikel oder dergleichen eingelagert sind, ein dünner Metallfilm aus Nickel, Aluminium oder dergleichen, oder ein Laminat aus der oben erwähnten Kunstharzfolie und ein dünner Metallfilm verwendet. Die oben erwähnten Materialien sind als Material für das Filmelement 11 verfügbar, es ist jedoch beim Einsatz als Material für das Filmelement 11 notwendig, daß jeder Wert des Längselastizitätsmoduls, der Dicke und des Radius des Filmelementes 11 die Beziehung 0,05 ≤ E·t³≤10 und 2,5≤R≤50 befriedigt.
Wie in Fig. 2 gezeigt wird, besitzt die Entwicklungswalze 10, um die das Filmelement 11 locker befestigt ist, eine Antriebswelle 10a, welche in die in den Seitenplatten 4 angebrachten Öffnungen 7 eingesetzt ist, in denen sie drehbar gelagert ist, wobei die Antriebswelle 10a mit einer Antriebsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, von der sie angetrieben wird. Beide Endteile der Entwicklungswalze 10 liegen in konkaven Teilen 8 in den jeweiligen Seitenplatten 4. In jedem konkaven Teil ist zwischen der Seitenplatte 4 und dem Endteil des Filmelementes 11 ein elastischer Führungsbelag 9 eingelegt, so daß sich das Filmelement 11 in einen engen Kontakt mit der Außenfläche der Entwicklungswalze 10 bringen läßt. Der Führungsbelag 9 als wichtigstes Mittel zum Kontaktieren des Filmelementes mit der Entwicklungswalze besitzt am Innenkreis eine Oberfläche, die der Form der Außenfläche der Entwicklungswalze entspricht, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Andererseits sind die konkaven Teile 8 in den Abdeckungen 4 an der Seite der Fotoempfängertrommel 100 offen, d. h. an der Vorderseite 4a des Seitenabdeckung 4, was dazu führt, daß in diesem Abschnitt kein Führungsbelag 9 vorhanden ist, mit anderen Worten, in diesem Abschnitt befindet sich ein offener Teil (A) des Führungsbelages 9.
Demzufolge wird der Teil des Filmelementes 11, der mit seiner einen Seite an dem Führungsbelag 9 anliegt, mit seiner anderen Seite in einen engen Kontakt mit der Außenfläche der Entwicklungswalze 10 gebracht, und der andere Teil desselben, der sich auf der Vorderseite 4a der Seitenplatte 4 befindet, tritt nach außen vor, so daß ein Zwischenraum (S) zwischen dem Filmelement 11 und der Entwicklungswalze 10 entstehen kann. Das liegt daran, daß sich der überstehende Umfangsteil des Filmelementes 11, welches eine größere gestreckte Länge als der Umfang der Entwicklungswalze 10 besitzt, an diesem offenen Abschnitt des konkaven Teiles 8 sammelt. Dadurch wird der herausragende Teil des Filmelementes 11, der den Zwischenraum (S) überdeckt, an seiner Außenfläche mit der Oberfläche der Fotoempfängertrommel 100 in Kontakt gebracht.
Es ist anzumerken, daß die innere Umfangsfläche des Führungsbelages 9 im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Mit anderen Worten, es spielt keine Rolle, daß die oben erwähnte Oberfläche zum Teil nicht durchgehend verläuft. Darüberhinaus ist es möglich, daß der Führungsbelag 9 eine Form besitzt, durch welche das Filmelement 11 so in engen Kontakt mit der Entwicklungswalze 10 gebracht wird, daß sowohl der Führungsbelag 9 gleichmäßig gegen das Filmelement 11 gedrückt wird, als auch der Reibungskoeffizient zwischen dem Führungsbelag 9 und dem Filmelement 11 verringert wird. Zum Beispiel ist als Führungsbelag 9 ein Material einsetzbar, welches ein elastisches Mehrschichtsystem aus einem geschäumten Polyurethan enthält, das an seiner Oberfläche eine Polyesterfolie aufweist, welche auf der Innenfläche des Führungsbelages 9 aufgebracht ist. Der folgende Entwurf stellt ein weiteres verfügbares Mittel dar, um das Filmelement 11 in einen engen Kontakt mit der Entwicklungswalze zu bringen. Wenn nämlich das Filmelement entweder aus einem magnetischen Material oder einem Material besteht, welches magnetische Partikel enthält, wird das oben genannte Mittel so gestaltet, daß das Filmelement durch die magnetische Anziehungskraft, die von einem Magneten oder dergleichen erzeugt wird, an die Außenfläche der Entwicklungswalze 10 gezogen wird. Es ist auch denkbar, daß irgendein anderes Mittel sowohl eine Form besitzt, die das Filmelement 11 in einen engen Kontakt mit der Entwicklungswalze bringt, als auch eine Form, die den überstehenden Teil des Umfangs des Filmelementes 11 veranlaßt, sich an dem offenen Abschnitt (A) des Führungsbelages 9, welcher der Fotoempfängertrommel 100 gegenüberliegt, zu sammeln.
Desweiteren muß angemerkt werden, daß der Führungsbelag 9, die Entwicklungswalze 10 und das Filmelement 11 so ausgewählt wurden, daß die Beziehung u1 > u2 erfüllt wird, wobei u1 den dynamischen Reibungskoeffizient zwischen der Außenfläche der Entwicklungswalze 10 und der Innenfläche des Filmelementes 11 darstellt, und u2 den zwischen der Außenfläche des Filmelementes 11 und dem Führungsbelag 9 darstellt. Dadurch dreht sich das Filmelement 11 schlupffrei mit der Entwicklungswalze 10, wenn die Entwicklungswalze 10 in der durch den Pfeil (b) gezeigten Richtung gedreht wird.
Als Elemente zur Ausbildung der dünnen Tonerschicht ist die Lamelle 12 vorgesehen. Die Lamelle 12, die an ihrem vorderen Ende eine flexible Folie, zum Beispiel aus Teflon (der Name wird als Handelsname verwendet und es wird von Du Pont hergestellt), Nylon oder dergleichen besitzt, ist an der hinteren Seite des Trägerteiles 6 befestigt, das unmittelbar über der Entwicklungswalze 10 angeordnet ist. Die Lamelle 12 drückt durch das Filmelement 11 elastisch auf die Entwicklungswalze 10, an einem schrägen oberen Abschnitt auf ihrer Rückseite. Für das oben beschriebene Element zum Erzeugen einer dünnen Schicht eignen sich im Stand der Technik allgemein bekannte Mittel, wie etwa eine Andruckwalze oder etwas anderes in dieser Art. An dem Teil 3a des Gehäuses 3 des Entwicklungstanks 2, gegenüber der Entwicklungswalze 10, ist ein Tonerverteilungskissen 16 vorgesehen, das die Oberfläche des Filmelementes 11 an die Außenfläche der Entwicklungswalze 10 drückt.
Im hinteren Teil des Entwicklungstanks 2 befindet sich ein Tonervorratsbehälter 15, der im Innern mit einem Rührwerk 14 ausgerüstet ist, das sich in der durch den Pfeil (c) gezeigten Richtung drehen läßt. Das Rührwerk 14 bewegt den im Tonervorratsbehälter 15 gespeicherten Toner To in der durch den Pfeil (c) gezeigten Richtung, um eine Blockierung des Toners zu vermeiden.
Nachfolgend soll die Wirkungsweise des Entwicklungsgerätes 1, das den oben beschriebenen Aufbau besitzt, erläutert werden.
Unter der Bedingung, daß die Entwicklungswalze 10 und das Rührwerk 14 durch eine Antriebsquelle (nicht gezeigt) in den durch die Pfeile (b) beziehungsweise (c) gezeigten Richtungen gedreht werden, wird der im Tonervorratsbehälter 15 aufbewahrte Toner To unter der Wirkung des Rührwerkes 14 zwangsläufig in der durch den Pfeil (c) gezeigten Richtung bewegt.
Unterdessen wird das Filmelement 11 unter dem Einfluß der Reibungskraft, die zwischen ihm und der Entwicklungswalze 10 wirkt, zusammen mit der Entwicklungswalze 10 in der durch den Pfeil (b) gezeigten Richtung angetrieben, was dann dazu führt, daß der Toner To im Entwicklungstank 2, der sich im Kontakt mit dem Filmelement 11 befindet, durch die Wirkung der elektrostatischen Kraft in Drehrichtung des Filmelementes 11 transportiert wird. Wenn der Toner To in dem V-förmigen Einlaufteil 13, das zwischen dem Filmelement 11 und dem vorderen Teil der Lamelle 12 liegt, eingefangen wird und den Andruckabschnitt zwischen dem Filmelement 11 und der Lamelle 12 erreicht, verteilt sich der Toner gleichmäßig in Form einer dünnen Schicht auf der Oberfläche des Filmelementes 11 und wird durch die Reibung zwischen ihnen positiv oder negativ aufgeladen.
Wenn der als dünne Schicht vorliegende Toner To, welcher unter dem Einfluß der durch den geladenen Toner selbst erzeugten elektrostatischen Kraft auf dem Filmelement gehalten wird, durch die Bewegung des Filmelementes 11 zusammen mit der Entwicklungswalze 10 die der Fotoempfängertrommel 100 gegenüberliegende Entwicklungszone X erreicht, wird der Toner To durch das elektrostatische Feld gemäß der Spannungsdifferenz zwischen der Oberflächenspannung der Fotoempfängertrommel 100 und einer Vorspannung, die an die Entwicklungswalze 10 angelegt wird, dazu veranlaßt, sich in Richtung des auf der Oberfläche der Fotoempfängertrommel 100 erzeugten elektrostatischen Latentbildes zu bewegen und ein Tonerbild zu erzeugen.
Da das Filmelement 11, wenn es die Fotoempfängertrommel 100 berührt, infolge der Existenz des Zwischenraumes (S) nie mit der Entwicklungswalze 10 in Kontakt kommt, erfolgt das Kontaktieren der Fotoempfängertrommel 100 durch das Filmelement 11 sanft und gleichmäßig, nur auf Grund seiner eigenen Steifigkeit, durch welche es seine erforderliche Form erhält, und durch die geeignete Andruckbreite infolge des Zwischenraumes, der zwischen dem Filmelement 11 und der Entwicklungswalze 10 besteht, wie oben beschrieben wurde, so daß das Latentbild, das auf der Fotoempfängertrommel 100 erzeugt wurde, in ein gleichmäßiges Tonerbild umgewandelt werden kann. Zur Vermeidung eines Schleiers auf bildlosen Flächen ist es nützlich, wenn sich die Umfangsgeschwindigkeit der Fotoempfängertrommel 100 von der des Filmelementes 11 nicht unterscheidet, was dazu führt, daß das einmal auf der Fotoempfängertrommel 100 erzeugte Tonerbild nicht durch eine physische Kraft, wie etwa eine Gleitreibungskraft oder dergleichen, die durch das Filmelement 11 verursacht wird, zerstört werden kann.
Der Toner To, der die Entwicklungszone X durchlaufen hat, wird anschließend zusammen mit dem Filmelement 11 in der durch den Pfeil (b) gezeigten Richtung transportiert. Wenn der Toner To zwischen dem Tonerverteilungskissen 16 und dem Filmelement 11 hindurchläuft, wird ein Bildmuster, welches durch den Verbrauch von Toner To in der Entwicklungszone X entstanden ist, gelöscht, so daß die Gleichmäßigkeit der Tonerschicht auf der Oberfläche erhalten bleibt.
Weiterhin wird durch Drehung des Rührwerkes 14 wieder Toner To auf die Oberfläche des Filmelementes 11 aufgetragen. Als Folge davon bildet sich am Druckteil der Lamelle 12 wieder gleichmäßig eine dünne Schicht geladenen Toners auf der Oberfläche des Filmelementes 11 aus, und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich danach.
Als nächstes werden nachfolgend die Ergebnisse der Experimente 1 und 2 und der Vergleichsexperimente 1 und 2 erläutert, bei welchen Entwicklungsgeräte mit Filmelementen benutzt wurden, die aus verschiedenen Arten von Materialien hergestellt worden waren.
Vor der Erläuterung der betreffenden Experimente sollen als erstes nachfolgend die Ergebnisse eines Experimentes mit dem Filmelement beschrieben werden, welches in dem Entwicklungsgerät gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Der Sinn dieses Experimentes ist es, eine geeignete Beziehung zwischen der Anpreßkraft (g/mm) und der Größe des Radius des Filmelementes 11 zu ermitteln, welches locker um die Entwicklungswalze 10 herum befestigt ist, wobei die Anpreßkraft eine Kraft pro Längeneinheit darstellt, welche auf die Entwicklungswalze wirkt und ebenfalls durch eine Gleichung angegeben werden kann, die später beschrieben wird.
Gemäß Fig. 3 wird nun ein Diagramm der oben erwähnten Beziehung gezeigt, welches sich in Abhängigkeit von Material und Dicke des Filmelementes verändert. Die Kurven in der Zeichnung sind mit entsprechenden Parametern versehen, d. h. einem Wert von "E·t³", wobei E der Längselastizitätsmodul des verwendeten Materials und "t" die Dicke des verwendeten Materials bedeuten. Bei diesen Experimenten wurden die Filmelemente aus Nylon beziehungsweise rostfreiem Stahl hergestellt. In Fig. 3 gehört eine Kurve, die entweder die Markierung , , oder trägt, zu einem aus Nylon hergestellten Filmelement, und die jeweiligen Markierungen repräsentieren Filmelemente in verschiedenen Dicken, d. h. : 0,1 mm, : 0,2 mm und : 0,3 mm. In gleicher Weise gehört eine Kurve, die entweder die Markierung , oder besitzt, zu einem aus rostfreiem Stahl hergestellten Filmelement, und jede Markierung von , und bedeutet 0,02, 0,03 beziehungsweise 0,05 mm in der Dicke. Außerdem ist in der Zeichnung ein Paar zusätzlicher Kurven eingetragen.
Gemäß der Zeichnung in Fig. 3 läßt sich in dem Fall, daß die Werte "E·t³" kleiner als 0,05 sind, die erforderliche Anpreßkraft nicht erreichen, wenn der Radius der Entwicklungswalze innerhalb des Bereiches praxisnaher Abmessungen (2,5-50 mm Radius) für die Entwicklungswalze 10 liegt. Im Gegensatz dazu wird die Anpreßkraft, welche auf die Fotoempfängertrommel wirkt, zu stark, wenn ihr Radius innerhalb des oben erwähnten Bereiches liegt und der Wert von "E·t³" größer als 10 ist. Wenn die minimal erforderliche Anpreßkraft nicht erreicht werden kann, ist es nicht möglich, die dünne Tonerschicht auf dem Filmelement über eine hinreichende Andruckbreite in Kontakt mit der Fotoempfängertrommel zu bringen, was dazu führt, daß sich weder eine gleichmäßige noch eine ausreichende Dichte des gedruckten Bildes erzielen läßt. Wenn die Anpreßkraft zu stark ist, entsteht ein minderwertiges gedrucktes Bild, etwa durch ein teilweises Fehlen des Druckes, einem Schleier im bildlosen Teil und dergleichen, besonders dann, wenn zwischen der Fotoempfängertrommel und dem Filmelement eine Geschwindigkeitsdifferenz vorhanden ist.
Wie im Ergebnis aus Fig. 3 deutlich wird, kann in dem praktischen Bereich des Entwicklungswalzenradius (2,5-50 mm) eine geeignete Anpreßkraft (0,2-1 g/mm) erreicht werden, wenn der Wert "E·t³" innerhalb des Bereiches von 0,05≤E·t³≤ 10 gewählt wird. Dieses Ergebnis hat nichts mit der Art des Materials und der Dicke des Materials für die Teile zu tun.
Es ist hier anzumerken, daß die Längselastizitätsmodule E (kg/mm²) typischer Materialien für ein Filmelement, das bei dem Ausführungsbeispiel einsetzbar ist, unten aufgelistet sind.
Material Elastizitätsmodul
Polyester 230
Polypropylen 120-170
Nylon 300-350
ETFE 150
Phenolharz 800
Phosphorbronze 12,000
Stahl 21,000
Federstahl 21,500
Nickel 20,900

Bedingungen und Ergebnisse des Experimentes 1

(a) Experimentalbedingungen

1) Filmelement 11;
Material: Nickel, galvanisch erzeugter Film Längselastizitätsmodul E: 2,1·10&sup4; kg/mm² Abmessungen (Dicke (t)·Breite (b)):
40 um·220 mm
Wert von E·t³:1,34
Oberflächenrauhigkeit: 5 um in mittlerer 10 Punkte- Rauhigkeit (Rz) nach JIS (Japanischer Industriestandard) Code Nr.: B0601
Das Filmelement mit den oben genannten Eigenschaften wurde zylindrisch ausgebildet (mit einem inneren Durchmesser von 25 mm) und locker um eine Antriebswalze (Entwicklungswalze 10) befestigt. Dadurch wurde aus den zwei Teilen eine Entwicklungshülse erzeugt.
2) Die Entwicklungswalze 10 ( die Antriebswalze, wie oben beschrieben) besaß an ihrer Außenfläche eine Gummibeschichtung mit einer elektrischen Leitfähigkeit, ihr Außendurchmesser betrug 24,5 mm und die Härte des Beschichtungsgummis betrug 400.
3) Lamelle 12;
Material: Silikongummi
Härte: 500
Dicke: 1,6 mm
4) Dünne Schicht geladenen Toners auf dem Filmelement 11;
Tonerdichte: 0,5 mg/cm²
Dicke: 20 um
Elektrostatisches Ladungspotential: + 20 uC/g
5) Verwendeter Toner
Typ: positiver Toner
Material: Styrenacrylatharz
mittlerer Partikeldurchmesser: 13 um
Die Entwicklung wurde unter den oben genannten Bedingungen ausgeführt. Gleichzeitig wurde Vi (das elektrische Potential auf dem Bildteil) = - 400 V für das elektrostatische Latentbild auf der Fotoempfängertrommel 100 und eine Entwicklungsvorspannung von - 200 V an die Fotoempfängertrommel 100 beziehungsweise und die Entwicklungswalze 10 (die Antriebswalze) angelegt. Die Ausbuchtung des Filmelementes 11 wurde so gegenüber der Fotoempfängertrommel 100 positioniert, daß die Ausbuchtung die Außenfläche der Fotoempfängertrommel 100 in einem Kontaktpunkt berührte, an dem die Ausbuchtung des Filmelementes 11 um 0,5 mm (δ) gegen die Trommelfläche zurückgeschoben wurde (bezogen auf Fig. 4). Das heißt, die Deformationsgröße (δ) der Ausbuchtung des Filmelementes an dem Kontaktpunkt auf der Trommelfläche betrug während des Betriebes von 0,5 mm. Dabei wurde das Filmelement mit einer Geschwindigkeit gedreht, welche dreimal so groß wie die Geschwindigkeit der Fotoempfängertrommel war, d. h. die Drehgeschwindigkeit des Filmelementes 11 verhielt sich zur Drehgeschwindigkeit der Fotoempfängertrommel 100 wie 3 : 1 (diese Geschwindigkeitsdifferenz e wird nachstehend mit Δ = 3 bezeichnet).

(b) Experimentelle Ergebnisse

Das Filmelement 11 wurde mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht, daß diese Kontaktentwicklung aufrechterhalten wurde, was dazu führte, daß weder im bildlosen Teil ein Schleier, noch ein teilweises Fehlen des gedruckten Bildes, noch eine Verschlechterung entlang einer feinen horizontalen Linie oder dergleichen vorhanden waren, und ein gedrucktes Bild mit einer ausreichenden Dichte (I.D. = 1,3) auf der Abbildung erzielt wurde.
Es ist hier anzumerken, daß die Belastung, die auf die Fotoempfängertrommel 100 wirkt, durch die folgende Gleichung gegeben ist, unter der Annahme, daß die Belastung mit W bezeichnet wird und das Filmelement, welches um die Entwicklungshülse liegt, an seinen beiden Enden starr befestigt ist.
Daraus läßt sich eine berechnete Anpreßkraft von 0,378 (g/mm) ermitteln. Es ist anzunehmen, daß die Anpreßkraft, die auf die Außenfläche der Fotoempfängertrommel 100 wirkt, innerhalb des geeigneten Bereiches für die Anpreßkraft (0.2-1,0 g/mm) liegt.
Bedingungen und Ergebnisse des Experimentes 2

(a) Experimentalbedingungen

1) Filmelement 11;
Material: durch Extrusion hergestellter Nylonschlauch
Längselastizitätsmodul E: 0,03·10&sup4; kg/mm²
Abmessungen (Dicke (t)·Breite (w)·Innendurchmesser): 180 um·220mm·25 mm Wert von "E·t³" : 1,74

2) Andere Werte: Dieselben wie bei Experiment 1

Desweiteren enthält der oben erwähnte Nylonschlauch Kohlenstoffpartikel und besitzt eine elektrische Leitfähigkeit.
Der Nylonschlauch wurde so ausgerüstet, daß sein Oberflächenwiderstand im Mittel etwa 10&sup4; Ohm·cm betrug.

(b) Experimentelle Ergebnisse

Ebenso wie bei dem vorhergehenden Experiment 1 erfolgte die Kontaktentwicklung bei einer Geschwindigkeitsdifferenz von Δ = 3. Damit konnte ein zufriedenstellendes Druckbild erreicht werden, ähnlich dem aus Experiment 1. Weiterhin betrug die Belastung: W entsprechend der oben genannten Gleichung 108,314 (g), und die Anpreßkraft ergab sich zu 0,49 (g/mm)

Vergleichsexperiment 1

Bei diesem Experiment ähnelte das verwendete Filmelement 11 dem Element, das bei dem vorhergehenden Experiment 2 benutzt wurde. Die Dicke des Nylonschlauches wurde jedoch bei diesem Experiment von 180 um auf 350 um verändert, und der Wert von E·t³ betrug entsprechend 12,86. Die anderen Bedingungen, außer den genannten, glichen völlig denen des Experimentes 2. Unter diesen Bedingungen erfolgte die Kontaktentwicklung. Wenn jetzt die Kontaktentwicklung bei einer Geschwindigkeitsdifferenz von Δ = 3 erfolgte, wurde die Anpreßkraft, die auf die Kontaktfläche wirkt, so groß, daß sowohl große Schleier in dem bildlosen Teil auftraten als auch das Druckbild auf dem Papier durch die Reibung infolge der Geschwindigkeitsdifferenz an den Kontaktflächen zwischen dem Filmelement 11 und der Fotoempfängertrommel 100 verwischt wurde, wodurch kaum eine feine horizontale Linie ordentlich wiedergegeben wurde.
Die berechnete Belastung betrug jetzt: W = 796,29 (g) und die Anpreßkraft pro Längeneinheit 3,61 (g/mm).

Vergleichsexperiment 2

Für dieses Experiment wurde ein neues Filmelement und eine neue Antriebswalze entworfen.
1) Filmelement 11
Material: durch Extrusion hergestellter Nylonschlauch
Abmessungen (Dicke (t)·Innendurchmesser): 350 um·60 mm
Wert von E·t³: 12,86
2) Antriebswalze 10
Abmessung des Außendurchmessers: 59 mm
Das Filmelement 11 wurde um die Antriebswalze 10 herum befestigt. Die Kontaktentwicklung erfolgte mit diesen Elementen unter denselben Bedingungen wie bei den vorhergehenden Experimenten. Wenn die Kontaktentwicklung jetzt mit der Geschwindigkeitsdifferenz von Δ = 3 ausgeführt wurde, ergab sich die richtige Anpreßkraft, das Entwicklungsgerät wurde jedoch so groß, daß es für die Praxis nicht geeignet war.
Dabei betrug die berechnete Belastung: W 56,8 (g) und die Anpreßkraft pro Längeneinheit ergab sich zu 0,25 (g/mm).
Wie bisher deutlich beschrieben wurde, kann bei dem Entwicklungsgerät entsprechend der vorliegenden Erfindung in dem Tonerzuführungsabschnitt, wo der Toner auf die Oberfläche des Filmelementes aufgetragen wird, dadurch, daß das Filmelement mit der Entwicklungswalze in engem Kontakt gehalten wird, ein Element zum Erzeugen einer dünnen Schicht in ständigem Kontakt mit dem Filmelement gebracht werden, auch wenn als Element zum Erzeugen einer dünnen Schicht eine Lamelle verwendet wird. Da die Lamelle unter einem hinreichenden Druck gegen das Filmelement gedrückt werden kann, läßt sich das elektrostatische Potential des geladenen Toners im Tonerzuführungsabschnitt auf den erforderlichen Wert erhöhen, so daß sich eine dünne, gleichmäßige Tonerschicht ausbilden kann.
Da andererseits das Filmelement in der Entwicklungszone durch eine geeignete niedrige Anpreßkraft in einem stabilen und genauen Kontakt mit der Fotoempfängertrommel gehalten wird, so daß der Toner gleichmäßig auf das elektrostatische Latentbild übertragen werden kann, läßt sich ein gedrucktes Bild mit einer stets gleichmäßigen Dichte erzielen.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit Hilfe von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, ist hier anzumerken, daß für den Fachmann verschiedene Veränderungen und Modifikationen offensichtlich sind. Deshalb werden solche Veränderungen und Modifikationen, die sich nicht vom Umfang der anhängenden Ansprüche abheben, so ausgelegt, als seien sie hierin enthalten.

Claims

1. Entwicklungsvorrichtung (1), die neben einem drehbar angeordneten elektrostatischen Latentbildträgerteil (100) angeordnet ist und eine drehbare Entwicklungswalze (10) aufweist, die dem elektrostatischen Latentbildträgerteil (100) gegenüberliegt, ein zylindrisch ausgeformtes, flexibles Filmteil (11), das um die Entwicklungswalze (10) befestigt ist, und eine Vorrichtung (12) zum Ausbilden einer dünnen Schicht geladenen Entwicklers auf der Außenfläche des Filmteils (11), dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des Filmteils (11) ein wenig länger ist als der Umfang der Entwicklerwalze (10) und das Filmteil (11) locker darum herum befestigt ist, daß ein Vorspannmittel (9) zusätzlich vorgesehen ist, um einen Teil des Filmteils (11) in engen Kontakt mit der Entwicklerwalze (10) zu bringen, so daß ein Extrateil des Filmteils (11) sich ausbeult in Richtung auf das elektrostatische Latentbildträgerteil (100), so daß das Extrateil des Filmteils (11) in Kontakt gebracht wird mit dem elektrostatischen Latentbildträgerteil (100); und daß die Dünnschicht-Ausbildungsvorrichtung (12) die dünne Schicht von geladenem Entwickler auf einem Teil der Außenfläche des Filmteils (11) ausbildet durch enges Kontaktieren der Entwicklerwalze (10).

2. Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filmteil (11) Abmessungen und physikalische Eigenschaften hat, die den folgenden Gleichungen genügen:

0.05 ≤ E·t³ ≤ 10; 2.5 ≤ R ≤ 50;

wobei E (kg/mm²) das longitudinale Elastizitätsmodul ist und t(mm) die Dicke des Filmteils und R(mm) der Radius.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Filmteils (11) unterschiedlich zu der des elektrostatischen Latentbildträgerteils (100) ist.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Filmteils (11) größer als die des elektrostatischen Latentbildträgerteils (100) ist.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Filmteils (11) aus einem Harzblatt gebildet ist mit oder ohne einem Zusatzmaterial, welches Kohlenstoffpulver und/oder metallische Partikel ist, oder aus einem Laminat des Harzblattes und eines Metallblattes.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannvorrichtung (9) eine interne Umfangsfläche hat, welche in der Form der externen Umfangsoberfläche der Entwicklungsweise (10) entspricht.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannvorrichtung (9) aus geschäumtem Harzmaterial besteht.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannvorrichtung (9) aus laminiertem Material besteht mit einem geschäumten Harzmaterial und einem blattförmigen Harzmaterial.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entwicklungswalze (10), das Filmteil (11) und die erste Vorrichtung (9) so ausgewählt sind, daß sie das Verhältnis u1≥u2 erfüllen, wobei u1 und u2 die dynamischen Reibungskoeffizienten zwischen der externen Oberfläche der Entwicklerwalze (10) und der internen Oberfläche des Filmteils (11) ist, bzw. zwischen der externen Oberfläche des Filmteils (11) und der Oberfläche der Vorspannvorrichtung (9).

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entwickler ein nichtmagnetischer Ein-Komponenten- Entwickler ist.