DE3888155T2

DE3888155T2 - Gerät für das elektrophotographische Verfahren.

Info

Publication number: DE3888155T2
Application number: DE3888155T
Authority: DE
Inventors: Mitsuharu Susono-Shi Shizuoka-Ken Endo; Yukio Tagata-Gun Shizuoka-Ken Futamata; Masahiro C/O Patent Division K. K. Toshiba Tokyo Hosoya; Mitsunaga C/O Patent Division K. K.Toshiba Tokyo Saito; Shuitsu C/O Patent Division K. K. Toshiba Tokyo Sato; Tsutomu C/O Patent Division K. K. Toshiba Tokyo Uehara
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1987-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2008-12-30
Also published as: EP0323252B1; EP0323252A3; DE3888155T4; EP0323252A2; DE3888155D1; US4967231A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwickelvorrichtung für ein elektrophotographisches Verfahren, das aus den Schritten Aufladen, Belichten, Entwickeln, Übertragen, Reinigen und Entladen besteht, und das bei einem elektrophotographischen System oder einem xerographischen System ausgeführt wird. Die Entwickelvorrichtung ist kompakt und kann Bilder von guter Qualität erzeugen.
Der elektrophotographische Prozeß weist im wesentlichen auf: eine Aufladungsbehandlung, die bei einer das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht auszuführen ist, eine Behandlung zum selektiven Belichten der Oberfläche, bei der die Aufladungsbehandlung durchgeführt wurde, eine Entwickelbehandlung (gemäß der vorliegenden Erfindung) zur selektiven Ablagerung eines Toners auf der Oberfläche, bei der die Belichtungsbehandlung durchgeführt wurde, einen Schritt zum Übertragen des Toners von der Oberfläche auf ein Kopierpapier, eine Behandlung zum Reinigen der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht, um den restlichen Toner zu entfernen, und eine bei der obenerwähnten Schicht durchzuführende Entladungsbehandlung.
Als Aufladungsvorrichtungen sind nach dem Stand der Technik Koronaaufladungsvorrichtungen und Kontaktaufladungsvorrichtungen bekannt. Die Kontaktaufladungsvorrichtungen umfassen Bürstenaufladungsvorrichtungen, bei denen eine elektrisch leitende Bürste verwendet wird, und Walzenaufladungsvorrichtungen, bei denen eine elektrisch leitende Gummiwalze verwendet wird.
Die wohlbekannte Koronaaufladungsvorrichtung hat für die tatsächliche Verwendung die weiteste Verbreitung gefunden. Da bei ihr eine Koronaentladung verwendet wird, hat sie jedoch den Nachteil, daß eine große Menge Entladungsprodukte, wie Ozon, erzeugt werden, und da diese Entladungsprodukte die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht beeinträchtigen und eine schädliche Wirkung auf den menschlichen Körper haben, müssen sie beispielsweise mittels eines Ozonfilters entfernt werden. Da die Koronaentladungsvorrichtung als Koronaspannung ein hohes Potential von ungefähr 5 kV erfordert, ist sie außerdem unvermeidlich mit dem Nachteil verbunden, daß die dafür verwendete Stromversorgungsvorrichtung übermäßig große Abmessungen und eine übermäßig hohe Strombelastbarkeit aufweist.
Im Gegensatz dazu haben Kontaktaufladungsvorrichtungen, wie beispielsweise Bürstenaufladungsvorrichtungen, bei denen eine elektrisch leitende Bürste verwendet wird, und Walzenaufladungsvorrichtungen, bei denen eine elektrisch leitende Gummiwalze verwendet wird, den Vorteil, daß sie praktisch keine Entladungsprodukte erzeugen und mit einer relativ niedrigen Spannung von im allgemeinen ungefähr 500 V bis 1.000 V arbeiten. Dennoch weisen sie die folgenden Nachteile auf, die verhindern, daß sie bei den vorgesehenen Anwendungen eine weite Verbreitung finden.
Die Bürstenaufladungsvorrichtung bewirkt die Aufladung der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht, wozu eine Spannung an eine aus elektrisch leitenden Fasern bestehende Bürste angelegt wird, und mit der Bürste über die Oberfläche der obenerwähnten Schicht gestrichen wird. Unabhängig davon, ob eine stationäre Bürste, oder eine walzenähnliche, rotierende Bürste verwendet wird, ist es mit diesem Bürstenaufladungsgerät möglich, das zu behandelnde Teil auf eine Spannung aufzuladen, die ungefähr gleich der obenerwähnten angelegten Spannung ist (japanische Patentanmeldung SHO 58 (1983)-72.981). Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß bei der oben beschriebenen Bürste nach längerem Gebrauch die Aufladungsfähigkeit vermindert ist, weil die Fasern der Bürste nicht mehr so spröde sind und sich eventuell in einer Richtung geneigt haben.
Die walzenähnliche, rotierende Bürste ist im allgemeinen nicht so empfindlich gegenüber dem obenerwähnten Phänomen der Neigung der Fasern wie die stationäre Bürste. Da ein zylindrisches Teil mit darin eingesetzten Borsten schwierig herzustellen ist, ist es im allgemeinen erforderlich, ein Florgewebe, wie einen sogenannten Velours zu verwenden, das um eine Walze gewickelt wird. Das verwendete Florgewebe bildet unvermeidlich eine Naht, und diese Naht verhindert, daß die zu behandelnde Oberfläche gleichmäßig aufgeladen wird.
Bei der Walzenaufladungsvorrichtung, bei der eine elektrisch leitende Gummiwalze verwendet wird, wird die gewünschte Aufladung dadurch erhalten, daß eine Spannung an die elektrisch leitende Gummiwalze angelegt wird, und die Gummiwalze in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Einheit gebracht wird und mit gleichmäßiger Oberflächengeschwindigkeit über die Einheit gerollt wird (japanische Patentanmeldung SHO 58 (1983)-49.960). Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie mehr als die Bürstenaufladungsvorrichtung dazu neigt, eine ungleichmäßige Aufladung hervorzurufen, wenn bei ihr auch die obenerwähnten, mit den Bürstenfasern verbundenen Nachteile vermieden werden.
Die Gummioberfläche hat im allgemeinen eine starke Reibung auf der Oberfläche der das latente Bild speichernden Schicht. In den meisten Fällen hat daher die räumliche Verteilung des Widerstandes der elektrisch leitenden Gummiwalze eine ungleichmäßige Aufladung zur Folge. Außerdem neigt die elektrisch leitende Gummiwalze dazu, eine ungleichmäßige Aufladung hervorzurufen, weil sie im allgemeine eine große Steifigkeit aufweist, und es daher schwierig ist, eine große Preßzonenbreite mit der das latente Bild speichernden Schicht zu erhalten. Außerdem ergibt sich das Problem, daß der Weichmacher, der an der Gummioberfläche ausgeschwitzt wird, eine Haftung des Toners an der Walzenoberfläche hervorruft, und folglich das Aufladungsvermögen der Gummiwalze beeinträchtigt.
Die verschiedenen Probleme, die wie oben beschrieben bei der Kontaktaufladungsvorrichtung angetroffen werden, haben immer eine Beeinträchtigung der Bildqualität zur Folge. Bei der herkömmlichen Kontaktaufladungsvorrichtung ist es daher schwierig, Bilder von guter Qualität zu erhalten.
Die oben beschriebene Koronaaufladungsvorrichtung ist bis heute als die das elektrostatische latente Bild erzeugende Einheit weit verbreitet. Sie weist jedoch den Nachteil auf, daß sie die Erzeugung von Ozon zur Folge hat und eine Hochspannungs-Stromversorgung erfordert.
Es gibt andere Vorrichtungen zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, wie beispielsweise (A) eine Vorrichtung zum "elektrophotographischen Aufzeichnen ohne Verwendung eines Koronaentladungsmittels" (NTT), und (B) eine Vorrichtung für "einen neuen elektrophotographischen Prozeß, bei dem keine Koronaaufladung verwendet wird" (Fujitsu).
Die Vorrichtung (A) ermöglicht, die Schritte Reinigen, Aufladen, Belichten und Entwickeln im wesentlichen gleichzeitig auszuführen, ohne Verwendung eines Koronaentladungsmittels, und daher hat diese Vorrichtung den Vorteil, daß sie eine Verringerung der Größe des elektrophotographischen Gerätes ermöglicht. Da bei dieser Vorrichtung die Aufladung des Toners oder des lichtempfindlichen Materials auf der Injektion eines Potentials in ein elektrisches Feld basiert, erfordert diese Vorrichtung unbedingt die Verwendung eines elektrisch leitenden Toners. Es ist übrigens noch kein brauchbares Verfahren entwickelt worden, um ein Bild aus elektrisch leitendem Toner auf unbeschichtetes Papier zu übertragen. Diese Vorrichtung hat also den Nachteil, daß sie die Verwendung eines Spezialpapiers erfordert, das ausschließlich für diese Übertragung entwickelt wurde. Da die Entwicklung Magnetismus benötigt, erfordert die Vorrichtung außerdem die Verwendung eines magnetischen Toners. Diese Tatsache ist mit dem Nachteil verbunden, daß diese Vorrichtung nicht leicht für die Herstellung von Farbbildern ausgelegt werden kann.
Die Vorrichtung (B) hat den Vorteil, daß die Schritte Reinigen, Aufladen, Belichten und Entwickeln im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden können, die Größe des elektrophotographischen Gerätes verringert werden kann, und eine leichte Übertragung eines Tonerbildes auf unbeschichtetes Papier ermöglicht wird. Diese Vorrichtung erfordert, daß die Entwicklung in zwei getrennten Schritten ausgeführt wird, und diese zwei Schritte im wesentlichen an derselben Stelle und zu der gleichen Zeit ausgeführt werden, und daher ist eine Bauweise erforderlich, bei der gleichzeitig zwei verschiedene Spannungen an die Entwickelwalze angelegt werden können. Als Entwickler erfordert diese Vorrichtung daher die Verwendung eines magnetischen Zweikomponenten-Toners (und eignet sich daher nicht für das Einkomponenten-Entwicklungssystem). Die Vorrichtung hat den weiteren Nachteil, daß ein magnetischer Toner verwendet wird, und sie nicht leicht angepaßt werden kann, um die Herstellung von Farbbildern zu ermöglichen.
Als noch ein weiteres Mittel zur Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes kann die in der japanischen Patentanmeldung SHO 56 (1981)-111.858 beschriebene Technik erwähnt werden. Bei dieser Technik wird ein Aufzeichnungskopf 6 verwendet, der wie in der Fig. 1 veranschaulicht ist, gebildet wird durch Anordnung einer photoleitenden Schicht 1, einer durchsichtigen Elektrode 2, einer undurchsichtigen Elektrode 3, und eines einzelnen Leiters 4 auf einem durchsichtigen Träger 5. Wenn eine Spannung Va zwischen der undurchsichtigen Elektrode 3 und der durchsichtigen Elektrode 2 angelegt wird, und gleichzeitig ein Lichtsignal von dem durchsichtigen Träger 5 her einfällt, wird der Widerstand des Photoleiters 1 zwischen der durchsichtigen Elektrode 2 und dem einzelnen Leiter 4 verändert, und der Widerstand des Photoleiters 1 zwischen der undurchsichtigen Elektrode 3 und dem einzelnen Leiter 4 nicht verändert, und das Potential des einzelnen Leiter 4 verändert. Dies hat zur Folge, daß auf einer isolierenden Schicht 7 ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wird, mit dem einzelnen Leiter 4 als elektrostatische Aufzeichnungselektrode.
Der Aufzeichnungskopf 6 hat daher eine äquivalente Schaltung, wie in der Fig. 2 wiedergegeben ist. Das Potential Vo des einzelnen Leiters 4 wird durch die nachfolgende Formel ausgedrückt:
Das auf der isolierenden Schicht 7 zu erzeugende, elektrostatische latente Bild kann mit einem Toner entwickelt werden, und nach der herkömmlichen Technik auf unbeschichtetes Papier übertragen werden.
Dieses Aufzeichnungssystem weist die Nachteile auf, daß die isolierende Schicht 7 eine weiche Konsistenz haben muß, um einen sicheren Kontakt zwischen der einzelnen Elektrode und der isolierenden Schicht 7 zu gewährleisten, weil die einzelne Elektrode nicht leicht mit der Flexibilität von Gummi versehen werden kann, daß der Aufzeichnungskopf eine genügende Haltbarkeit haben muß, ohne eine nachteilige Wirkung auf die weiche, isolierende Schicht 7 zu haben, weil er nicht in Form einer drehbaren Walze gebaut werden kann, und daher an derselben Stelle über ihn gestrichen werden muß, und daß die angelegte Spannung Va, die für dieses System erforderlich ist, höher als bei jedem anderen Aufladungssystem ist, weil das Potential Vo durch Teilung der angelegten Spannung Va erhalten wird.
Als Entwicklungsmittel ist die Vorrichtung, bei der eine dünne Schicht eines Einkomponenten-Entwicklers, der nur aus einem nichtmagnetischen Toner besteht, auf der Oberfläche eines Tonerträgers, der Elastizität, elektrische Leitfähigkeit und eine rauhe Oberfläche aufweist, gebildet wird, und diese Tonerschicht derart in Kontakt mit einem elektrostatischen latenten Bild gebracht wird, daß keine relative Bewegung hervorgerufen wird, nach dem Stand der Technik bekannt (US-Patente 3.754.968 und 3.731.146, und japanische Patentauslegungen SHO 51 (1976)- 86.070 und SHO 52 (1977)-36.414). Diese Vorrichtung hat viele Vorzüge, wie beispielsweise eine Vereinfachung des Gerätes, und eine leichte Anpassung des Gerätes zur Herstellung von Farbbildern. Bei dem von den Erfindern mit dem angegebenen Gerät durchgeführten Versuch stellte sich heraus, daß diese Entwickelvorrichtung die nachfolgenden Probleme aufweist.
(1) Als ein wichtiges Merkmal der obenerwähnten Methode zur Entwicklung durch Anlegen einer Spannung wird klar angegeben, daß die Tonerschicht-Oberfläche und das elektrostatische latente Bild derart bewegt werden sollten, daß im wesentlichen keine relative Umfangsgeschwindigkeit hervorgerufen wird. Die Ergebnisse des Versuchs zeigen, daß das unter den obigen Bedingungen erhaltene, entwickelte Bild eine ungenügende Schärfe hat und deutlich sichtbare Anzeichen von Grundschleierbildung und ungleichmäßiger Schwärzung aufweist. Wenn eine relative Geschwindigkeit zugelassen wird, ist das entwickelte Bild sehr scharf, frei von Grundschleierbildung, gleichmäßig, und von hoher Schwärzung, weil die Tonerpartikel bei der Kontaktposition zwischen der Tonerschicht und dem latenten Bild so stark umgewälzt und geschoben werden, daß sie zu der Beschleunigung der Aufladung und der vollständigen Bildung des Bildes beitragen.
(2) Wenn die Entwicklungsmethode durch Anlegen von Spannung ausgeführt wird, fließt ein Strom (nachstehend als "Entwickelstrom" bezeichnet) in dem sich von dem Tonerträger bis zu der Stromquelle für die Entwicklungs-Vorspannung erstreckenden Stromkreis, weil die geladenen Toner-Partikel auf dem Tonerträger nach der Oberfläche des latenten Bildes übertragen werden. Es muß verhindert werden, daß der Widerstand der Oberfläche des Tonerträgers, oder der Widerstand zwischen der Oberfläche des Tonerträgers und der Stromquelle für die Entwicklungs-Vorspannung einen vorgegebenen Wert übersteigt. In den oben angeführten früheren Patentveröffentlichungen wird praktisch keine Idee zur Lösung dieses Punktes erwähnt.
(3) Da der obenerwähnte Entwickelstrom hauptsächlich durch die Bewegung von Tonerpartikeln verursacht wird, hängt er beispielsweise von der Stärke der Toneraufladung, der Menge des auf dem latenten Bild abgelagerten Toners, der Geschwindigkeit der Bewegung der Tonerträgeroberfläche, und der Größe des Tonerträgers ab. Das Potential auf der Tonerträgeroberfläche, oder die Größe der Entwicklungs-Arbeitsvorspannung variiert entsprechend dem Zusammenhang zwischen diesen Faktoren und dem obenerwähnten Widerstand, möglicherweise in einem solchen Grade, daß das erzeugte Bild eine sehr schlechte Qualität aufweist, wie aus deutlich sichtbaren Anzeichen von Schleierbildung und ungenügender Schwärzung hervorgeht.
Hinsichtlich Punkt (1) der oben beschriebenen problematischen Punkte wird beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung SHO 60 (1985)-12.67 und der japanischen Patentanmeldung SHO 53 (1978)-23.638 angegeben, daß die Bildqualität verbessert wird, wenn der Tonerträger schneller als das elektrostatische latente Bild bewegt wird.
Hinsichtlich Punkt (2) wurden verschiedene Vorschläge gemacht bezüglich des bevorzugten Bereichs des Volumenwiderstandes auf der Oberfläche des Tonerträgers. Im einzelnen wird die Verwendung eines Tonerträgers mit einer spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von nicht mehr als 10&sup5; Ω·cm in der japanischen Patentveröffentlichung SHO 60 (1985)-22.352, von nicht mehr als 10&sup8; Ω·cm in der japanischen Patentveröffentlichung SHO 62 (1987)-3.949, von nicht weniger als 10¹³ Ω·cm in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung SHO 62 (1987-35.097, und von ungefähr 10&sup8; Ω¬m in der japanischen Patentveröffentlichung SHO 63 (1988)-26.388 empfohlen.
Die Tatsache, daß wie oben gezeigt der bevorzugte Bereich des Widerstandes von einer Erfindung zur anderen variiert, bedeutet, daß die geeigneten Bedingungen durch die bei dem obigen Punkt (3) angegebenen, verschiedenen Faktoren verändert werden. Es ist daher schwierig, ein Bild von guter Qualität zu erhalten, wenn das Gesamtgleichgewicht dieser Faktoren nicht gebührend berücksichtigt wird.
Als Mittel für die Bildübertragung war es bisher üblich, im allgemeinen die obenerwähnte Koronaentladungsvorrichtung zu verwenden, obwohl diese Vorrichtung mit Nachteilen verbunden ist, wie die Erzeugung von Ozon, und die Notwendigkeit einer Hochspannungs-Stromversorgung.
Eine Übertragungsvorrichtung, die diese Nachteile nicht aufweist, ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung SHO 54 (1979)-19.750 angegeben. Diese Übertragungsvorrichtung besteht aus einer Übertragungstrommel, die eine teilweise ausgesparte, das elektrostatische latente Bild speichernde Walze und eine über die Aussparung in der Walze gespannte, leitende Folie aufweist, und die beabsichtigte Übertragung durch Erzeugung eines Potentialunterschiedes zwischen der leitenden Folie und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht bewirkt. In diesem Fall ist jedoch die Kontaktbreite zwischen dem Übertragungspapier und der das elektrostatische latente Bild speichernden Walze zu schmal, um einen genügend hohen Übertragungswirkungsgrad zu erhalten, weil die elektrostatische Anziehungskraft, die zwischen der leitenden Folie und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht erzeugt wird, schwach ist. Außerdem kann es vorkommen, daß sich die leitende Folie so stark verzieht, daß ein schlechter Kontakt erhalten wird und sich ein teilweiser Verlust der Übertragung ergibt.
Eine Übertragungsvorrichtung, bei der eine Vorspannungswalze aus elektrisch leitendem Gummi verwendet wird, ist nach dem Stand der Technik bekannt als eine kompakte, preiswerte Version der elektrostatischen Übertragungsvorrichtung. Diese Übertragungsvorrichtung hat die folgenden Nachteile. Um eine genügende elektrische Leitfähigkeit des als Material für die Vorspannungswalze verwendeten Gummis zu erhalten, enthält dieser Gummi eine elektrisch leitende Substanz, wie beispielsweise elektrisch leitenden Kohlenstoff, wodurch seine Steifigkeit unvermeidlich so stark zunimmt (bis über 45 Grad), daß es schwierig wird, die minimale Kontaktbreite (mindestens 2 mm) zwischen der Übertragungswalze und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht zu erzeugen, die erforderlich ist, um den hohen Übertragungswirkungsgrad zu erreichen und ein gleichmäßiges Übertragungsbild zu erzeugen, oder den auf ein unzulässig hohes Niveau ansteigenden Druck zwischen der Übertragungswalze und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht auszuhalten. Dies hat zur Folge, daß bei dieser Vorrichtung keine vollkommene Übertragung eines Bildes von hoher Schwärzung erhalten wird, oder ein Bild erzeugt wird, bei dem ein Teil in der Mitte fehlt (Phänomen des fehlenden mittleren Teils). Wenn der für die Vorspannungswalze verwendete, elektrisch leitende Gummi eine weiche Beschaffenheit hat, ergibt sich der Nachteil, daß der in dem Gummi enthaltene Weichmacher nach der Gummioberfläche ausgeschwitzt wird, eine Haftung des Toners an der Walzenoberfläche hervorruft, und folglich die Funktionsfähigkeit der Übertragungsvorrichtung beeinträchtigt.
Bei der Reinigungsvorrichtung, die bis heute weit verbreitet ist, wird der restliche Toner von der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht dadurch entfernt, daß der Rand einer Klinge aus beispielsweise Polyurethangummi gegen die obige Schicht gepreßt wird und der Toner mittels der Klinge von der Oberfläche der Schicht abgeschabt wird. Eine derartige Gummiklinge neigt jedoch dazu, die Reibungskraft zu erhöhen, die auf die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht ausgeübt wird, und erfordert eine zusätzliche Antriebskraft für den Betrieb der Reinigungsvorrichtung. Der Gummirand neigt dazu, auf der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht Schrammen hervorzurufen. Wenn die Gummiklinge beschädigt wird, kann sie zum Reinigen nicht mehr verwendet werden.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde eine Reinigungsvorrichtung entwickelt, die ausgelegt ist, um bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht durch Verwendung einer Pelzbürste eine elektrische Reinigung auszuführen. Infolge der Verwendung einer Pelzbürstenwalze ist diese Reinigungsvorrichtung so teuer, daß sie nur eine begrenzte Verwendung bei einem Teil der elektrophotographischen Vorrichtungen findet.
Die bisher weit verbreitete Entladungsvorrichtung beruht im allgemeinen auf der Wirkung von Licht, wie beispielsweise von Leuchtdioden. Diese Vorrichtung bietet wenig Spielraum für eine weitere Kostensenkung. Eine weitere Verdichtung der Vorrichtung macht es schwierig, die Entladungsvorrichtung an den Aufladungsteil anzunähern, ohne daß Lichtlecks auftreten. Außerdem kann die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht auf nichts anderes als ein lichtempfindliches Material aufgebracht werden.
Eine Bürstenentladungsvorrichtung, bei der eine elektrisch leitende Bürste verwendet wird, ist gemäß dem Stand der Technik als eine Version bekannt, die frei von den obenerwähnten Nachteilen ist. Um bei dieser Vorrichtung die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht zu entladen, wird eine Bürste aus elektrisch leitenden Fasern geerdet, oder eine bestimmte Spannung an diese Bürste angelegt, und dann mit dieser Bürste über die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht gestrichen. Diese Vorrichtung gibt es in zwei Ausführungen, wobei bei der einen Ausführung eine stationäre Bürste, und bei der anderen Ausführung eine walzenähnliche, rotierende Bürste verwendet wird. Die stationäre Bürste hat übrigens den Nachteil, daß bei ihr das obenerwähnte Phänomen der geneigten Fasern auftritt, und die walzenähnliche, rotierende Bürste hat den Nachteil, daß sie beispielsweise, verglichen mit der Version, bei der Leuchtdioden verwendet werden, keine wesentliche Kostensenkung ermöglicht, und keine gleichmäßige Entladung erhalten wird.
Eine Entladungsvorrichtung, bei der eine elektrisch leitende Gummiwalze verwendet wird, ist gemäß dem Stand der Technik ebenfalls bekannt. Diese Vorrichtung hat sich bei der tatsächlichen Verwendung jedoch nicht als zweckmäßig erwiesen, weil sie den Nachteil aufweist, daß eine ungleichmäßige Entladung erfolgt, Toner auf der Walzenoberfläche abgelagert wird, und eine Abnahme des Entladungsvermögens erfolgt.
Eine kombinierte Vorrichtung, bei der ein Aufladungselement (die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht) gleichzeitig gereinigt und aufgeladen wird, wozu mit der obenerwähnten walzenähnlichen, rotierenden Bürste über das Aufladungselement gestrichen wird und gleichzeitig eine Spannung an die Bürste angelegt wird, ist gemäß dem Stand der Technik ebenfalls bekannt (japanische Patentanmeldung SHO 58 (1983)-72.981). Infolge der oben beschriebenen Bauweise weist diese Vorrichtung den Vorteil auf, daß sie eine Vereinfachung des Gerätes, und eine Erhöhung der Nutzungsdauer des Aufladungselements ermöglicht. Dennoch weist sie den Nachteil auf, daß sie, ähnlich wie die walzenähnliche, rotierende Bürste, nicht auf einfache Weise eine weitere Kostensenkung ermöglicht, und eine ungleichmäßige Entladung hervorruft.
Bei der kombinierten Aufladungs/Reinigungsvorrichtung der oben beschriebenen Art ist es möglich, sowohl die Entladung, als auch die Reinigung auszuführen, wozu die angelegte Spannung so eingestellt wird, daß das Aufladungselement auf ein vorgegebenes Potential aufgeladen wird. Trotz dieser Einstellung weist die Vorrichtung weiterhin den Nachteil auf, daß eine ungleichmäßige Entladung erhalten wird, und die Reinigung ungenügend ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Entwickelvorrichtung (oder eine Entwickel- und Reinigungsvorrichtung) vorzuschlagen, die kompakt und preisgünstig ist.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Entwickelvorrichtung (oder eine Entwickel- und Reinigungsvorrichtung) vorzuschlagen, mit der ein Bild von guter Qualität aufrechterhalten werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Entwickelvorrichtung (oder eine Entwickel- und Reinigungsvorrichtung) vorzuschlagen, die eine lange Nutzungsdauer hat, nur eine geringe Abnahme der Funktionsfähigkeit nach längerem Betrieb aufweist, und eine Streuung der Qualität, der Wirksamkeit oder der Leistungsfähigkeit ausschließt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Entwickelvorrichtung (oder eine Entwickel- und Reinigungsvorrichtung) vorzuschlagen, die die übliche Verwendung von Einzelkomponenten ermöglicht.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Entwickelvorrichtung vorzuschlagen, mit der ein scharfes, gleichmäßiges Bild ohne Grundschleierbildung und mit hoher Schwärzung erzeugt werden kann.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Entwickelvorrichtung zum Entwickeln eines sichtbaren Bildes aus einem elektrostatischen latenten Bild, das in einer ein elektrostatisches latentes Bild speichernden Schicht erzeugt wurde, wozu eine dünne Tonerschicht auf der Oberfläche eines Tonerträgerelements gebildet wird, an das eine Entwickelvorspannung angelegt ist, und die dünne Tonerschicht in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht gebracht wird, wobei diese Entwickelvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stärke der Toneraufladung, q (C/g), die Menge des pro Einheitsfläche des Tonerträgerelementoberfläche abgelagerten Toners, m (g/cm²), die Geschwindigkeit der Bewegung der Tonerträgerelementoberfläche, v (cm/sec), die verfügbare Länge der Tonerträgerelements, l (cm), und die Größe des elektrischen Widerstandes zwischen der Tonerträgerelementoberfläche und dem Mittel zum anlegen der Entwickelvorspannung, R (Ω), so eingestellt werden, daß die Bedingung
q m ≤ 100/vlR
erfüllt wird.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Entwickelvorrichtung zum Entwickeln eines sichtbaren Bildes aus einem elektrostatischen latenten Bild, das in einer das elektrostatische latente Bild speichernden Einheit erzeugt wurde, wozu eine dünne Tonerschicht auf der Oberfläche eines Tonerträgerelements gebildet wird, an das eine Entwickelvorspannung angelegt ist, und die dünne Tonerschicht in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht gebracht wird, wobei diese Entwickelvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Entwickelstrom, I (A), und die Größe des elektrischen Widerstandes zwischen der Tonerträgerelementoberfläche und dem Mittel zum Anlegen der Entwickelvorspannung, R (Ω), so eingestellt werden, daß die Bedingung:
R ≤ 200/I
erfüllt wird.
In dem restlichen Teil dieser Beschreibung ist der Ausdruck "Tonerträgerelement" durch "Tonerträger" abgekürzt.
Nachstehend wird die Entwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und die Fig. 4 beschrieben.
Die Fig. 3 ist eine partielle Querschnittsansicht zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Entwickelvorrichtung. Eine Entwickelwalze (Tonerträger) 8 ist eine elektrisch leitende Walze, die eine auf dem Umfang einer metallischen Welle 9 gebildete, elektrisch leitende Elastomerschicht 10 aufweist. Auf der Oberfläche dieser Entwickelwalze 8 ist eine Tonerschicht 14 aus beispielsweise einem isolierenden, nichtmagnetischen Einkomponenten-Toner 12 gebildet. Wenn die Tonerschicht 14 in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 gebracht wird, und die Trommel 11 im Uhrzeigersinn und die Entwickelwalze 8 entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn gedreht wird, wirken die elektrische Ladung des latenten Bildes auf der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und eine mit der Entwickelwalze 8 verbundene Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 zusammen, um eine elektrisches Entwickelfeld zu erzeugen und folglich die Übertragung der Tonerpartikel 12 auf die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 zu bewirken. Hier wird angenommen, daß die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 von einem Typ für negative Aufladung ist, und der Toner 12 durch Reibung an einer Klinge (nicht wiedergegeben) einer Aufladung auf eine negative Polarität unterworfen wurde. Weiterhin ist die Entwickelvorspannungs-Gleichstromquelle 15 über einen Schutzwiderstand 17 mit der Entwickelwalze 8 verbunden. An die Entwickelwalze 8 wird eine negative Spannung angelegt, so daß der Toner 12 auf der von der Verteilung von elektrischer Ladung freien Fläche des latenten Bildes auf der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 haftet, bzw. auf der Fläche haftet, bei der das Oberflächenpotential bei der Belichtung durch Belichtungsmittel (nicht wiedergegeben) auf Null reduziert wurde (das heißt, so daß eine Umkehrentwicklung erhalten wird).
Zunächst wird der Entwickelstrom betrachtet, der erzeugt wird, wenn bei der Entwicklung nur ein schwarzes Bild auf der gesamten Oberfläche erzeugt wird. Es wird angenommen, daß q die Stärke der Toneraufladung (C/g) ist, m die pro Einheitsfläche der Oberfläche der Entwickelwalze 8 abgelagerte Menge des Toners (g/cm²) ist, v die Geschwindigkeit der Bewegung der Oberfläche der Entwickelwalze 8 (cm/sec) ist, l die verfügbare Länge der Entwickelwalze 8, das heißt, die zu der Entwicklung eines latenten Bildes beitragende Länge (cm) ist, und R der elektrische Widerstand zwischen der Oberfläche der Entwickelwalze 8 und der Entwickelvorspannungs-Stromquelle (Ω) ist. Die maximale Menge des Toners, die pro Sekunde von der Entwickelwalze 8 nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 übertragen werden soll, ist vlm (g/sec). Die Menge der elektrischen Ladung, die pro Sekunde übertragen wird, wird daher ausgedrückt als qvlm (A). Dies hat zur Folge, daß ein elektrischer Strom, I [= qvlm (A)] in der Richtung von der Entwickelwalze 8 nach der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 hervorgerufen wird. Da ein elektrischer Widerstand 17 mit dem Wert R (Ω) zwischen der Oberfläche der Entwickelwalze 8 und der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 angeordnet ist, erzeugt der elektrische Strom I einen Potential unterschied IR zwischen den Enden des elektrischen Widerstandes 17, was zur Folge hat, daß das Potential auf der Oberfläche der Entwickelwalze 8 einen Wert hat, der verschieden von der Ausgangsspannung der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 ist. Dies bedeutet, daß ein Bild von guter Qualität nur dann auf leichte Weise erhalten wird, wenn die Parameter q, v, l, m und R so eingestellt werden, daß der Potential unterschied IR [= qvlmR (V)] innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
Die Fig. 4 gibt eine äquivalente Schaltung der in der Querschnittsansicht der Fig. 3 veranschaulichten Vorrichtung wieder. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 und die Tonerschicht 14 sind durch einen Widerstand R&sub3; und ein parallel es Glied 19 mit einer elektrostatischen Kapazität C dargestellt. Der Wert des Widerstandes zwischen der Oberfläche der Entwickelwalze 8 und der metallischen Welle 9 ist mit R&sub2; bezeichnet, und der Wert des Schutzwiderstandes 17 ist mit R&sub1; bezeichnet. Das Potential an der Oberfläche der Entwickelwalze 8, nämlich die wirksame Entwickelvorspannung, ist in dem Schaltbild durch das Potential an dem Punkt P ausgedrückt. Da das Potential an dem Punkt P und das Potential an dem Punkt Q in dem Schaltbild proportional zu dem Wert von qvlmR zunehmen, nimmt der Potential unterschied zwischen der Oberfläche der Entwickelwalze 8 und der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 ab, wodurch die Menge des Toners, die nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 übertragen wird, ebenfalls abnimmt. Das wiederzugebende Bild ist daher von schlechter Qualität, die sich durch eine niedrige Schwärzung äußert. Diese ungenügende Schwärzung des erzeugten Bildes kann vermieden werden, wenn der absolute Wert der Ausgangsspannung der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 auf ein geringfügig höheres Niveau eingestellt wird, das ausreicht, um die Abnahme des Potentialunterschiedes zwischen der Entwickelwalze 8 und der Oberfläche des elektrostatischen latenten Bildes auszugleichen. Wenn das Muster von dem obenerwähnten einheitlich schwarzen Muster in ein Muster mit viel weißem Untergrund geändert wird, wird die Menge des auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 abzulagernden Toners verringert, wodurch der Entwickelstrom q vlm und der Potential unterschied zwischen den Punkten P und Q vermindert werden. Die Zunahme, die folglich bei der wirksamen Entwickelvorspannung erfolgt, bringt eine übermäßige Entwicklung und Grundschleierbildung mit sich.
Die Entwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist ausgelegt, um die mögliche Veränderung bei dem Muster des latenten Bildes auf einen schmalen Bereich zu begrenzen, wozu der Potential unterschied q vlmR zwischen den Punkten P und Q unter 100 V gehalten wird. Ohne Bezugnahme auf das Muster des latenten Bildes führt daher die Entwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Entwicklung in vorteilhafter Weise aus, und zwar ohne Beeinträchtigung des Auflösungsvermögens infolge Grundschleierbildung, Abnahme der Schwärzung, oder übermäßiger Entwicklung.
Weiterhin entspricht ein völlig weißes latentes Bild bei der Umkehrentwicklung einem Gebiet der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13, das mit negativer Polarität gleichmäßig aufgeladen wurde und nicht belichtet wurde. Die Ausgangsspannung der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 wird auf eine negative Spannung mit einem niedrigeren absoluten Wert als das gerade erwähnte Potential des latenten Bildes eingestellt, um zu verhindern, daß dem negativ aufgeladene Toner 12 nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 übertragen wird. In diesem Fall tritt daher kein elektrischer Entwickelstrom infolge der Übertragung des Toners 12 auf.
Der Erfinder hat festgestellt, daß infolge der sehr dichten Annäherung der Entwickelwalze 8 an die Oberfläche des latenten Bildes ein Teil des Oberflächenpotentials der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wie durch atmosphärische Entladung in das Innere der Tonerschicht wandert und möglicherweise die Oberfläche der Entwickelwalze 8 erreicht. Dies hat zur Folge, daß die Entwickelwalze 8 die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 von ihrem Oberflächenpotential befreit, und ein elektrischer Strom in einer Richtung zu fließen beginnt, die entgegengesetzt zu der in der Fig. 3 und der Fig. 4 wiedergegebenen Richtung des elektrischen Stroms I ist. Der Widerstand R zwischen der Oberfläche der Entwickelwalze 8 und der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 erzeugt einen Potential unterschied I'R, und der absolute Wert des Potentials bei dem Punkt P der Fig. 4 steigt in Richtung einer Annäherung an das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 an. Diese Veränderung des Potentials bewirkt eine Abnahme des Potentialunterschiedes zwischen der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und der Oberfläche der Entwickelwalze 8, und ruft Schleierbildung auf einem weißen Untergrund hervor.
Die Entwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung zielt im wesentlichen darauf ab, den Potential unterschied I'R auf ein Niveau von nicht mehr als 200 V einzustellen, und folglich einen vorgegebenen Potential unterschied zwischen dem Potential in dem Bereich mit weißem Untergrund und der wirksamen Entwickelvorspannung sicherzustellen, und ein entwickeltes Bild von ausgezeichneter Qualität zu erzeugen, das frei von Grundschleierbildung ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, wie oben beschrieben wurde, die Entwickelbedingungen, die für die Erzeugung von Bildern von guter Qualität erforderlich sind, sehr leicht einzustellen, und erzeugt entwickelte Bilder von ausnahmslos guter Qualität. Als Größe des Volumenwiderstandes des
Tonerträgers wurden verschiedene Werte vorgeschlagen. Wenn die Entwicklung unter Verwendung dieser Werte ausgeführt wird, werden nicht immer Bilder von guter Qualität erhalten.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung kann eine Entwickelvorrichtung verwirklicht werden, bei der die Entwickelbedingungen in umfassender Weise eingestellt werden können, wobei sie verschiedene wichtige Parameter widerspiegeln, und daher ist diese Entwickelvorrichtung für die praktische Verwendung voll tauglich.
Die vorliegende Erfindung kann, wenn dies gewünscht wird, in eine Entwickelvorrichtung einbezogen werden, bei der ein nichtmagnetischer Einkomponenten-Toner, oder ein magnetischer Toner verwendet wird. Natürlich wird die Wirkung der vorliegenden Erfindung deutlich sichtbar, wenn beispielsweise eine Elastomerwalze, oder eine steife Entwickelwalze aus Metall und Harz als Tonerträger verwendet wird.
Die Entwickelvorrichtung der vorliegenden Erfindung sollte die nachstehend wiedergegebenen Bedingungen erfüllen.
Die Kontaktbreite zwischen dem Tonerträger und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht sollte in dem Bereich von 0,3 bis 6,0 mm liegen. Wenn die Kontaktbreite kleiner als 0,3 mm ist, werden die Tonerpartikel in der Entwickel-Preßzone nicht genügend umgewälzt oder geschoben, und der Effekt der Verbesserung der Bildschärfe macht sich nicht voll bemerkbar. Wenn dagegen die Kontaktbreite 6,0 mm übersteigt, ergibt sich der Nachteil, daß der bildfreie Teil einen Schleier aufweist und das Bild verwischt ist.
Der Kontaktdruck zwischen dem Tonerträger und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht sollte nicht größer als 1 kg/cm² sein.
Die Kontakttiefe zwischen dem Tonerträger und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht sollte in dem Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm liegen.
Die Rauhigkeit der Oberfläche des Tonerträgers sollte nicht mehr als 3 um betragen.
Das Mittel zum Bilden der dünnen Tonerschicht sollte ein elastisches Element oder ein steifes Element sein, das gegen die Oberfläche des Tonerträgers gepreßt wird.
Der Tonerträger sollte auf seiner Oberfläche mit Mitteln versehen sein, um eine Spannung an seine Oberfläche anzulegen, so daß der absolute Wert des Potentialunterschiedes zwischen dem Bildteil des elektrostatischen latenten Bildes und der Oberfläche des Tonerträgers nicht kleiner als 100 V, und nicht größer als 600 V ist.
Vorzugsweise sollte der absolute Wert des Potentialunterschiedes zwischen dem Bildteil des elektrostatischen latenten Bildes und der Oberfläche des Tonerträgers nicht kleiner als 50 V sein.
Der Tonerträger sollte eine elastische, elektrisch leitende Walze sein, die mit einem Walzenkörper und einer auf dem Umfang des Walzenkörpers gebildeten, flexiblen, elektrisch leitenden Schicht versehen ist, und mit der eine Reinigungswirkung hervorgerufen werden kann.
Die Umfangsgeschwindigkeit des Tonerträgers bei der Rotation sollte in dem Bereich von der 1,5- bis 7fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht bei der Rotation liegen. Eine Abweichung der Umfangsgeschwindigkeit in einer der beiden Richtungen von diesem Bereich ist nicht wünschenswert; die Menge des Toners, die der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht zugeführt wird, ist nicht ausreichend, um das Bild mit voller Schwärzung zu erzeugen, wenn die Umfangsgeschwindigkeit kleiner als die untere Grenze ist, oder der bildfreie Teil weist Schleier auf oder das Bild ist verwischt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit die obere Grenze übersteigt.
Wenn Vr die Bewegungsgeschwindigkeit der Tonerträgeroberfläche ist, Ve die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht ist, m Haftungsdichte der auf der Oberfläche des Tonerträgers zu bildenden Schicht, das heißt, das Gewicht des auf der Einheitsfläche (1 cm²) der Tonerträgeroberfläche haftenden Toners (mg/cm²) ist, und M die Menge des Toners ist, die der Einheitsfläche der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht durch Kontakt mit dem Tonerträger zugeführt werden soll (mg/cm²), dann ergibt sich die folgende Beziehung zwischen M und m:
M = Vr/Ve·m (I)
Wenn der Tonerträger beispielsweise mit der doppelten Geschwindigkeit wie die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht bewegt wird, genügt eine Tonerschicht, die mit der Hälfte der bei einer Bewegung mit gleichgroßer Geschwindigkeit erforderlichen Tonermenge gebildet wird.
Wenn die Tonerschicht mit einem Regelelement, wie beispielsweise einer Tonerverteilklinge gebildet wird, werden die Tonerpartikel durch die Reibung zwischen der Klinge und dem Tonerträger aufgeladen. Um diese Aufladung des Toners sicherzustellen, sollte die Dicke der Tonerschicht (oder die Menge des abgelagerten Toners) so weit wie möglich vermindert werden. Die ungeladenen Tonerpartikel, das heißt, diejenigen Tonerpartikel, die unter der Tonerverteilklinge hindurchgelangen, ohne den Tonerträger oder die Tonerverteilklinge zu berühren, werden nämlich in die Tonerschicht hineingemischt und haften an dem bildfreien Teil, und rufen eventuell das Phänomen der Grundschleierbildung hervor, wenn die Tonerschicht eine große Dicke hat.
Aus der Gleichung (I) ist ersichtlich, daß dann, wenn die Geschwindigkeit der Tonerträgeroberfläche erhöht wird, eine Tonerschicht von geringer Dicke ausreicht, um ein entwickeltes Bild von hoher Schwärzung zu erzeugen, und gleichzeitig das Auftreten von Grundschleierbildung zu unterdrücken. Außerdem zeichnet sich das erzeugte Bild durch Gleichmäßigkeit der Schwärzung und Schärfe der Wiedergabe aus.
Wenn zwischen der Oberfläche des Tonerträgers und der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht ein Geschwindigkeitsunterschied besteht, macht sich die Ungleichmäßigkeit der Tonerschicht bei dem erzeugten Bild nicht direkt bemerkbar, weil die zwei Oberflächen bei der Entwickelposition aneinander reiben. Insbesondere, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Tonerträgers größer ist, wird das ungleichmäßige Bild, das in dem Stadium vor der Entwickelposition einmal auf dem das elektrostatische latente Bild speichernden Element abgelagert wurde, durch den darauffolgenden Bereich der Tonerschicht gleichmäßiger gemacht. Außerdem erzeugen die Tonerpartikel, die zwischen dem Tonerträger und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht vorhanden sind, während der wie oben beschrieben erzeugten Reibung eine Umwälzbewegung und eine Gleitbewegung, wodurch bewirkt wird, daß die Tonerpartikel zu dem Bildteil hin bewegt werden. Das erzeugte Bild weist daher eine wesentlich verbesserte Schärfe auf, verglichen mit dem Bild, das erzeugt wird, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen dem Tonerträger und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht Null ist.
Nach der wohlbekannten Magnetbürsten-Entwickelmethode kann kein scharfes Bild erhalten werden, wenn die relative Geschwindigkeit zwischen der Entwicklerschicht und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht Null ist. Es ist allgemein bekannt, daß die Magnetbürste ihre Streichwirkung (die Wirkung der Magnetbürste zur Verbesserung der Schärfe des Bildes durch Streichen über die Oberfläche des latenten Bildes und Bewegen von Tonerpartikeln zu dem Bildteil hin) nur dann entfalten kann, wenn der obenerwähnte Geschwindigkeitsunterschied vorhanden ist. Das gleiche Phänomen ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung.
Die folgenden Vorrichtungen, die in Verbindung mit einer erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung verwendet werden können, werden nachstehend beschrieben: die Aufladungsvorrichtung, die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, die Übertragungsvorrichtung, die Reinigungsvorrichtung, die Entladungsvorrichtung, die Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung, die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung, die Entwickel- und Reinigungsvorrichtung, und die Entladungs- und Reinigungsvorrichtung.
Diese Vorrichtungen sind mit einer elastischen, elektrisch leitenden Walze versehen, die einen elastischen Walzenkörper und eine auf dem Umfang des Walzenkörpers gebildete, flexible, elektrisch leitende Schicht aufweist.
Diese Vorrichtungen sollten die nachstehenden Bedingungen erfüllen.

1. Material

1) Für die Reinigungsvorrichtung und eine kombinierte Vorrichtung, die die Funktion einer Reinigungsvorrichtung erfüllt

Das Material für die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze sollte auf eine zu der Polarität des Toners entgegengesetzte Polarität aufladbar sein. Insbesondere sollte es in der reibungselektrischen Reihe von dem Material des Toners weit entfernt sein.
Wenn in dem Fall der Reinigungsvorrichtung das Material verwendet wird, um die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht elektrisch zu reinigen zwecks Entfernung des restlichen Toners von der Schicht, kann es die Reinigung bei einem nicht normal aufgeladenen Toner, nämlich dem sogenannten Toner mit umgekehrter Polarität, oder einem ungeladenen Toner nicht ausführen. Wenn die gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtete, elastische, elektrisch leitende Walze verwendet wird, kann der restliche Toner normal aufgeladen werden, und die Reinigung kann ausgeführt werden, weil diese elastische, elektrisch leitende Walze ausgelegt ist, um über das elektrostatische latente Bild zu streichen, und folglich eine Spannung auf die Schicht einwirken zu lassen.

2) Für die Übertragungsvorrichtung

Um sich für die Übertragungsvorrichtung zu eignen, besteht die Walzenbasis aus einem weichen Schaumstoffmaterial, insbesondere einem weichen Polyurethanschaumstoff, der eine Steifigkeit von nicht mehr als 100 kp aufweist (zu bestimmen gemäß dem Japanese Industrial Standard (JIS) K-6401; Einzelheiten werden weiter unten angegeben).

2. Größe des elektrischen Widerstandes der elektrisch leitenden Schicht

1) Für die Aufladungsvorrichtung, die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, die Übertragungsvorrichtung, die Reinigungsvorrichtung, die Entladungsvorrichtung, und eine kombinierte Vorrichtung, die die Funktion einer solchen Vorrichtung erfüllt.
Der elektrische Widerstand der elektrisch leitenden Schicht sollte in dem Bereich von 10&sup6; bis 10¹² Ω·cm liegen.
Diese Vorrichtungen berühren die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht und geben gleichzeitig eine Spannung auf die elastische, elektrisch leitende Walze. Diese Vorrichtungen, mit Ausnahme der Übertragungsvorrichtung, sollten eine relative Geschwindigkeit hervorrufen, und über die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht streichen. Wenn der elektrische Widerstand kleiner als 10&sup6; Ω¬m ist, hat dies den Nachteil zur Folge, daß sich bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht ein Entladungszusammenbruch oder eine Potentialabnahme infolge eines Vorspannungslecks ergibt.
Die Übertragungsvorrichtung sollte, wie die anderen Vorrichtungen, die obenerwähnten Bedingungen erfüllen, weil die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht und die elastische, elektrisch leitende Walze sich manchmal berühren, während sie zu anderen Zeiten durch ein dazwischen einzuführendes Übertragungsmaterial (beispielsweise Papier) voneinander getrennt sind.
Wenn der elektrische Widerstand 10¹² Ω¬m übersteigt, kann die Aufladungsvorrichtung die Aufladung praktisch nicht mehr ausführen, und die Entladungsvorrichtung die erwartete Entladung nicht mehr bewirken, und die Übertragungsvorrichtung und die Reinigungsvorrichtung werden nicht auf ein genügendes Potential aufgeladen, wodurch ihre Wirksamkeit vermindert wird.
Wenn die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht spannungsfest und weitgehend frei von Fehlern ist, ist die Verwendung einer leitenden Schicht mit einem Widerstand von weniger als 10&sup6; Ω·cm zulässig. Außerdem sollte ein Schutzwiderstand zwischen der Stromquelle und der elastischen, elektrisch leitenden Walze angeordnet werden.

3. Kontaktbreite mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht

1) für die Aufladungsvorrichtung, die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, die Reinigungsvorrichtung, die Entladungsvorrichtung, und kombinierte Vorrichtungen davon

Die Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht und der elastischen, elektrisch leitenden Walze sollte in dem Bereich von 0,3 bis 8,0 mm liegen.
Wenn die Kontaktbreite geringer als 0,3 mm ist, ergibt sich der Nachteil, daß der Kontakt eine ungleichmäßige Aufladung, eine ungleichmäßige Entladung, und eine ungenügende Reinigung hervorruft. Wenn dagegen diese Breite 8,0 mm übersteigt, wird das Roatations-Drehmoment der elastischen, elektrisch leitenden Walze so groß, daß dies in praktischer Hinsicht unerwünscht ist.

4. Rotations-Umfangsgeschwindigkeit

1) Für die Aufladungsvorrichtung, die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, die Entladungsvorrichtung, und kombinierte Vorrichtungen davon

Die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze sollte größer als bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht sein.
Es wird in der Tat eine relativ gleichmäßige Aufladung erreicht, selbst wenn die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit geringer als bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht ist. Die Gleichmäßigkeit der Aufladung nimmt jedoch in dem Maße zu, wie die Rotationsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze über die Rotations- Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht ansteigt. Es ist daher wünschenswert, die Rotations- Umfangsgeschwindigkeit bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze auf einen höheren Wert als bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht einzustellen. Dieser Unterschied sollte nicht geringer als 30 mm/s sein.
Wahlweise können die elastische, elektrisch leitende Walze und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht so in entgegengesetzten Richtungen rotieren, daß der gewünschte Unterschied der Umfangsgeschwindigkeit erhalten wird.

2) Für die Reinigungsvorrichtung, und eine kombinierte Vorrichtung, die deren Funktion erfüllt

Die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze sollte größer als bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht sein. Der Unterschied bei der Umfangsgeschwindigkeit sollte nicht geringer als 40 mm/s sein.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Reinigungsvorrichtung von der Polarität der Aufladung des Toners beeinflußt. Wenn zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht und der elastischen, elektrisch leitenden Walze kein Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied vorhanden ist, können der nichtaufgeladene Toner und der Toner mit umgekehrter Polarität nicht leicht normal aufgeladen werden. In dem Fall der Reinigungsvorrichtung sollte, da die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht in einem aufgeladenen Zustand ist, bevor die Entladung und die Aufladung in unregelmäßiger Weise erfolgen, der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied nicht geringer als 40 mm/s sein. (Im allgemeinen hat die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht vor dem Aufladungsprozeß ein nahe bei 0 V liegendes Potential, was bedeutet, daß sie in einem ungeladenen Zustand ist.
Wahlweise können sie in entgegengesetzten Richtungen rotieren, um den gewünschten Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied zu erhalten.

5. Oberfläche

Die Oberflächenrauhigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze sollte nicht mehr als 6 um Rz (mittlere Rauhigkeit von Punkt 10 nach der JIS-Skala betragen). Wenn die Oberflächenrauhigkeit diesen Wert übersteigt, ergibt sich der Nachteil, daß die Walze eine ungleichmäßige Aufladung hervorruft. Der mittlere Abstand der konkaven und konvexen Bereiche der Oberfläche sollte nicht größer als 10 um sein.

6. Kontaktdruck des Übertragungsmaterials

1) Für die Übertragungsvorrichtung

Der Kontaktdruck zwischen dem Übertragungsmaterial und dem auf dem Bildträger erzeugten Tonerbild sollte nicht mehr als 300 g/cm² betragen.
Nachfolgend wird nun die bei jeder der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung zu verwendende, elastische, elektrisch leitende Walze beschrieben.
Die Fig. 5 ist eine teilweise freigelegte, perspektivische Ansicht, die die Bauweise einer elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 schematisch veranschaulicht. Die elastische, elektrisch leitende Walze 21 weist eine metallische Welle 9, einen Walzenkörper 23, und eine leitende Schicht 25 auf, die in der angegebenen Reihenfolge von innen nach außen dicht übereinander angeordnet sind.
Bei einem Beispiel der elastischen, elektrisch leitenden Walze wird der Walzenkörper verwirklicht durch Aufbringen eines weichen Polyurethanschaumstoffs, eines Schwammgummis, oder eines Polyurethangummis mit 30 bis 100 Zellen/25 mm, und die leitende Schicht verwirklicht durch Beschichten der äußeren Oberfläche eines nahtlosen Schlauchs aus Polyester, Polyäthylen oder Polyäthylenterephtalat mit Polyesterharz, in dem elektrisch leitender Kohlenstoff dispergiert wurde, um es elektrisch leitend zu machen, oder durch Dispergieren von elektrisch leitendem Kohlenstoff in dem obenerwähnten, nahtlosen Schlauch, oder durch Beschichten der äußeren Oberfläche des nahtlosen Schlauchs mit einer im Vakuum aufgedampften Aluminiumschicht oder einer metallischen Plattierschicht.
Um die elastische, elektrisch leitende Walze zu verwirklichen, wird der Walzenkörper in den nahtlosen Schlauch eingeschoben. Wenn der zu verwendende Walzenkörper einen hohen Oberflächenreibungskoeffizienten besitzt, und einen äußeren Durchmesser aufweist, der ebensogroß wie, oder größer als der innere Durchmesser des nahtlosen Schlauchs ist, kann in diesem Fall die elastische, elektrisch leitende Walze 27 leicht hergestellt werden, ohne daß zwischen dem Walzenkörper und dem Schlauch ein Kleber erforderlich ist. Wenn ein thermisch schrumpfender Schlauch verwendet wird, dessen innerer Durchmesser größer als der äußere Durchmesser des Walzenkörpers ist, kann durch eine Wärmebehandlung bewirkt werden, daß der Schlauch auf der Oberfläche des Walzenkörpers fest haftet. Auf diese Weise kann die elastische, elektrisch leitende Walze leichter hergestellt werden.
Eine elektrisch leitende Walze 27, die wie oben beschrieben gebaut wurde, ist in der Fig. 6 veranschaulicht.
Bei dieser elastischen, elektrisch leitenden Walze 27 besteht der Walzenkörper 29 aus einerMikrozellen-Polyurethanschaumschicht (hergestellt von Inoue MTP K.K., und vertrieben unter der Markenbezeichnung "ENDUR"), und die leitende Schicht 31 aus einem nahtlosen Polyesterschlauch 35 von 200 um Dicke, der mit einem elektrisch leitenden Polyesterfilm 33 von 100 um Dicke beschichtet ist.
Um die leitende Schicht 31 zu bilden, wird ein nahtloser Polyesterschlauch 35 in eine Lösung getaucht, die aus Polyesterharz, elektrisch leitendem Kohlenstoff, und einem Lösungsmittel besteht.
Der nahtlose Polyesterschlauch 35 hat einen inneren Durchmesser von 20 mm. Wenn ein Walzenkörper 29 von 20,5 mm äußerem Durchmesser in den nahtlosen Polyesterschlauch eingeschoben wird, wird die elastische, elektrisch leitende Walze 37 erhalten.
Wenn der Walzenkörper aus einem sehr weichen Material, wie beispielsleise einem weichen Polyurethanschaumstoff besteht, oder wenn der nahtlose Schlauch und der Walzenkörper unter harten Bedingungen bezüglich der gegenseitigen Gleitung verwendet werden, ist es wünschenswert, den Schlauch und den Walzenkörper mittels eines Klebers miteinander zu verbinden. Um eine wirksame Verbindung zu erhalten, wird ein thermisch schmelzbarer Kleber auf die innere Oberfläche des nahtlosen Schlauchs und die äußere Oberfläche des Walzenkörpers aufgebracht, und nachdem die aufgebrachten Schichten des Klebers fest geworden sind, wird der Walzenkörper in den nahtlosen Schlauch eingeschoben, und danach wird das erhaltene Verbundmaterial einer Wärmebehandlung unterworfen.
Eine elastische, elektrisch leitende Walze 37, die wie oben beschrieben gebaut wurde, ist in der Fig. 7 veranschaulicht.
Die elastische, elektrisch leitende Walze 37 wird erhalten, wenn die leitende Schicht 31 mittels eines Klebers 41 auf der peripheren Oberfläche eines Walzenkörpers 39 angebracht wird. Der Walzenkörper 39 besteht aus elektrisch leitendem Silikongummi, und die leitende Schicht 31 besteht aus dem gleichen Material wie bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze 27.
Die elastische, elektrisch leitende Walze 37 wird ebenfalls erhalten, wenn ein elektrisch leitender Kleber 41 auf den Walzenkörper 39 aufgebracht wird und, nachdem die aufgebrachte Schicht des Klebers fest geworden ist, die leitende Schicht 31 durch Extrusion auf den fest gewordenen Kleber aufgebracht wird, und danach die leitende Schicht 31 und der Kleber 41 durch eine Wärmebehandlung miteinander verschmolzen werden. Sie wird weiterhin erhalten, wenn beispielsweise die leitende Schicht 31 durch Extrusion gebildet wird, der Walzenkörper 39 in die leitende Schicht 31 eingeschoben wird, und der Walzenkörper 39 und die leitende Schicht mittels eines elektrisch leitenden Klebers 41 miteinander verbunden werden.
Die bei dieser Erfindung betrachtete, elastische, elektrisch leitende Walze kann durch Tauchbeschichten des obenerwähnten Schaumstoff mit einem elektrisch leitenden, flüssigen Kunststoff oder einer elektrisch leitenden Emulsionspaste, oder durch Plattieren des Schaumstoffs mit einem elektrisch leitenden Material hergestellt werden. Der in diesem Fall verwendete Schaumstoff kann eine kompakte Struktur haben, aber er darf der elastischen, elektrisch leitenden Walze nicht ihre Gesamtelastizität wegnehmen. Wenigstens die Oberfläche des Schaumstoffs muß elektrisch leitend sein, und es ist wünschenswert, daß sie, wenn dies zulässig ist, elektrische Verbindung zu der Welle hat.
Um diese elastische, elektrisch leitende Walze herzustellen, wird ein Schaumstoff hergestellt, mit einem Lösungsmittel von Zellmembranen befreit, und danach einer Behandlung zur Erzeugung der elektrischen Leitfähigkeit unterworfen. Die elastische, elektrisch leitende Walze weist in diesem Stadium eine ungleichmäßige Oberfläche auf. Sie kann für die Reinigungsvorrichtung verwendet werden. Für die anderen Vorrichtungen kann sie jedoch nicht verwendet werden, da sie die Qualität der zu erzeugenden Bilder beeinträchtigen kann. Um die elastische, elektrisch leitende Walze für die anderen Vorrichtungen mit Erfolg verwenden zu können, muß ihre Oberfläche vorher geglättet werden.
Eine Glättung der Oberfläche wird beispielsweise erreicht, wenn die Schaumstoffoberfläche mit einem Elastomer beschichtet wird und der beschichtete Schaumstoff einer Behandlung zur Erzeugung der elektrischen Leitfähigkeit unterworfen wird, wenn die Schaumstoffoberfläche mit einem elektrisch leitenden Elastomer beschichtet wird, wenn der Schaumstoff einer Behandlung zur Erzeugung der elektrischen Leitfähigkeit unterworfen wird und der sich ergebende Schaumstoff mit einem elektrisch leitenden Elastomer beschichtet wird, oder wenn ein Schaumstoff aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt wird, der Schaumstoff mit einem elektrisch leitenden Elastomer beschichtet wird, und weiterhin die Oberfläche der aufgebrachten Schicht des elektrisch leitenden Elastomers mit einem Elastomer (hochmolekulares, elastisches Material) beschichtet wird. Außerdem kann die Glättung der Oberfläche erreicht werden, wenn der Schaumstoff auf eine erhitzte Platte gelegt wird und seine Oberfläche durch die Wärme aufgeschmolzen wird und dabei die aufgeschmolzene Oberfläche infolge des engen Kontakts mit der ebenen Oberfläche der Heizplatte geglättet wird, oder wenn der Schaumstoff auf einer erhitzten Platte gerollt wird und dabei die Oberfläche des Schaumstoffs auf die gleiche Weise, wie oben beschrieben, aufgeschmolzen wird. Es ist zulässig, zur Glättung der Oberfläche den Schaumstoff mit einem Elastomer zu beschichten, und danach die aufgebrachte Schicht des Elastomers zu schleifen.
Bei noch einer weiteren Bauweise weist die elastische, elektrisch leitende Walze zumindest auf ihrer peripheren Oberfläche eine leitende Schicht auf, die hauptsächlich aus Polyurethanharz besteht und einen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹² Ω·cm hat, und auf der Innenseite der leitenden Schicht einen elastischen Walzenkörper aus ölfestem Gummi auf, der eine Steifigkeit von nicht mehr als 40 Grad, vorzugsweise von nicht mehr als 35 Grad, gemessen mit einem Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in dem Japanese Industrial Standard (JIS) K-6301, sowie einen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹&sup0; Ω·cm besitzt.
Für den obenerwähnten ölfesten Gummi wird zweckmäßigerweise NBR-Gummi (Akrylnitril-Butadien-Gummi) oder Neopren (Chloropren-Gummi) verwendet. Dieser Gummi besitzt von Natur aus einen elektrischen Widerstand von ungefähr 10¹&sup0; Ω·cm und kann daher in unveränderter Form verwendet werden. Wahlweise kann der elektrische Widerstand dieses Gummis weiter verringert werden, wenn dem Gummi ein die elektrische Leitfähigkeit erhöhender Stoff, wie beispielsweise elektrisch leitender Kohlenstoff zugemischt wird.
Eine elastische, elektrisch leitende Walze 43, die wie oben beschrieben gebaut wurde, ist in der Fig. 8 veranschaulicht.
Bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze 43 besteht der Walzenkörper 45 aus NBR-Gummi, wobei er einen äußeren Durchmesser von 20,0 mm hat, und die leitende Schicht 47 aus Polyurethanharz, in dem feines, elektrisch leitendes Kohlepulver dispergiert ist.
Die leitende Schicht 47 wird nach dem folgenden Verfahren einfach auf die Oberfläche des NBR-Gummis aufgebracht. Ein Markenprodukt von Nippon- Miractran K.K., das unter dem Produktcode "DH20Z313" vertrieben wird, wird als elektrisch leitendes Polyurethan-Beschichtungsmaterial verwendet. Es wird mit der gleichen Gewichtsmenge eines Verdünnungs-Lösungsmittels gemischt, das durch Mischen von Methylethylketon (MEK) und Tetrahydrofuran (THF) im Verhältnis 1 : 1 hergestellt wird. Das dabei erhaltene, verdünnte Beschichtungsmaterial wird gründlich gerührt und dann nach der Tauchmethode auf die Oberfläche des zuvor mit einem Lösungsmittel gereinigten NBR-Gummis aufgebracht. Die seitlichen Flächen bei den Anschlüssen des Walzenkörpers 45 können auch mit dem obenerwähnten Beschichtungsmaterial beschichtet werden.
Auf die Oberfläche der leitenden Schicht des nahtlosen Schlauchs kann noch eine Widerstandsschicht aufgebracht werden, um Vorspannungslecks zu verhindern. Der hier benutzte Ausdruck "Vorspannungsleck" bezieht sich auf das nachfolgende Phänomen.
Wenn ein Teil des lichtempfindlichen Elements aus dem einen oder anderen Grund ausbricht, fließt ein elektrischer Strom zwischen der leitenden Schicht auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze und der Unterlage des lichtempfindlichen Materials. Dieser elektrische Strom wird durch den Schutzwiderstand auf einen niedrigen Wert vermindert. Wenn der elektrische Strom einmal fließt, erzeugt er, auch wenn es nur ein kleiner Strom ist, einen Potential unterschied zwischen den Anschlüssen des Schutzwiderstandes, wodurch das Potential der leitenden Schicht bis auf das Erdpotential, oder nahezu bis auf das Erdpotential absinkt. Dieses Phänomen wird ein "Vorspannungsleck" genannt. In dem Fall der Umkehrentwicklung erzeugt das Vorspannungsleck deutlich sichtbare, weiße Streifen bei einem einheitlichen Bild, wodurch die Bildqualität ernsthaft beeinträchtigt wird.
Wenn die Widerstandsschicht auf die Oberfläche der leitenden Schicht aufgebracht wird, wird jedoch verhindert, daß das Vorspannungsleck das Bild deutlich sichtbar beeinträchtigt, und zwar aus dem nachfolgenden Grund.
Wenn der elektrische Widerstand der Widerstandsschicht so groß ist, daß er beispielsweise über 10¹² Ω·cm liegt, kann kein Vorspannungsleck auftreten, und zwar selbst dann nicht, wenn die Unterlage des lichtempfindlichen Materials freigelegt wird. Wenn der elektrische Widerstand ungefähr 10&sup8; Ω·cm beträgt, fließt der elektrische Strom in Richtung der Dicke der Widerstandsschicht und ruft möglicherweise das Vorspannungsleck hervor. Aber selbst dann kann dieses Vorspannungsleck das Gesamtpotential der Widerstandsschicht nicht vermindern, weil die Widerstandsschicht einen elektrischen Widerstand in der Richtung der Oberfläche bietet. Es ist möglich, daß weiße Punkte mit der gleichen Oberfläche wie bei den auf dem lichtempfindlichen Material angetroffenen Punkten in dem einheitlichen Teil des Bildes auftreten. Die Möglichkeit, daß weiße Streifen in dem anderen Teil des Bildes auftreten, ist aber ausgeschlossen. Wie oben beschrieben wurde, bewirkt die Widerstandsschicht, daß das Auftreten von deutlich sichtbaren Fehlern in dem erzeugten Bild vermieden wird.
Die Größe des natürlichen elektrischen Widerstandes der Widerstandsschicht ist entsprechend der Größe des Schutzwiderstandes festzulegen. Im allgemeinen wird er auf einen höheren Wert als bei der leitenden Schicht, vorzugsweise auf einen Wert über 10&sup7; Ω·cm festgesetzt. Um die Wirkung einer Entwickelelektrode zu erhalten, sollte die Widerstandsschicht in einer Dicke von nicht mehr als 0,5 mm aufgebracht werden.
Weiterhin kann über die metallische Welle Vorspannung zugeführt werden, wenn ein nahtloser Schlauch aus nur einer Schicht eines elektrisch leitenden Harzes verwendet wird, und der Walzenkörper aus einem elastischen Leiter gebildet wird. Bei dieser besonderen Bauweise muß die Klinge nicht immer ein Leiter sein. Es besteht also eine wesentlich größere Freiheit bei )der Auswahl des Materials für die Klinge. Diese Bauweise ermöglicht eine zuverlässigere Stromzuführung als die Bauweise, bei der der Strom von der Klinge über eine Tonerschicht bis zu der leitenden Schicht zugeführt wird.
In diesem Fall wird infolge der Verbindung des nahtlosen Schlauchs und des Walzenkörpers mittels eines Kleber verhindert, daß der Schlauch rutscht. Diese Verbindung sollte mittels eines elektrisch leitenden Klebers ausgeführt werden. Natürlich kann das Auftreten eines Vorspannungslecks ausgeschlossen werden, wenn die Widerstandsschicht auf die Oberfläche des elektrisch leitenden Schlauchs aufgebracht wird.
Die Verhinderung eines Vorspannungslecks, und die Erzeugung von Bildern von guter Qualität kann sichergestellt werden, wenn der elektrische Widerstand des Walzenkörpers auf 10&sup6; Ω·cm gehalten wird, und ein nahtloser Schlauch gewählt wird, der einen höheren elektrischen Widerstand aufweist.
Bei einer elastischen, elektrisch leitenden Walze 49, bei der ein Vorspannungsleck ausgeschlossen werden kann, ist Polyester in einer Dicke von 0,5 mm auf die Oberfläche der leitenden Schicht 25 aufgebracht. Der elektrische Widerstand der Widerstandsschicht 51 beträgt 10&sup7; Ω·cm, wobei dieser Wert groß genug ist, um zu verhindern, daß die Qualität des erzeugten Bildes durch ein Vorspannungsleck beeinträchtigt wird.
Die Widerstandsschicht 51 ist bei ihren Anschlüssen mit Bereichen zur Freilegung der leitenden Schicht 25 versehen, so daß die Zuführung der Entwickelvorspannung bis zu der leitenden Schicht 25 über den Kontakt zwischen diesen Bereichen und der Klinge erfolgt.
Die verschiedenen Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung, bei denen diese elastische, elektrisch leitende Walze verwendet wird, haben gezeigt, daß sie infolge der nachstehenden Merkmale auf Dauer Bilder von guter Qualität erzeugen können.
1. Da die elastische, elektrisch leitende Walze keine Naht auf ihrer Oberfläche aufweist, kann sie die Aufladung und andere Funktionen gleichmäßig ausführen.
2. Da die elastische, elektrisch leitende Walze und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht so ausgelegt sind, daß sie sich gegenseitig berühren, und Reibung zwischen ihnen auftritt, kann ein Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied zwischen ihnen verwirklicht werden.
Dabei ergeben sich die nachfolgenden Effekte.
(1) Die Aufladung und die Entladung werden gleichmäßig ausgeführt.
(2) Die Aufladung, die Entladung und die Reinigung können gründlich ausgeführt werden.
(3) Der Toner kann sogar normal aufgeladen werden. Wenn erforderlich, kann eine Aufladung auf die umgekehrte Polarität erfolgen.
(4) Die Entwickelvorrichtung ist ausgelegt, um den Toner in einer optimalen Menge bis zu der das latente elektrostatische Bild speichernden Schicht zuzuführen. Auf diese Weise wird ein sehr erwünschtes Bild erhalten, das ein einheitliches Bild mit hoher und gleichmäßiger Schwärzung, ein scharfes, lineares Bild, und einen von Schleierbildung freien Untergrund aufweist.
3. Bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze sind der Walzenkörper und die leitende Schicht voneinander getrennt, und unabhängig voneinander mit den Eigenschaften Elastizität und elektrische Leitfähigkeit ausgestattet. Die Freiheit bei der Auswahl ihrer Materialien ist also wesentlich vergrößert. Die elastische, elektrisch leitende Walze kann daher weniger teuer als die walzenähnliche, elektrisch leitende Bürste hergestellt werden.
Es ist nicht immer erforderlich, daß die leitende Schicht geschmeidig ist, aber es ist immer erforderlich, daß sie flexibel ist.
Die leitende Schicht kann daher, entsprechend dem vorliegenden Fall, auf verschiedene Weise gebildet werden, wie dies nachstehend angegeben ist.
(1) Da die Verwendung eines elektrisch leitenden Polyesterfilms für die leitende Schicht genügt, kann ein Material, das mit dem Toner nicht chemisch reagiert, sehr leicht ausgewählt werden.
(2) Es kann ein Material ausgewählt werden, das die Ausschwitzung eines in dem Gummi enthaltenen Weichmachers verhindert.
(3) Ein Material, das mit entgegengesetzter Polarität wie der Toner aufgeladen werden kann, ermöglicht, den Toner durch Reibung normal aufzuladen. Die Aufladung kann, wenn erforderlich, mit umgekehrter Polarität erfolgen.
(4) Ein Material, dessen Oberfläche einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat, ermöglicht, die erwünschte Gleitreibung leicht zu verwirklichen, und einen Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied leicht herzustellen.
Da der Walzenkörper nicht immer elektrische Leitfähigkeit aufweisen muß, kann außerdem ein Schaumstoff, wie beispielsweise ein weicher Polyurethanschaumstoff oder ein Schwammgummi, als Material dafür verwendet werden. Die elastische, elektrisch leitende Walze, bei der ein Walzenkörper aus einem solchen Material verwendet wird, weist eine sehr hohe Geschmeidigkeit auf. Dies hat zur Folge, daß eine große Preßzonenbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze und der das elektrostatische, latente Bild speichernden Schicht erreicht werden kann, um eine gleichmäßigere Aufladung, Entladung, Übertragung, Reinigung, usw. gewährleisten.
Wenn die elastische, elektrisch leitende Walze so gebaut ist, daß sie mindestens auf ihrer peripheren Oberfläche eine leitende Schicht aufweist, bei der als Hauptkomponente ein Polyurethanharz verwendet wird, und die einen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹&sup0; Ω·cm hat, und auf der Innenseite der leitenden Schicht einen Walzenkörper aufweist, der aus ölfestem Gummi besteht, der eine Steifigkeit von nicht mehr als 40 Grad, gemessen mit einem Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in JIS K-6301, und einen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹&sup0; Ω·cm aufweist, kann sie auf Dauer ein Bild von guter Qualität erzeugen, wie dies nachstehend gezeigt wird.
(1) Der ölfeste Gummi, wie beispielsweise NBR-Gummi oder Neopren, hat einen niedrigen elektrischen Widerstand von ungefähr 10¹&sup0; Ω·cm, verglichen mit anderen Arten von Gummimaterial. Wenn der aus diesem ölfesten Gummi bestehende Walzenkörper zwischen dem metallischen Kern und der leitenden Schicht angeordnet wird, kann über die elastische, leitende Walze Vorspannung zugeführt werden. Wenn es erforderlich ist, dem ölfesten Gummi einen elektrisch leitenden Füllstoff zuzumischen, um seinen natürlichen elektrischen Widerstand zu vermindern, ist weniger Füllstoff als bei anderen Arten von Gummimaterial erforderlich.
(2) Im allgemeinen weist der Gummi oder Schwammgummi, bei dem der elektrische Widerstand durch Dispersion von elektrisch leitendem Kohlenstoff vermindert wurde, eine ungenügende Geschmeidigkeit und eine schwere, bleibende Druckverformung auf. Der ölfeste Gummi, wie beispielsweise NBR-Gummi oder Neopren, ist entweder nicht verwendbar für die obenerwähnte Behandlung zur Erzeugung von elektrischer Leitfähigkeit, oder erreicht die gewünschte Verminderung des elektrischen Widerstandes bei Zumischung von nur einer kleinen Menge eines elektrisch leitenden Füllstoffs. Wenn der Walzenkörper aus diesem ölfesten Gummi besteht, weist daher die elastische, elektrisch leitende Walze, bei der der Walzenkörper verwendet wird, eine sehr zufriedenstellende Geschmeidigkeit und eine weitgehende Verformungsfreiheit auf.
Die sonst mögliche Erzeugung eines Bildes mit ungenügender Gleichmäßigkeit der Schwärzung infolge der Verformung der elastischen, elektrisch leitenden Walze kommt kaum vor, selbst wenn die elastische, elektrisch leitende Walze verformt wird oder ihre Konzentrizität verliert, um diese Veränderung zu absorbieren. Die elastische, elektrisch leitende Walze ermöglicht also die Herstellung einer Übertragungsvorrichtung oder einer Aufladungsvorrichtung, mit denen auf Dauer Bilder von großer Gleichmäßigkeit hergestellt werden können.
(3) Da der Walzenkörper aus dem ölfesten Gummi besteht, kann die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze nicht durch das darauf aufzubringende Polyurethan korrodiert werden. Da mit dem Harz vom Polyurethan-Typ eine feste Haftung erhalten wird, ergeben sich außerdem nie Nachteile, wie Abblätterung der leitenden Schicht und Verformung der elastischen, elektrisch leitenden Walze, und zwar selbst nicht nach längerer Verwendung.
(4) Das Polyurethanharz übertrifft die anderen Harze bei weitem hinsichtlich der physikalischen und mechanischen Festigkeit, und erleidet kaum Abnutzungen oder Beschädigungen, und zwar selbst nicht unter harten Einsatzbedingungen. Infolge Zumischung eines feinen, elektrisch leitenden Kohlepulvers, das den elektrischen Widerstand vermindert, oder infolge Zugabe eines Polarisationsinhibitors, wie eines Farbstoffs, kann leicht verhindert werden, daß die Tonerpartikel Reibungselektrizität aufnehmen.
(5) Die Beschichtung oder der Film aus dem Polyurethanharz weist die für Gummi eigentümliche Elastizität auf, und kann daher Verformungen, Biegungen, Dehnungen, usw. ausgezeichnet aushalten, und sie beeinträchtigt die Elastizität des ölfesten Gummis nicht.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei den bei der vorliegenden Erfindung betrachteten Vorrichtungen die äußerst haltbare und preiswerte, elastische, elektrisch leitende Walze voll ausgenutzt, bei der sich selbst nach längerer Verwendung nur eine geringe Verschlechterung ihrer Funktionsfähigkeit ergibt, das Auftreten einer ungleichmäßigen Ausführung der Funktionen unterdrückt wird, und eine Beschädigung der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht vermieden wird. Diese Vorrichtungen können auf Dauer Bilder von guter Qualität erzeugen.
Die Fig. 1 ist ein erklärendes Schema, das das herkömmliche, aufladungsfreie Aufzeichnungssystem veranschaulicht. Die Fig. 2 ist ein Schaltbild, das eine entsprechende Schaltung des herkömmlichen, aufladungsfreien Aufzeichnungskopfes veranschaulicht. Die Fig. 3 ist ein erklärendes Schema, das die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 4 ist ein Schaltbild, das eine entsprechende Schaltung der Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 5 ist ein teilweise freigelegter Querschnitt, der eine elastische, elektrisch leitende Walze veranschaulicht. Die Fig. 6 bis 9 sind partielle Querschnitte, die konkrete Beispiele der elastischen, elektrisch leitenden Walze veranschaulichen. Die Fig. 10 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines allgemeinen elektrophotographischen Gerätes veranschaulicht. Die Fig. 11 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der Aufladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Aufladungskennlinie eines Beispiels der Aufladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 13 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Aufladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 14 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 15 ist ein partieller Querschnitt einer Entwickelwalze. Die Fig. 16 ist ein Diagramm, das einen Effekt der Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 17 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 18 ist ein Kennlinien-Diagramm, das die Ergebnisse eines Versuchs bei Verwendung der Entwickelvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 19 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Entladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 20 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Übertragungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 21 ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip der Übertragungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 22 ist ein Diagramm, das die Übertragungskennlinie eines Beispiels der Übertragungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 23 ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip einer Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 24 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 25 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 26 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines weiteren Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 27 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil noch eines weiteren Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 28 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels einer bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Entladungs- und Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 29 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil einer Entwickel- und Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 30 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Entwickel- und Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 31 (a) ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip der Aufladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 31 (b), (c) und (d) sind Diagramme, die das Funktionsprinzip der Aufladungsvorrichtung veranschaulichen. Die Fig. 32 (a) ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip einer Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes veranschaulicht. Die Fig. 32 (b), (c) und (d) sind Diagramme, die das Funktionsprinzip der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes veranschaulichen. Die Fig. 33 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes veranschaulicht. Die Fig. 34 (a) ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip einer Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung veranschaulicht. Die Fig. 34 (b), (c) und (d) sind Diagramme, die das Funktionsprinzip der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung veranschaulichen. Die Fig. 35 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels der bei dem elektrophotographischen Gerät verwendeten Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung veranschaulicht. Die Fig. 36 (a) ist ein Querschnitt, der das Funktionsprinzip der Aufladungsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 36 (b), (c) und (d) sind Diagramme, die das Funktionsprinzip der Kombination aus der Kontaktaufladungsvorrichtung und der Entwickelvorrichtung veranschaulichen. Die Fig. 37 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil eines Beispiels eines elektrophotographischen Gerätes ohne Reiniger, ohne Korona und ohne Aufladung veranschaulicht.
Die Fig. 10 ist ein Querschnitt, der ein allgemeines elektrophotographisches Gerät veranschaulicht. Um den Umfang der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 herum sind eine Aufladungsvorrichtung 53, eine Belichtungsvorrichtung 55, eine Entwickelvorrichtung 57, eine Übertragungsvorrichtung 59, eine Reinigungsvorrichtung 61, und eine Entladungsvorrichtung 63 angeordnet. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 ist auf ihrer vorderen Oberfläche mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 bedeckt. Die Entwickelvorrichtung 57 ist mit einer Entwickelwalze 67 versehen und ausgelegt, um einen Toner 65 aufzunehmen. Bei den Schritten zur gleichmäßigen Aufladung durch die Aufladungsvorrichtung 53, zur Belichtung durch die Belichtungsvorrichtung 55, und zur Entwicklung durch die Entwickelvorrichtung 57 wird ein mit dem Toner entwickeltes Bild auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 erzeugt. Dieses entwickelte Bild wird durch die Übertragungsvorrichtung 59 auf ein Übertragungsmaterial (Aufzeichnungspapier) 69 übertragen. Das entwickelte Bild auf dem Übertragungsmaterial 69 wird durch eine Fixiervorrichtung 71 fixiert. Während dieser Zeit wird die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11, die von dem entwickelten Bild befreit wurde, durch die Reinigungsvorrichtung 61 gereinigt, durch die Entladungsvorrichtung 63 von der restlichen elektrischen Ladung befreit, und wieder zur Erzeugung eines entwickelten Bildes eingesetzt.
Bei den folgenden Beispielen 3, 4, 13 und 17 (teilweise) werden erfindungsgemäße Entwickelvorrichtungen beschrieben. Bei den Beispielen 1, 2, 5-12, 14-16 und 17 (Rest) werden Hilfsvorrichtungen beschrieben, die zwar selbst die vorliegende Erfindung nicht verkörpern, aber in Verbindung mit erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtungen verwendet werden können, um einen elektrophotographischen Prozeß auszuführen.

(Beispiel 1) Aufladungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel einer Aufladungsvorrichtung beschrieben. Die Fig. 11 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil einer Aufladungsvorrichtung 73 veranschaulicht.
Die metallische Welle 9 hatte einen äußeren Durchmesser von 8 mm. Der Walzenkörper 23 bestand aus dem obenerwähnten Mikrozellen-Polyurethanschaumstoff von 20,5 mm äußerem Durchmesser. Die leitende Schicht 25 war ein nahtloser Schlauch, und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 hatte einen Volumenwiderstand von 10&sup7; Ω·cm.
Ein Elektrodenelement 75 aus einem 0,2 mm dicken Phosphorbronze-Blech wurde gegen die Oberfläche der leitenden Schicht 25 gepreßt, und durch Stromquellen-Mittel (nicht wiedergegeben) wurde über dieses Elektrodenelement 75 eine vorgegebene Spannung auf die leitende Schicht 25 gegeben. Ein Reinigungselement 77, das ausgelegt war, um die restlichen Tonerpartikel abzustreichen, die an der Oberfläche der leitenden Schicht 25 hafteten, wurde gegen die obenerwähnte Oberfläche gepreßt. Das Reinigungselement 77 bestand aus einem 10 mm breiten und 3 mm dicken Filzstreifen. Die metallische Welle 9 war in einem stationären Element (nicht wiedergegeben) drehbar gelagert. Unter Verwendung der Aufladungsvorrichtung 73 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 (aufzuladendes Element), die aus einem organischen photoleitenden Material bestand, wurde versuchsweise eine elektrische Aufladung ausgeführt, wobei die Kontaktbreite mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 auf 1 mm festgelegt wurde. Wenn bei einer Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 von 80 mm/s, und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 von 47 mm/s eine Spannung an das Elektrodenelement 75 angelegt wurde, ergab sich für die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 die in der Fig. 12 wiedergegebene Aufladungskennlinie. Das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 zeigte eine kleine Streuung, die innerhalb von 20 V lag.
Wenn die Vorrichtung betätigt wurde, während der Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 unter 0,3 mm gehalten wurde, ergab sich eine Aufladungsstreuung von mindestens 50 V, ein in praktischer Hinsicht unerwünschter Wert.
Wenn die Rotationsrichtung der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 umgekehrt wurde, und folglich die Richtung des gleitenden Kontakts dieser Schicht mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze umgekehrt wurde, wurden die gleichen Ergebnisse wie oben erhalten. Um bei diesem Vorgang wünschenswerte Ergebnisse zu erhalten, war es erforderlich, daß der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied 30 mm/s überstieg. Bei einem kleineren Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied wurde zwar eine Aufladung erreicht, aber das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht war unzulässig niedrig.
Wenn der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied auf 0 mm/s verringert wurde, nahm das Oberflächenpotential um ungefähr 30% ab. Obwohl diese Abnahme mit dem Material der leitenden Schicht 25 und dem Material der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 variierte, wurde eine konstante Abnahme erhalten, wenn der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied 30 mm/s überstieg.

(Beispiel 2) Aufladungsvorrichtung

Um die elastische, elektrisch leitende Walze 21 herzustellen, wurde der Walzenkörper 23 aus elektrisch leitendem Silikongummi mit einer Steifigkeit von 35 Grad und einem Volumenwiderstand von 10&sup4; Ω·cm, und die leitende Schicht 25 aus einem elektrisch leitenden Polyesterharz mit einem Volumenwiderstand von 10&sup7; Ω·cm verwirklicht.
Bei der Aufladungsvorrichtung 73 des vorliegenden Beispiels wurde diese elastische, elektrisch leitende Walze 21 verwendet.
Um eine versuchsweise Aufladung auszuführen, wurde über die metallische Welle 9 eine Vorspannung an diese elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegt. Dabei wurden ähnliche Ergebnisse wie bei dem Beispiel 1 erhalten. Während einer längeren Verwendungsdauer ergab sich bei der Aufladungsvorrichtung eine äußerst zufriedenstellende Aufladungskennlinie, ohne daß damit eine feste Haftung von Toner an der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 verbunden war.
Bei der Aufladung, die mit obenerwähnten elastischen, elektrisch leitenden Walze ausgeführt wurde, wurden ähnliche Ergebnisse wie bei dem Beispiel 1 erhalten, wobei die elastische, elektrisch leitende Walze 21 verwendet wurde, deren leitende Schicht 25 einen elektrischen Widerstand von 10&sup7; Ω·cm besaß. Die Vorrichtung wies eine zufriedenstellende Aufladungskennlinie auf, selbst während längerer Verwendung.
Wenn die elastische, elektrisch leitende Walze 21, deren leitende Schicht 25 einen elektrischen Widerstand von 10² Ω·cm besaß, verwendet wurde, war das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 praktisch ebensogroß wie das an die leitende Schicht 25 angelegte Potential. In diesem Fall war die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 kaum anfällig für Durchschläge und frei von Defekten, wie beispielsweise Pinholes.
Das elektrophotographische Gerät, bei dem die Aufladungsvorrichtung 73 verwendet wird, ist in der Fig. 13 wiedergegeben.

(Beispiel 3) Entwickelvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung beschrieben. Die Fig. 14 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil einer Entwickelvorrichtung 79 veranschaulicht.
Als Entwickelwalze (Tonerträger) wurde die elastische, elektrisch leitende Walze 21 verwendet. Die elastische, elektrisch leitende Walze 21 hatte eine Elastomerschicht 23 und eine leitende Schicht 25, die nacheinander von innen nach außen auf dem Umfang einer metallischen Welle 9 von 8 mm äußerem Durchmesser angebracht waren. Sie war ausgelegt, um entgegengesetzt zu dem Uhrzeigersinn zu rotieren. Die Elastomerschicht 23 bestand aus NBR-Gummi, der eine Steifigkeit von 28 bis 38 Grad besaß, gemessen mit einem Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in JIS K-6301, und einen äußeren Durchmesser von 20 mm aufwies. Bei dem NBR-Gummi wurde anstelle des herkömmlichen Weichmachers ein nichtwanderndes Öl verwendet, um zu verhindern, daß eine Reaktion mit dem Toner 65 oder der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 hervorgerufen wurde.
Um die leitende Schicht 25 herzustellen, wurde ein Beschichtungsmaterial nach der Tauchmethode oder der Sprühmethode auf die Oberfläche derelastischen, elektrostatischen Schicht 23 und die Oberfläche von einem Teil der metallischen Welle 9 aufgebracht, wie dies in der Fig. 15 veranschaulicht ist, wobei dieses Beschichtungsmaterial durch Dispergieren eines feinen, elektrisch leitenden Kohlepulvers in einem Polyurethanelastomer hergestellt wurde und folglich mit einer verschieden guten Leitfähigkeit, das heißt, von 1 · 10³ Ω·cm, 6 · 10&sup6; Ω·cm, und 3 · 10&sup8; Ω·cm versehen wurde. Die Dicke der leitenden Schicht 25 lag in dem Bereich von 50 bis 200 um.
Aus einem Phosphorbronze-Blech von 0,2 mm Dicke wurde ein Tonerschichtbildungselement 81 hergestellt, dessen vorderes Ende bei einem Krümmungsradius von 2 mm halbkreisförmig gebogen wurde. Ein Teil des gebogenen Endes dieses Tonerschichtbildungselements 81 wurde mit einem vorgegebenen Druck gegen die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gepreßt.
Die Rückgewinnungsklinge 83 verhindert, daß der in dem Tonerbehälter 87 enthaltene nichtmagnetische Einkomponenten-Toner 65 aus der Entwickelvorrichtung herausgestreut wird, und bewirkt gleichzeitig, daß der an der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze haftende, restliche Toner innerhalb des Tonerbehälters 87 zurückgewonnen wird, ohne daß er unterwegs verstreut wird. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde eine auf einem Schwammgummi fest angebrachte Polyurethangummifolie von 0,5 mm Dicke als Rückgewinnungsklinge 83 verwendet. Diese Polyurethangummifolie, außer bei der Oberfläche (Hauptoberfläche) in dem Endteil, leicht gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt, wie dies in dem Schema veranschaulicht ist. Die Tonerzuführungswalze 85 wurde aus weichem Polyurethanschaumstoff mit einer Dichte von 75 kg/m³ und einer Schaumzellenzahl von 80/25 mm hergestellt. Die Kontakttiefe der Tonerzuführungswalze 85 relativ zu der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wurde auf 0,5 mm, und ihre Umfangsgeschwindigkeit auf die Hälfte der Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 festgelegt. Wenn das Tonerschichtbildungselement 81 bei einem linearen Druck von 80 g/cm gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt wurde, und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 94 mm/sec rotierte, wurde auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 eine gleichmäßige, dünne Tonerschicht mit einer Flächendichte von 0,5 mg/cm² gebildet. Wenn diese dünne Tonerschicht mit Luft angesaugt wurde und in einen Faradayschen Käfig gegeben wurde, wurde dieser Faradaysche Käfig auf ein Potential von -9,0 uC/g aufgeladen. Der dabei verwendete Toner war ein sich negativ aufladender, isolierender, schwarzer Toner, der durch Dispergieren von Ruß in einem Polyesterharz erhalten wurde. Die Aufladung des Toners erfolgte hauptsächlich durch Reibung mit dem Tonerschichtbildungselement 81.
Bei dem vorliegenden Beispiel wurde die obenerwähnte Entwickelvorrichtung bei dem sogenannten Laserstrahldrucker verwendet, der ausgelegt ist, um ein latentes Bild auf der Oberfläche eines organischen, photoleitenden Materials zu erzeugen, wozu die Oberfläche negativ aufgeladen wird und mit einem vorgegebenen Bild belichtet wird, und um dann das latente Bild durch Behandlung nach der Umkehrentwicklungsmethode in ein sichtbares Bild umzuwandeln.
Von den obenerwähnten drei Arten von elektrisch leitendem Beschichtungsmaterial wurde zunächst das Material mit einem elektrischen Widerstand von 1 · 10³ Ω·cm entsprechend dem in der Fig. 15 wiedergegebenen Muster auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21 aufgebracht. Die mit dieser Walze 21 entwickelten Bilder wurden analysiert, um den Zusammenhang zwischen verschiedenen Parametern und den erzeugten Bildern herauszufinden. Hier wird die Größe des elektrischen Widerstandes R zwischen der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und dem Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 festgelegt. Die elastische, elektrisch leitende Walze 21 und ein Aluminiumzylinder von 30 mm äußerem Durchmesser werden parallel angeordnet und so gegeneinander gepreßt, daß eine Kontaktbreite von 3 mm erzeugt wird. Zwischen dem Aluminiumzylinder und der metallischen Welle der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wird ein Potential unterschied von 10 V eingestellt, und der dann dazwischen fließende elektrische Strom I (Ω) wird gemessen. Die Größe des elektrischen Widerstandes zwischen der metallischen Welle 9 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der Oberfläche wird nach der folgenden Formel berechnet:
R&sub2; = 10/I [Ω]
Dann wird der Schutzwiderstand 17 mit dem Wert R&sub1; verwendet. Der obenerwähnte elektrische Widerstand R ergibt sich dann aus der folgenden Formel:
R = R&sub1; + R&sub2; [Ω]
Der Schutzwiderstand R&sub1; hat die nachstehende Funktion. Die Ergebnisse des Entwicklungsvorgangs werden in den meisten Fällen in dem Maße besser, wie der elektrische Widerstand R&sub2; der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 abnimmt. Wenn der Entwicklungsvorgang mit einem elektrophotographischen Gerät wiederholt wird, das eine elastische, elektrisch leitende Walze 21 mit R&sub2; = 10³ Ω aufweist, die ohne den Schutzwiderstand 17 an die Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 angeschlossen ist, kommt es manchmal vor, daß in dem Untergrund eines erzeugten Bildes schwarze Flecke gebildet werden, oder in dem einheitlichen Teil des Bildes weiße Streifen auftreten. Dieser Nachteil ist auf das sogenannte Vorspannungsleck zurückzuführen. Infolge von Pinholes, die während der Aufbringung der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 entstehen, und der Defekte, die danach durch mechanische Einwirkungen auf die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 hervorgerufen werden, fließt ein hoher Strom von der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11, wobei durch die dabei erzeugte Joulesche Wärme verbrannte Stellen in der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 hervorgerufen werden. Diese verbrannten Stellen werden als die obenerwähnten schwarzen Flecke sichtbar. Wenn der Schutzwiderstand 17, dessen Wert in dem Bereich von 1 · 10&sup5; bis 1 · 10&sup8; Ω, vorzugsweise 1 · 10&sup6; bis 1 · 10&sup7; Ω liegt, bei dem obenerwähnten elektrophotographischen Gerät verwendet wird, werden bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 keine verbrannten Flecke hervorgerufen, da der Leckstrom vermindert wird. Der Schutzwiderstand 17 ist also äußerst wirksam bei der Verhinderung von schwarzen Flecken und weißen Streifen. Der Schutzwiderstand 17 hat bei dem Gerät natürlich keine Wirkung, wenn der Widerstand R&sub2; der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 in dem Bereich von 1 · 10- bis 1 · 108 !2, vorzugsweise 1 · 10&sup6; bis 1 · 10&sup7; Ω liegt. Es ist nicht leicht, den Widerstand der elastischen, elektrisch leitenden Walze nach dem Aufbringungsschritt auf diesen obenerwähnten niedrigen Bereich zu begrenzen. Vom praktischen Gesichtspunkt aus ist es daher wirtschaftlicher, den Widerstand der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 so weit wie möglich zu verringern und den Schutzwiderstand 17 zu verwenden.
Als Widerstand R&sub2; der elastischen, elektrisch leitenden Walze, die unter Verwendung eines Beschichtungsmaterials mit einem elektrischen Widerstand von 1 · 10³ Ω·cm hergestellt wurde, wurde experimentell ein Wert von 7 · 10³ Ω bestimmt. Wenn bei in das Gerät eingebautem Schutzwiderstand 17 mit einem Wert von 1 · 10 &sup7; Ω, und einer Ausgangsspannung Vb der Entwickelvorspannungs-Stromquelle 15 von -200 V, einem Untergrundpotential Vo des latenten Bildes von -500 V, einem Potential VL des Bildteils (belichteten Teils) des latenten Bildes von ω50 V, und einer Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 von 2,0 mm eine Umkehrentwicklung ausgeführt wurde, wurde ein scharfes entwickeltes Bild mit gleichmäßiger und hoher Schwärzung erhalten, das kein Anzeichen von Grundschleierbildung aufwies. Um den Zusammenhang zwischen der Größe des Widerstandes R und der Bildqualität zu bestimmen, wurde die Größe R&sub1; des Schutzwiderstandes verändert, und die Veränderung der wirksamen Entwickelvorspannung Ve oder das Potential auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gemessen. Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Beziehung R&sub1; » R&sub2; ist es zulässig, das Potential bei dem auf der Seite der elastischen, elektrisch leitenden Walze gelegenen Anschluß des Schutzwiderstandes 17 zu messen, und das Ergebnis dieser Messung als die wirksame Entwickelvorspannung Ve anzugeben. Die Ergebnisse sind in der Fig. 16 wiedergegeben. Aus der Kurve mit den schwarzen Kreisen, die die während der Entwicklung einer vollständig schwarzen Fläche erhaltene, wirksame Entwickelvorspannung Ve wiedergibt, ist ersichtlich, daß diese Spannung bei einem Widerstand R (= R&sub1;) von 1 · 10&sup6; gleich -200 V betrug, wobei dieser Wert genau gleich der Ausgangsspannung der Stromquelle war, und bei einem Widerstand von 1 · 10&sup9; Ω auf -80 V abfiel. In dem Fall des vollständig weißen Untergrundes wurde die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 wie erwartet von dem Oberflächenpotential befreit, und es wurde ein elektrischer Strom in der entgegengesetzten Richtung wie bei der Entwicklung einer vollständig schwarzen Fläche beobachtet. Der Wert von Ve betrug -200 V bei 1 · 10&sup6; Ω, und -450 V bei 1 · 10&sup9; Ω. Bei einer Durchsicht der Testergebnisse hinsichtlich des Zusammenhangs mit der Bildqualität ergab sich, daß die Bildschwärzung nicht größer als 1,20 war, wenn Ve kleiner als 100 V war, und daß eine deutlich sichtbare Grundschleierbildung auftrat, wenn Ve größer als 400 V war. Eine sichere Schlußfolgerung ist daher, daß die Größe der Veränderung bei der wirksamen Entwickelvorspannung infolge des Entwickelstroms in dem Fall der Entwicklung der schwarzen, einheitlichen Fläche nicht mehr als 100 V, vorzugsweise nicht mehr als 50 V, oder in dem Fall des vollständig weißen Untergrundes nicht mehr als 200 V, vorzugsweise nicht mehr als 100 V betragen sollte.
Mit den drei Arten von Beschichtungsmaterial, die eine elektrische Leitfähigkeit von 1 · 10³ Ω·cm, 6 · 10&sup6; Ω·cm bzw. 3 · 10&sup8; Ω·cm aufwiesen, wurden drei elastische, elektrisch leitende Walzen 21 hergestellt, die danach getestet wurden, um den Zusammenhang zwischen der Größe des Widerstandes R und der Bildqualität zu bestimmen. Nach der oben beschriebenen Methode wurden für den Widerstand dieser elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 die Werte 7 · 10³ Ω, 2 · 10&sup7; Ω, bzw. 1 · 10¹&sup0; Ω erhalten. Wenn die Entwicklung ohne den Schutzwiderstand 17 ausgeführt wurde, ergaben die Walzen mit 7 · 10³ Ω und 2 · 10&sup7; Ω Bilder von guter Qualität, während die Walze mit 1 · 10¹&sup0; Ω bei dem vollständig schwarzen, einheitlichen Teil ein Bild mit einer niedrigen Schwärzung von 1,1 ergab, und bei dem vollständig weißen Untergrund ein deutlich sichtbares Anzeichen von Grundschleierbildung aufwies. Diese Ergebnisse stimmen mit den in der Fig. 16 wiedergegebenen Testergebnissen überein. Eine sichere Schlußfolgerung ist daher, daß eine Veränderung der Größe des Widerstandes R&sub2; der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gleichbedeutend mit einer Veränderung des Schutzwiderstandes R&sub1; ist.
Danach wurden die Auswirkungen anderer Faktoren (v, l, in und q) untersucht. Bei dem obenerwähnten Versuch, bei dem die Bedingungen v = 94 mm/sec, l = 200 mm, m = 0,5 mg/cm², und q = -9,0 uC/g vorgegeben waren, wurde zunächst die verfügbare Länge l auf 20 mm, das heißt, 1/10 des vorherigen Wertes verringert, um die Auswirkung auf die Bildqualität zu überprüfen. Wenn die Entwicklung einer vollständig schwarzen, einheitlichen Fläche unter den Bedingungen R&sub1; = 10&sup9; Ω und R&sub2; = 7 · 10³ Ω ausgeführt wurde, wurde festgestellt, daß die wirksame Entwickelvorspannung Ve -188 V betrug, und der Potentialabfall an dem Widerstand R 12 V betrug. Diese Werte entsprechen genau 1/10 der bei l = 200 mm erhaltenen Werte, was darauf hinweist, daß der Entwickelstrom genau auf 1/10 der ursprünglichen Stärke abnimmt. Das erzeugte Bild war von guter Qualität, und wies kein erkennbares Anzeichen von Grundschleierbildung, einer Abnahme der Schwärzung, oder einer Abnahme des Auflösungsvermögens auf. Diese Ergebnisse stützen die Schlußfolgerung, daß die Bildqualität nicht ausschließlich durch die Größe des Widerstandes R der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 festgelegt wird, sondern auch von den verschiedenen Faktoren beeinflußt wird, die die Größe des Entwickelstroms bestimmen, wobei der Wert von q vlmR bei der Entwicklung der vollständig schwarzen, einheitlichen Fläche nicht mehr als 100 V, und der Wert von IR bei der Entwicklung des vollständig weißen Untergrundes nicht mehr als 200 V betragen sollte.
Wenn der gleiche Versuch unter veränderten Bedingungen, nämlich V = 40 mm/sec, m = 1,2 mg/cm², und q = -21,0 uC/g ausgeführt wurde, wurden Daten erhalten, die die Schlußfolgerung stützen, daß der Entwicklungsvorgang zufriedenstellend ausgeführt wird, wenn die wesentlichen Bedingungen dieser Erfindung, das heißt, q vlmR ≤ 100 und IR ≤ 200 erfüllt werden.

(Beispiel 4) Entwickelvorrichtung

Nun wird noch ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Entwickelvorrichtung beschrieben. Die Fig. 17 ist ein Querschnitt, der den wesentlichen Teil einer Entwickelvorrichtung 89 veranschaulicht.
Die elastische, elektrisch leitende Walze 21, die als Entwickelwalze (Tonerträger) für diese Entwickelvorrichtung 89 verwendet wurde, bestand aus Schwammgummi, und die leitende Schicht 25 bestand aus einer Harzschicht mit einem darin dispergierten, elektrisch leitenden Kohlepulver. Der Widerstand der leitenden Schicht 25 betrug 10² Ω·cm.
Die elastische, elektrisch leitende Walze 21 wurde entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn rotieren gelassen. Aus Phosphorbronze-Blech von 0,2 mm Dicke wurde eine Tonerschichtbildungsklinge 91 hergestellt und so angeordnet, daß ihr freies Ende leicht gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt wurde. Über den Schutzwiderstand 17 von 10 MΩ wurde eine Gleichspannungsquelle 15 mit dieser Klinge 91 verbunden, um der leitenden Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 eine Vorspannung zuzuführen. Nach der bei dem Beispiel 3 angegebenen Methode wurde als Größe des Widerstandes zwischen der Gleichspannungsquelle 15 und der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze ein Wert von 1,0 · 10&sup7; Ω bestimmt.
Zusätzlich zu der obenerwähnten Klinge 91 wurden das Dichtungselement 83 zur Verhinderung von Tonerverlusten, die Tonerzuführungswalze 85, und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 in Kontakt mit der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gehalten.
Das Dichtungselement 83 verhindert, daß der in dem Tonerbehälter 87 enthaltene Toner 65 herausgestreut wird, und bewirkt gleichzeitig, daß der nach der Entwicklung auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 zurückbleibende Toner innerhalb des Tonerbehälters 87 zurückgewonnen wird, ohne daß er unterwegs verstreut wird. Um das in diesem Fall verwendete Dichtungselement zu erhalten, wurde eine Polyurethangummifolie von 0,5 mm Dicke auf dem Schwammgummi fest angebracht.
Die Tonerzuführungswalze 85 wurde aus einem weichen Polyurethanschaumstoff hergestellt. Bei der Kontaktstelle mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 rotierte diese Tonerzuführungswalze 85 in der entgegengesetzten Richtung wie die elastische, elektrisch leitende Walze 21. Wenn wie bei dem vorliegenden Beispiel der nichtmagnetische Einkomponenten-Toner verwendet wird, wird die Kraft, die bewirkt, daß die Tonerpartikel an der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 haften, nur durch die enantiomorphe Kraft begrenzt, und eine Fernwirkkraft, die der auf den magnetischen Toner wirkenden, magnetischen Kraft entspricht, ist nicht vorhanden. Unmittelbar nach dem quantitativen Verbrauch des Toners 65, beispielsweise für die Entwicklung eines einheitlichen Bildes, ist daher die Zuführung des Toners 65 zu der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nicht ausreichend, und dann weisen die danach erzeugten Bilder manchmal das sogenannte Geisterphänomen auf. Die Tonerzuführungswalze 85 ist auf ihrer Oberfläche mit zahlreichen Schaumstoffzellen versehen, die sich dazu eignen, die Zuführung eines großen Volumens des Toners 65 bis zu der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 sicherzustellen. Das Oberflächenverhalten der Tonerzuführungswalze 85 ist also äußerst wirksam bei der Unterdrückung des obenerwähnten Geisterphänomens.
Bei dem vorliegenden Beispiel wird die obenerwähnte Entwickelvorrichtung 89 bei dem sogenannten Laserstrahldrucker verwendet, bei dem zur Erzeugung eines latenten Bildes ein Laserstrahl auf die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 gerichtet wird. Natürlich kann diese Entwickelvorrichtung bei dem sogenannten Kopiergerät verwendet werden, dessen Funktionsprinzip darauf beruht, daß das von dem Original reflektierte Licht auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 fokussiert wird.
Obwohl die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 in diesem Fall als ein sich negativ aufladendes, organisches photoleitendes Material bezeichnet wird, kann sie aus einem Material vom Typ Selen oder amorphes Silizium bestehen.
Wenn die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 durch die wohlbekannte Koronaaufladung gleichmäßig auf ein Oberflächenpotential von -550 V aufgeladen wurde, und dann durch einen Laserstrahl belichtet wurde, wurde ein elektrostatisches latentes Bild mit einem Potential von -50 V in dem Bildteil (belichteten Teil), und ein Potential von -550 V in dem bildfreien Teil erhalten. Danach wurde die obenerwähnte Entwickelvorrichtung 89 betätigt, um die Umkehrentwicklung auszuführen.
Die Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 betrug ungefähr 3 mm, und die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug 188 mm/sec (4,0 Mal die Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13).
Die verfügbare Länge der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug 20 cm.
Der Tonerbehälter 87 enthielt einen schwarzen, nichtmagnetischen Einkomponenten-Toner 65 aus dem sich negativ aufladenden Polyesterharz. Infolge der Rotation der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wurde eine gleichmäßige, dünne Tonerschicht auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gebildet. Während die Tonerpartikel unter der angepreßten Klinge 91 hindurchbewegt wurden, wurden sie durch die Reibung zwischen der Klinge 91 und der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 negativ aufgeladen. Wenn der lineare Druck der Klinge 91 auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21, das heißt, der Quotient (Gesamtdruck)/(Länge des freien Endes der Klinge) auf 20 g/cm eingestellt wurde, betrug die pro Einheitsfläche der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 aufgebrachte Tonermenge 0,5 mg/cm², und die Stärke der Toneraufladung -8 uC/g. Um in diesem Fall die Menge des aufgebrachten Toners zu bestimmen, wurde der an der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 haftende Toner in einem Faradayschen Käfig pneumatisch gesammelt, die Größe des Potentials Q und die Menge M des gesammelten Toners gemessen, und der Quotient Q/M berechnet. Der elektrische Widerstand zwischen der Klinge 91 und der leitenden Schicht 25 auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug ungefähr 1 · 10³ Ω, und zwar, wenn die elastische, elektrisch leitende Walze 21 rotierte, und wenn sie stillstand. Diese Tatsache schließt ein, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Rand der Klinge 91 und der leitenden Schicht 25 auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 trotz der dünnen Tonerschicht zwischen der Klinge 91 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 vergleichsweise zufriedenstellend war, wobei die Anlegung einer Spannung an die Klinge 91 eine praktisch gleiche Vorspannung der elastischen, elektrisch leitenden Walze zur Folge hatte.
Bei dem vorliegenden Beispiel wurde q m ≤ 100/vlR erreicht.
Wenn die Umkehrentwicklung des latenten Bildes unter den obenerwähnten Bedingungen durch Anlegen einer Entwickelvorspannung von -250 V an die Klinge 91 ausgeführt wurde, wurde ein scharfes entwickeltes Bild mit einer Bildschwärzung von mindestens 1,3 erhalten, das überhaupt kein Anzeichen von Schleierbildung aufwies.
Danach wurden die folgenden verschiedenen Versuche ausgeführt, um die optimalen Bereiche für die Entwickelbedingungen zu bestimmen.
Zunächst wurde der Zusammenhang zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der Bildqualität bestimmt durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 innerhalb des Bereichs von 16 bis 423 mm/sec, das heißt, von 1/3 der Umfangsgeschwindigkeit bis zu der 9fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 unter der 1,0fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 lag, war die Menge des dem latenten Bild zugeführten Toners nicht ausreichend, und hatte das erzeugte Bild eine ungenügende Schwärzung, weil die Geschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 kleiner als die Geschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 war.
Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze in dem Bereich von der 1,0- bis zu der 1,5fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 lag, waren die Gleichmäßigkeit und die Schärfe des Bildes nicht voll zufriedenstellend, und war das erzeugte Bild von ungenügender Qualität, weil der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 zu gering war. Außerdem lag die Schwärzung des Bildes eher auf der ungenügenden Seite. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 über der 7fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 lag, hatte das erzeugte Bild eine genügende Schwärzung, aber wies Anzeichen von Schleierbildung und Verwischung auf. Es wird angenommen, daß diese Defekte die Folge der Verstreuung des Toners infolge der durch die Rotation der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 erzeugten Zentrifugalkraft, und der übermäßigen Beförderung von Toner nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 sind. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 in dem Bereich von der 1,5- bis 7,0fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 lag, wurden Bilder von sehr guter Qualität erhalten.
Die Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde innerhalb des Bereichs von 0 bis 12 mm verändert. Wenn die Kontaktbreite in dem Bereich von 0 bis 0,3 mm lag, wiesen die erzeugten Bilder keine Gleichmäßigkeit und eine mangelhafte Schärfe auf. Wenn die Kontaktbreite über 6 mm lag, wiesen die erzeugten Bilder Anzeichen von Schleierbildung und Verwischung auf. Bilder von guter Qualität wurden erhalten, wenn die Kontaktbreite in dem Bereich von 0,3 bis 6 mm lag. Wenn der äußere Durchmesser der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 20 mm bzw. 60 mm war, betrug der dem Kontaktbreiten-Bereich entsprechende Kontakttiefen-Bereich 0,1 bis 2,0 mm.
Insgesamt wurden vier Arten von elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 versuchsweise hergestellt, wobei bei drei Arten Walzenkörper 23 mit einer Steifigkeit von 12, 120 bzw. 220 verwendet wurden, und eine Art aus Silikongummi hergestellt wurde. Die mit den vier Arten von elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 erzeugten Bilder wurden bezüglich einer Veränderung der Qualität beurteilt, mit dem Kontaktdruck zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 als Parameter. Dabei wurde der Kontaktdruck berechnet als (gesamter Druck der Walze auf die Trommel)/(Kontaktfläche). Obwohl die Qualität der Entwicklung zunahm, wenn der Kontaktdruck verringert wurde, zeigten die erzeugten Bilder kein Anzeichen eines Defektes, wenn der Kontaktdruck nicht über 1 kg/cm² lag. Wenn der Kontaktdruck 1 kg/cm² überstieg, wiesen die erzeugten Bilder ein deutlich sichtbares Anzeichen von Schleierbildung und Verwischung auf, und ihre Bildteile ließen gelegentlich eine mangelnde Gleichmäßigkeit der Schwärzung erkennen.
Im Zusammenhang mit der Qualität des Bildes wurde die Oberflächenrauhigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 untersucht. Um die leitende Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 zu verwirklichen, wurde eine Beschichtung aus einem Polyesterharz mit darin dispergiertem, elektrisch leitendem Kohlenstoff auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21 aufgebracht. Die Oberflächenrauhigkeit der so gebildeten Beschichtung betrug 0,1 um. Insgesamt fünf Arten von elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 wurden versuchsweise hergestellt, wobei bei vier Arten durch Sandstrahlen der Oberfläche ein Rauhigkeit von 0,5 um, 3,0 um, 5,2 um bzw. 9,3 um verwirklicht wurde, und eine Art der elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 keiner Sandstrahlbehandlung unterworfen wurde.
Die Ergebnisse des Tests wurden durch Vergleich analysiert. Die elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 mit 5,2 um und 9,3 um Oberflächenrauhigkeit ergaben Bilder, bei denen es an Schärfe mangelte, und die dazu neigten, ein Anzeichen von Schleierbildung zu zeigen. Die Walzen mit nicht mehr als 3,0 um Oberflächenrauhigkeit ergaben Bilder, die hinsichtlich der Schärfe, der Schwärzung und der Schleierbildungsfreiheit stets annehmbar waren. Dieser Einfluß der Oberflächenrauhigkeit kann auf logische Weise-durch die Annahme erklärt werden, daß die Dicke der Tonerschicht und die Menge des ungeladenen Toners zunimmt, wenn die Oberflächenrauhigkeit größer wird, und daß die zwischen dem Toner und der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 erzeugte Reibungskraft so groß ist, daß die Umwälzbewegung und die Gleitbewegung der Tonerpartikel bei der Entwicklungsposition begrenzt wird. Die Oberflächenrauhigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 sollte nicht größer als 3,0 um sein.
Die Fig. 18 ist ein Diagramm, das Kennlinien wiedergibt, die die Ergebnisse der Entwicklung bei dem vorliegenden Beispiel darstellen, mit dem Potential unterschied zwischen der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und dem elektrostatischen latenten Bild als Parameter. Eines der herausragenden Merkmale dieser Erfindung ist die Tatsache, daß selbst dann eine zufriedenstellende Entwicklung erhalten wird, wenn der Potential unterschied zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 klein ist, weil die Entwickelelektrode sehr dicht an das elektrostatische latente Bild angenähert wird, das heißt, die Tatsache, daß die Entwicklung bei einem niedrigen Potential erfolgt. Die Testergebnisse der Fig. 18 veranschaulichen dieses Merkmal sehr gut. Es ist klar ersichtlich, daß die Entwicklung zufriedenstellend abläuft und Bilder mit einer Schwärzung von mindestens 1,2 erhalten werden, wenn der absolute Wert des Potentialunterschiedes zwischen der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und dem Bildteil des elektrostatischen latenten Bildes nicht kleiner als 100 V und nicht größer als 600 V ist. Der Ausdruck "Bildschwärzung", wie er hier benutzt wird, bezieht sich auf den numerischen Wert, der erhalten wird, wenn das Tonerbild, das auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 erzeugt wurde, nach der wohlbekannten Korona-Übertragungsmethode auf das unbeschichtete Papier übertragen wird, das übertragene Tonerbild auf dem unbeschichteten Papier thermisch fixiert wird, und die Schwärzung des fixierten Tonerbildes gemessen wird. Aus den in demselben Diagramm wiedergegebenen Ergebnissen der Schleierbildungsmessung ist außerdem ersichtlich, daß der Prozentsatz der Schleierbildung unter 1% gehalten wird, wenn der absolute Wert des Potentialunterschiedes zwischen dem bildfreien Teil und der elektrisch leitenden Walze 21 nicht kleiner als 50 V ist. Der Ausdruck "Schleierbildung (BG)", wie er in dem Diagramm verwendet wird, ist definiert durch die Formel:
BG = R&sub0; - R
wobei R&sub0; das optische Reflexionsvermögen des unbeschichteten Papiers vor der Übertragung des Tonerbildes, und R das optische Reflexionsvermögen des bildfreien Teils des übertragenen und fixierten Bildes bedeutet. Dieser Wert der Schleierbildung wurde als Kriterium für die Beurteilung der Schleierbildung benutzt, unter der Annahme, daß ein BG-Wert von nicht mehr als 1% praktisch keine Schleierbildung bedeutet.
Bei der Beschreibung der vorhergehenden Beispiele wurde zugrunde gelegt, daß die Umkehrentwicklung durch Kombination der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 vom sich negativ aufladenden Typ mit dem Toner vom sich negativ aufladenden Typ erfolgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Kombination begrenzt.
Als Tonerschichtbildungsmittel wurde das elastische metallische Blech als Beispiel erwähnt. Eine geeignete dünne Tonerschicht kann auch gebildet werden, wenn ein steifes Element aus Metall oder Harz gegen die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gepreßt wird.
Der Walzenkörper 23 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 kann auch aus Schaumstoffmaterial, wie beispielsweise Schwammschaumstoff, oder Gummimaterial, wie beispielsweise Silikongummi oder Neoprengummi hergestellt werden.
Die Entwickelvorspannung wird bei den vorhergehenden Beispielen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 über die metallische Klinge 91 zugeführt. Wahlweise kann diese Zuführung der Entwickelvorspannung dadurch verwirklicht werden, daß dem Walzenkörper 23 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 eine elektrische Leitfähigkeit gegeben wird, und die Entwickelvorspannung über die metallische Welle 9 und den Walzenkörper 23 bis zu der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 zugeführt wird.

(Beispiel 5) Entladungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der Entladungsvorrichtung beschrieben.
Zur Umwandlung der Aufladungsvorrichtung in die Entladungsvorrichtung genügt es, die an die leitende Schicht 25 angelegte Spannung bis auf das zu übertragende Potential zu ändern. Die Bauweise der Entladungsvorrichtung kann identisch mit derjenigen der Aufladungsvorrichtung sein.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist die Entladungsvorrichtung 93 identisch mit der Aufladungsvorrichtung 73 von Beispiel 1 und Beispiel 2, wobei jedoch das Potential der leitenden Schicht 25 bis auf das gewünschte Niveau (normalerweise 0 V) geändert wurde.
Wenn in dem vorliegenden Fall die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 mit einer S-Aufladungsvorrichtung auf -800 V aufgeladen wurde, und dann mit der bei dem Beispiel 1 und dem Beispiel 2 beschriebenen Aufladungsvorrichtung 73 von ihrem Potential befreit wurde, wobei die Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21, sowie deren Umfangsgeschwindigkeiten, und der Widerstand der leitenden Schicht 25 wie bei der Aufladungsvorrichtung 73 vorgegeben waren, und die leitende Schicht 25 in einem geerdeten Zustand gehalten wurde, dann lag das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 nach der Entladung stets in dem Bereich von -30 V bis -80 V. Wenn der Versuch wiederholt wurde, wobei jedoch die an die leitende Schicht 25 angelegte Spannung auf -200 V geändert wurde, betrug die Spannung nach der Entladung -200 V, wobei die Schwankung nicht größer als 20 V war. Wenn der Versuch wiederholt wurde, wobei jedoch die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Mylar, anstatt aus einem lichtempfindlichen Material bestand, wurden im wesentlichen die gleichen Entladungsergebnisse wie oben erhalten. Die Reibungselektrizität des Materials hatte einen mehr oder weniger großen Einfluß auf die Testergebnisse. Eine genügende Entladung wurde jedoch erreicht, wenn die Reibungselektrizität des Materials der leitenden Schicht 25 unterdrückt wurde, oder wenn das Material speziell ausgewählt wurde.
Ein elektrophotographisches Gerät, bei dem die Entladungsvorrichtung 93 verwendet wird, ist in der Fig. 19 veranschaulicht.

(Beispiel 6) Übertragungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der Übertragungsvorrichtung beschrieben.
Die Fig. 20 veranschaulicht diese Übertragungsvorrichtung 95, wie sie bei dem elektrophotographischen Gerät verwendet wird. Sie war mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 als Bildträger versehen und ausgelegt, um ein Tonerbild (entwickeltes Bild) auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 zu erzeugen, und zu bewirken, daß dieses Tonerbild nach dem Übertragungsmaterial (Aufzeichnungspapier) 69 übertragen wird, das zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 (Übertragungswalze) und der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 festgehalten wurde. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 war auf ihrer Oberfläche mit beispielsweise einer photoleitenden Selenschicht versehen. Infolge der oben beschriebenen Bauweise wurde das entwickelte Tonerbild, das zuvor auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 durch die Schritte gleichmäßige Aufladung durch die Aufladungsvorrichtung 53, Belichtung durch die Belichtungsvorrichtung 55, und Entwicklung durch die den Toner 65 aufnehmende Entwickelvorrichtung 57 erzeugt wurde, auf das Übertragungsmaterial 69 übertragen, das zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 angeordnet war.
Die Fig. 21 ist ein Diagramm, das das Funktionsprinzip der Übertragungsvorrichtung bei dem vorliegenden Beispiel veranschaulicht. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel wies auf ihrer Oberfläche das entwickelte Tonerbild auf. Die Gegenelektrode auf der vorderen Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 war geerdet. Der das entwickelte Bild bildende Toner war negativ aufgeladen. Das Aufzeichnungspapier 69 wurde zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 festgehalten. An die leitende Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wurde eine positive Spannung angelegt. Wenn die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 in dem obenerwähnten Zustand in Rotation versetzt wurden und das Aufzeichnungspapier derart weiterbefördert wurde, daß eine Verschiebung des Aufzeichnungspapiers relativ zu der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 verhindert wurde, wurde das entwickelte Tonerbild auf das Aufzeichnungspapier 69 übertragen.
Die bei dem vorliegenden Beispiel zu verwendende, elastische, elektrisch leitende Walze 21 sollte so ausgelegt sein, daß ihr Kontaktdruck auf die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 nur wenig variiert, selbst wenn ihre Kontaktbreite mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 nennenswert variiert, und daß ihr Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 sicher aufrechterhalten wird, selbst wenn der Kontaktdruck nicht mehr als 300 g/cm² beträgt.
Die bei der Übertragungsvorrichtung 95 verwendete, elastische, elektrisch leitende Walze 21 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 20 beschrieben. Ein aus einem Phosphorbronze-Blech gebildetes Elektrodenelement 97 wurde gegen die leitende Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gedrückt, wobei durch das Stromquellen-Mittel (nicht wiedergegeben) eine vorgegebene Spannung an das Elektrodenelement angelegt wurde. Ein Reinigungselement 99, das ausgelegt war, um das Papierpulver und den an der Oberfläche der leitenden Schicht haftenden Toner abzuwischen, wurde gegen die Oberfläche der leitenden Schicht 25 gepreßt.
Das Reinigungselement 99 war aus Filz gebildet. Der äußere Durchmesser der metallischen Welle 9 betrug 8 mm. Der Walzenkörper 23 kann aus einem weichen Material wie beispielsweise Gummi bestehen. Bei dem vorliegenden Beispiel bestand er aus einem weichen Polyurethanschaumstoff vom Estertyp mit einer mittleren Zellenzahl von 35 Zellen pro 25 mm und einer Dichte von 31 kg/m³ gebildet. Der weiche Polyurethanschaumstoff vom Estertyp hatte einen äußeren Durchmesser von 20,5 mm. Als leitende Schicht 25 wurde ein nahtloser Polyesterschlauch von 20 mm innerem Durchmesser verwendet. Der spezifische elektrische Widerstand dieser leitenden Schicht 25 betrug 10&sup7; Ω·cm. Die Dicke der leitenden Schicht 25 betrug 70 um, und die Dicke des Walzenkörpers betrug 6,25 mm.
Die Übertragungsvorrichtung. 95, bei der die wie oben beschrieben gebaute, elastische, elektrisch leitende Walze 21 verwendet wurde, wurde betätigt, um den Zusammenhang zu ermitteln zwischen der Kontaktbreite und dem Druck, mit dem die elastische, elektrisch leitende Walze 21 über das dazwischen angeordnete Aufzeichnungspapier 69 gegen die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 gepreßt wurde. Dabei ergab sich, daß die Preßkraft oder der lineare Druck pro Einheitslänge in der axialen Richtung der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 mit zunehmender Kontaktbreite zunahm, und der Druck pro Einheitsfläche bei einem äußerst niedrigen Niveau von ungefähr 45 g/cm² über den gesamten Kontaktbreitenbereich von 3 mm bis 8 mm praktisch konstant war.
Wenn dagegen die herkömmliche elektrisch leitende Gummiwalze als Übertragungswalze verwendet wurde, lag der Druck, der erforderlich war, um eine Kontaktbreite von 2 mm zu erhalten, in dem Bereich von 500 bis 2.000 g/cm². Wenn ein anderes Beispiel der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 dieser Erfindung als Übertragungswalze verwendet wurde, betrug der Druck, der erforderlich war, um eine Kontaktbreite von 2 mm zu erhalten, nicht mehr als 300 g/cm². Dieser große Unterschied ist auf den grundlegenden Mangel der herkömmlichen elektrisch leitenden Gummiwalze zurückzuführen, das heißt, auf die Tatsache, daß es schwierig ist, Gummi eine gewünschte elektrische Leitfähigkeit zu geben, ohne dafür die hohe natürliche Flexibilität zu opfern. Bei dieser Erfindung wurde dieses Problem durch Trennung der nachfolgenden zwei Funktionen gelöst.
Wenn ein schwarzes Tonerbild durch die Übertragungsvorrichtung 95 auf das Übertragungspapier 69 übertragen wurde, auf dem Übertragungspapier thermisch fixiert wurde, und dann die Schwärzung gemessen wurde, wurde eine durch die Kurve (1) in der Fig. 22 wiedergegebene Übertragungskennlinie erhalten. Das Übertragungsvermögen war äußerst zufriedenstellend, und das obenerwähnte Phänomen des Fehlens eines Teils des erzeugten Bildes wurde überhaupt nicht beobachtet, wenn die Übertragungsvorspannung in dem Bereich von 400 bis 800 V lag. Der Übertragungs-Wirkungsgrad hatte in dem obenerwähnten Spannungsbereich einen hohen Wert von mindestens 90%. Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde eine photoleitende Trommel vom Selentyp von 60 mm äußerem Durchmesser als die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 verwendet, wobei das maximale Oberflächenpotential bei der Entwicklungsposition auf +600 V, und die Rotations- Umfangsgeschwindigkeit auf 100 mm/sec festgelegt wurde. Der äußere Durchmesser der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug 20 mm, die Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und dem Übertragungsmaterial 69 betrug 3 mm, und der Abstand zwischen der Rotationsachse der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 wurde so eingestellt, daß die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21, bezogen auf den fiktiven Radius, 100 mm/s betrug.

(Beispiel 7) Übertragungsvorrichtung

Bei der Übertragungsvorrichtung dieses Beispiels wies die Übertragungswalze die leitende Schicht 25 der obenerwähnten, elastischen, elektrisch leitenden Walze 21, und eine zusätzlich erzeugte Schicht von hohem Widerstand auf. Zur Herstellung dieser Übertragungswalze wurde die metallische Welle 9, auf deren Umfang ein weicher Polyurethanschaumstoff als Walzenkörper 23 aufgebracht war, in einen nahtlosen Polyesterschlauch eingeschoben, auf dessen innerer Wand zuvor die leitende Schicht 25 aufgebracht wurde. Der spezifische elektrische Widerstand der leitenden Schicht 25 betrug 10² Ω·cm. Die Dicke des nahtlosen Polyesterschlauchs betrug 75 um. Um die leitende Schicht 25 zu erzeugen, wurde auf den nahtlosen Schlauch eine Beschichtung aus Polyesterharz mit darin dispergiertem, elektrisch leitendem Kohlenstoff aufgebracht. Diese leitende Schicht (nahtloser Schlauch) wurde über eine Länge gebildet, die größer als die Länge des Walzenkörpers 23 war, und so ausgelegt, daß über das Elektrodenelement 97 eine gewünschte Spannung zugeführt wurde. Wenn die Übertragung des Toners bei einer auf 3 mm eingestellten Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 ausgeführt wurde, und dann die Schwärzung des thermisch fixierten Bildes gemessen wurde, wurde eine durch die Kurve (2) in der Fig. 22 wiedergegebene Übertragungskennlinie erhalten.
Bei einem Vergleich dieser Kurve (2) mit der Kurve (1), die mit der bei dem Beispiel 6 beschriebenen Übertragungsvorrichtung erhalten wurde, ergibt sich klar, daß die Vorspannung hoch sein muß, um den Wirkungsgrad der Übertragung zu erhöhen, daß die Abnahme der Schwärzung auf der Seite mit hohem Potential gering ist, und daß die Übertragungskennlinie von dem Potentialzustand nur wenig beeinflußt wird. In diesem Fall waren die übertragenen Bilder wiederum zufriedenstellend, wobei sie keinen fehlenden Bereich in dem zentralen Teil aufwiesen.
Bei dem Beispiel 6 und dem Beispiel 7 wurden zahlreiche Arten von weichem Polyurethanschaumstoff von verschiedener Steifigkeit als Material für den Walzenkörper 23 ausprobiert, um den Zusammenhang zwischen der Steifigkeit und dem Phänomen des Auftretens eines fehlenden Bereichs in dem zentralen Teil des Bildes zu ermitteln. Dabei ergab sich, daß dieses Phänomen leicht auftrat, wenn die Steifigkeit des weichen Polyurethanschaumstoffs über 100 kp lag. In diesem Fall wurde die Steifigkeit des wichen Polyurethanschaumstoffs auf der Grundlage der Spezifikation des JIS K-6401 bestimmt. Im einzelnen erfolgte diese Bestimmung nach einem Verfahren, bei dem ein vorgegebenes Testmuster von 50 mm Dicke und ungefähr 30 cm Durchmesser flach auf die Grundplatte einer Testmaschine gelegt wurde, die Dicke des Testmusters unter einer Last von 0,5 kp gemessen wurde, das Ergebnis der Messung als die anfängliche Dicke aufgezeichnet wurde, dann eine kreisförmige Druckplatte bis zu 75% der Last in das Testmuster hineingedrückt wurde, sofort nochmals die kreisförmige Druckplatte bis zu 25% der anfänglichen Dicke in das Testmuster hineingedrückt wurde, und 20 Sekunden nach dem Ende des Hineindrückens die Last auf der Skala abgelesen wurde. Die dabei ermittelte Last wurde als Größe der Steifigkeit angegeben.
Als Material für die leitende Schicht 25 wurden zahlreiche Arten von elektrisch leitendem Material untersucht. Dabei ergab sich, daß die leitende Schicht 25 nicht mehr als Elektrode wirksam war, und der Wirkungsgrad der Übertragung abnahm, wenn der Widerstand 10¹² Ω·cm überstieg. Insbesondere, wenn bei dem Beispiel 11 bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 der Trommel 11 Defekte, wie beispielsweise Pinholes auftraten, erfolgte eine Entladung des Potentials zwischen der leitenden Schicht 25 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13, was oft eine Abnahme der Vorspannung und eine fehlerhafte Übertragung zur Folge hatte. Dies weist darauf hin, daß ein Widerstand der leitenden Schicht 25 in dem Bereich von 10&sup6; Ω·cm bis 10¹² Ω·cm wünschenswert ist. Natürlich ist die Verwendung eines Materials mit einem Widerstand von weniger als 10&sup6; Ω·cm für die leitende Schicht 25 zulässig, wenn ein Widerstand von genügender Größe (beispielsweise 10&sup5; bis 10&sup8; Ω), um die obenerwähnte Entladung des Potentials zu unterdrücken, zwischen die Stromquelle 101 und die leitende Schicht 25 gelegt wird.
Wenn der Walzenkörper 23 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 aus NBR-Gummi hergestellt wurde, konnte die Übertragung auf die gleiche Weise wie oben ausgeführt werden. Um den Kontaktdruck so weit wie möglich zu vermindern, die Schwankung des Kontaktdrucks auf ein Minimum zu reduzieren, und einen zuverlässigen Kontakt sicherzustellen, sollte in diesem Fall der obenerwähnte Gummi eine Steifigkeit von nicht mehr als 40 Grad aufweisen, gemessen mit einem Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in dem JIS K-6301. Wenn der der obigen Beschreibung entsprechende Gummi bei der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 von der bei dieser Erfindung betrachteten Bauweise verwendet wurde, erlitt er nur eine geringe bleibende Verformung, und hielt er eine längere Verwendung aus, wenn er auch keine besonders große Kontaktbreite bot. Bei einer Steifigkeit des Gummis von 35 Grad betrug die Kontaktbreite 1,5 mm und der Kontaktdruck 200 g/cm².

(Beispiel 8) Reinigungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der Reinigungsvorrichtung beschrieben.
Die Fig. 23 ist ein Schema, das das Funktionsprinzip der Reinigungsvorrichtung des vorliegenden Beispiels veranschaulicht. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 hält den nach dem vorherigen Übertragungsumlauf zurückbleibenden Toner auf ihrer Oberfläche elektrostatisch fest. In dem Schema ist die Polarität der normal aufgeladenen Tonerpartikel mit "minus", und die Polarität der umgekehrt aufgeladenen Tonerpartikel mit "plus" bezeichnet.
Bei der als Reinigungsvorrichtung 103 zu verwendenden, elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 war die Polarität der Aufladung des Oberflächenmaterials der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wie gewünscht entgegengesetzt zu der Polarität des Toners. Wie in dem Schema veranschaulicht, wurde eine positive Spannung angelegt. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13, die den restlichen Toner auf ihrer Oberfläche zurückhielt, bewegte sich von links nach rechts, wie dies in dem Schema veranschaulicht ist, und lief an einer Reinigungsvorrichtung 103 vorbei. Da die elastische, elektrisch leitende Walze 21 mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotierte, die größer als die Bewegungsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 war, wurden diesmal der restliche Toner und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 derart gerieben, daß der umgekehrt polarisierte Toner mit der normalen Polarität (minus, wie in dem Schema veranschaulicht) aufgeladen wurde, und der restliche Toner elektrostatisch vollständig weggewischt wurde.
Die Fig. 24 ist ein Schema, das die bei der Reinigungsvorrichtung 103 verwendete, elastische, elektrisch leitende Walze 21 veranschaulicht. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 wies auf ihrer Oberfläche den negativ aufgeladenen Toner auf. Die elastische, elektrisch leitende Walze 21 wurde in Kontakt mit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 gehalten. Eine metallische Walze 105 und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 wurden in gegenseitigem Kontakt gehalten und beide im Uhrzeigersinn rotieren gelassen, damit eine Gleitung zwischen ihnen erfolgte. Gegen die metallische Walze 105 wurde eine Klinge 107 gepreßt. Ein Rückgewinnungselement 109 wurde aus einem weichen Material, wie beispielsweise Mylar hergestellt, und so angeordnet, daß die elastische, elektrisch leitende Walze 21 sanft genug berührt wurde, um ein Abschaben des Toners zu vermeiden, und die Rückgewinnung des Toners in einem Behälter 111 zu bewirken. Bei der oben beschriebenen Bauweise wurde, wie veranschaulicht, ein Potentialunterschied zwischen den Walzen vorgegeben, so daß die Partikel, die an der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 haften, nacheinander von der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 nach der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21, und von der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nach der metallischen Walze 105 übertragen wurden, und die Partikel auf der metallischen Walze 105 durch die Klinge 107 abgeschabt wurden. Bei dieser Bauweise kann die Klinge aus einem Material wie beispielsweise rostfreier Stahl hergestellt sein, das eine gute Haltbarkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Ohne eine gründliche Entfernung der an der metallischen Walze 105 haftenden Partikel zu bewirken, erfüllte die Reinigungsvorrichtung 103 ihre Funktion zufriedenstellend, weil die Partikel auf der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nach der metallischen Walze 105 übertragen wurden. Es genügte daher, den Rand der Klinge 107 in leichtem Kontakt mit der metallischen Walze 105 zu halten. Die metallische Walze 105 kann durch eine andere leitende Walze ersetzt werden. Da die elastische, elektrisch leitende Walze 21 dieses Beispiels sich durch eine besonders gute Haltbarkeit auszeichnete, könnte eine Reinigungsvorrichtung 103 gebaut werden, bei der die Klinge 107 unmittelbar gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt wird, und die metallische Walze 105 weggelassen wird (Fig. 25).

(Beispiel 9) Reinigungsvorrichtung

Die Fig. 25 ist ein Schema, das die bei einem elektrophotographischen Gerät verwendete Reinigungsvorrichtung 113 veranschaulicht.
Bei dem vorliegenden Beispiel wurde die obenerwähnte, elastische, elektrisch leitende Walze 49 als elastische, elektrisch leitende Walze 21 gewählt. Der Walzenkörper 23 bestand aus NBR-Gummi, und die leitende Schicht 25 bestand aus einem elektrisch leitenden Polyurethanbeschichtungsmaterial. Die Steifigkeit des Gummis des Walzenkörpers 23 betrug 30 Grad, gemessen Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in dem JIS K-6301. Der spezifische elektrische Widerstand der leitenden Schicht 25 betrug 10&sup7; Ω·cm, und ihre Dicke betrug 50 um. Die Klinge 107 war aus einem Phosphorbronze-Blech von 0,2 mm Dicke hergestellt und so angeordnet, daß ihr Rand leicht angepreßt wurde. Der Anpreßdruck betrug ungefähr 10 g/cm in der Längsrichtung der Klinge 107. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 wurden beide im Uhrzeigersinn mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit von 47 mm/s rotieren gelassen. Die Spannung wurde über die Klinge 107 zugeführt und hatte eine solche Größe, daß ein Potential unterschied gegenüber der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 erhalten wurde. Auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde ein latentes Bild erzeugt, wozu ein organischer Photoleiter, dessen Oberfläche vorher negativ aufgeladen wurde, mit einem Laserstrahl belichtet wurde, und danach ein entwickeltes Bild erzeugt, wozu eine Umkehrentwicklung des latenten Bildes mit einem sich negativ aufladenden Toner .ausgeführt wurde. Das entwickelte Bild wurde dann durch Betätigung der Übertragungsvorrichtung auf das Aufzeichnungspapier 69 übertragen, und schließlich wurde die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 durch Betätigung der Reinigungsvorrichtung 113 dieses Beispiels einer Reinigungsbehandlung unterworfen. Es wurde festgestellt, daß ein Potential unterschied von mindestens 150 V zwischen der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und dem Walzenkörper 23 für eine gründliche Reinigung nach dem Übertragungsschritt genügte.
In dem Fall des umgekehrt polarisierten Toners ermöglichte die Reinigungsvorrichtung 113, bei der das obenerwähnte, elektrisch leitende Polyurethanbeschichtungsmaterial für die leitende Schicht 25 verwendet wurde, eine gründliche Reinigung, wenn der Umfangsgeschwindigkeits- Unterschied zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze mindestens 30 mm/s betrug. Wenn die Trommel 11 und die Walze 21 in entgegengesetzten Richtungen rotierten, wurde die erforderliche Reinigung bei einem auf mehr als 30 mm/s eingestelltem Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied erreicht. Wenn der Toner bei verschiedener Form und verschiedenem Druck der Klinge 107 absichtlich elektrostatisch auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21 aufgebracht wurde, um die Wirkung der Form und des Drucks der Klinge 107 auf die Wirksamkeit der Reinigung zu untersuchen, wurde festgestellt, daß eine gründliche Entfernung des Toners (einschließlich des umgekehrt polarisierten Toners), der an der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 haftet, so lange erreicht werden konnte, wie die Menge des auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21 aufgebrachten Toners nicht mehr als 1 mg/cm², vorzugsweise nicht mehr als 0,8 mg/cm² betrug. Die gründliche Reinigung wurde trotz des verschiedenen Drucks der Klinge 107 erreicht. Die Klinge 107 konnte auf viele verschiedene Arten gehalten oder angepreßt werden. Wie in der Fig. 25 veranschaulicht ist, war es nicht immer erforderlich, daß der tragende Punkt der Klinge 107 auf der stromabwärts gelegenen Seite des Anpreßpunktes der Klinge bezüglich der Rotationsrichtung der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 lag. Bei angepreßtem Rand der Klinge 107 wurde die erforderliche Reinigung selbst dann erreicht, wenn der tragende Punkt auf der stromaufwärts gelegenen Seite lag. Wenn ein metallischer Leiter verwendet wurde, konnte die Zuführung der Spannung bis zu der leitenden Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 über die Klinge 107 erfolgen. Wenn die elastische, elektrisch leitende Walze 21 so ausgelegt wurde, daß die Zuführung der Spannung bis zu der leitenden Schicht 25 dieser Walze über die Welle erfolgen konnte, genügte eine Klinge aus einem anderen Material, wie beispielsweise Polyurethangummi. Die Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 mußte größer als 0,3 mm sein, um eine gründliche Reinigung sicherzustellen. Der spezifische elektrische Widerstand der leitenden Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 mußte zum Zwecke der Reinigung über 10¹² Ω·cm liegen. Es war wünschenswert, daß das Material für die leitende Schicht 25 eine zu der Polarität der Aufladung des Toners entgegengesetzte Polarität besaß und in der reibungselektrischen Reihe weit weg von dem Material des Toners angeordnet war.

(Beispiel 10) Reinigungsvorrichtung

Die Fig. 26 veranschaulicht ein elektrophotographisches Gerät, bei dem die Reinigungsvorrichtung 103 verwendet wird.
Jede der oben beschriebenen Arten von elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 genügte, sofern die bei dem Beispiel 9 wiedergegebenen Anforderungen erfüllt wurden. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde ein elektrisch leitender Polyesterschlauch als leitende Schicht 25, und ein elektrisch leitender Silikongummi als Material für den Walzenkörper 23 verwendet. Der Polyesterschlauch und der Walzenkörper wurden mittels des elektrisch leitenden Klebers 41 fest miteinander verbunden. Die Zuführung der Spannung bis zu der leitenden Schicht 25 erfolgte über die Welle. Die Walze 105 aus rostfreiem Stahl wurde in Kontakt mit der leitenden Schicht 25 gehalten, und die Klinge 107 aus rostfreiem Stahl wurde in Kontakt mit der Walze 105 aus rostfreiem Stahl gehalten. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13, die Walze 105 aus rostfreiem Stahl, und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 waren so ausgelegt, daß sie den erforderlichen Potential unterschied aufwiesen. Dabei war es wünschenswert, daß der spezifische elektrische Widerstand der leitenden Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 in dem Bereich von 10&sup6; bis 10¹² Ω·cm lag. Bei dem vorliegenden Beispiel genügten das Funktionsprinzip und die Bauweise gemäß dem Beispiel 8 und dem Beispiel 9 für den Zweck der Reinigung. Die angestrebte Reinigung wurde erreicht, wenn zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 der Potential unterschied nicht kleiner als 200 V war, der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied nicht kleiner als 30 mm/s war, und die Kontaktbreite nicht kleiner als 0,3 mm war. Eine gründliche Übertragung des Toners von der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nach der Walze 105 aus rostfreiem stahl, bzw. eine gründliche Reinigung der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wurde erreicht, wenn zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der Walze 105 aus rostfreiem Stahl der Potential unterschied nicht kleiner als 150 V war, der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied nicht kleiner als 10 mm/s war, und die Kontaktbreite nicht kleiner als 0,3 mm war. Die anderen Bedingungen bezüglich des Zusammenhangs zwischen der Klinge 107 und der Walze 105 aus rostfreiem Stahl waren die gleichen wie bei dem vorhergehenden Beispiel.
In der Fig. 26 ist die Entladungsvorrichtung 63 so angeordnet, daß sie bei einem Schritt verwendet wird, der dem Schritt mit der Reinigungsvorrichtung 103 vorangeht. Verglichen mit der Anordnung, bei der die Entladungsvorrichtung bei dem Schritt verwendet wird, der auf den Schritt mit der Reinigungsvorrichtung 113 folgt, war bei dieser Anordnung der maximale Potential unterschied zwischen der Reinigungsvorrichtung 103 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 klein, und das Auftreten der Störung, die durch einen hohen Vorspannungsleck-Potentialunterschied verursacht werden kann, nicht wahrscheinlich, weil das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 gleichmäßig und niedrig war.

(Beispiel 11) Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung beschrieben.
Die Fig. 27 veranschaulicht ein Beispiel der Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 115, die mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 versehen ist. Diese Bauweise war im wesentlichen die gleiche wie bei dem Beispiel 10, das oben unter Bezugnahme auf die Fig. 26 beschrieben wurde. Die Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 103 war eine Kombination aus der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 11 bis 13 beschriebenen Aufladungsvorrichtung und der oben unter Bezugnahme auf die Fig. 23 bis 26 beschriebenen Reinigungsvorrichtung 103, 113, und so ausgelegt, daß die gemeinsamen Teile der zwei Vorrichtungen in wirksamer Weise verwendet wurden.
Die in der Fig. 27 veranschaulichte Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung wurde verwendet, um den Reinigungs- und den Aufladungsschritt auszuführen, wozu die zum Reinigen und zum Aufladen erforderlichen Bedingungen vorgegeben wurden. Diese Bedingungen wurden bereits erfüllt, wenn die an die elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegte Spannung auf ein für die Aufladung erforderliches Niveau eingestellt wurde. Wenn die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 auf beispielsweise 500 V aufgeladen wurde, konnte die Aufladung und Reinigung durch Einstellen der an die elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegten Spannung auf 800 V, und der an die Walze 105 aus rostfreiem Stahl angelegten Spannung auf 905 V erreicht werden. Wenn die Bedingungen für die Aufladungsvorrichtung und die Reinigungsvorrichtung erfüllt wurden, wurden eine im wesentlichen der Fig. 12 entsprechende Aufladungskennlinie und eine zufriedenstellende Reinigung erhalten.
Es war jedoch schwierig, die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 positiv aufzuladen und in der gewünschten Weise von dem Toner zu reinigen, der bei normaler Aufladung eine positive Polarität hatte. Um diese Schwierigkeit zu beheben, wurde die leitende Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 aus einem Material verwirklicht, das den Toner durch Reibung vollständig auf negative Polarität aufladen konnte. Im allgemeinen ist jedoch vorgesehen, den Toner normal aufzuladen. Um eine gründliche Reinigung sicherzustellen, war es daher erforderlich, das Material für die leitende Schicht 25 und das Material für den Toner sorgfältig auszuwählen, damit der Toner während des Entwicklungs- und Übertragungsprozesses normal aufgeladen wird, und während des Reinigungsprozesses umgekehrt aufgeladen wird. Die Entfernung eines Aufladungsunterdrückungsstoffes aus dem Toner war eine wirksame Maßnahme.

(Beispiel 12) Entladungs- und Reinigungsvorrichtung

Nachstehend wird eine Entladungs- und Reinigungsvorrichtung beschrieben. Die Fig. 28 ist ein Schema, das die Verwendung der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 für die Entladungs- und Reinigungsvorrichtung veranschaulicht. Diese Bauweise war im wesentlichen die gleiche wie bei der in der Fig. 27 veranschaulichten Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung. Um als Entladungs- und Reinigungsvorrichtung 115 zu wirken, mußte die Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 115 der Fig. 27 so betätigt werden, daß die an die elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegte Spannung die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 von ihrem Potential befreit. Wenn das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 beispielsweise in dem Bereich von 0 bis +1.000 V lag, war der Zusammenhang zwischen dem Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 nach dem Vorbeilauf an der Entladungs- und Reinigungsvorrichtung 117 und der an die elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegten Spannung praktisch der gleiche wie in der Fig. 12, solange der Umfangsgeschwindigkeits-Unterschied zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nicht kleiner als 40 mm/s war. In diesem Fall hatte der normal aufgeladene Toner jedoch eine positive Polarität, und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 war positiv aufgeladen. Die Reinigung war nicht größer als 1-150 V, das heißt, der Unterschied zwischen dem Potential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 vor der Entladung und der angelegten Spannung war nicht kleiner als 150 V. Die Entladung und Reinigung wurde also durch Anlegen einer Spannung in dem Bereich von -150 V bis -400 V erreicht. Die anderen Bedingungen für die Kontaktbreite und die Klinge 107 waren in diesem Fall die gleichen wie bei der Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 103 des Beispiels 11. Die gleichen Einschränkungen wie bei dem Beispiel 11 wurden auferlegt, wenn der positiv aufgeladene Toner von seinem Potential befreit wurde und die Polarität bei der normalen Aufladung negativ war.

(Beispiel 13) Entwickel- und Reinigungsvorrichtung

Nachstehend wird ein Beispiel der Entwickel- und Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fig. 29 ist eine Querschnittsansicht, die den wesentlichen Teil einer Entwickel- und Reinigungsvorrichtung 119 (eines sogenannten reinigerlosen elektrophotographischen Gerätes) veranschaulicht, und die Fig. 30 ist ein Schema, das ein elektrophotographisches Gerät veranschaulicht, bei dem die Entwickel- und Reinigungsvorrichtung 119 verwendet wird.
Die bei der Entwickel- und Reinigungsvorrichtung verwendete elastische, elektrisch leitende Walze 21 ist die gleiche Walze wie die obenerwähnte elastische, elektrisch leitende Walze 43.
Um das Tonerschichtbildungselement 81 herzustellen, wurde das vordere Ende eines Phosphorbronze-Blechs von 0,2 mm Dicke zu einem halbkreisförmigen Bogen von 2 mm innerem Durchmesser gebogen. Ein Teil des Bogens wurde mit vorgegebenem Druck gegen die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gepreßt. Die Rückgewinnungsklinge 83, die ausgelegt war, um eine Verstreuung des Toners zu verhindern, die Tonerzuführungswalze 85, und die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 wurden ebenfalls gegen die Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 gepreßt.
Die Rückgewinnungsklinge 83 verhinderte, daß der in dem Tonerbehälter 87 enthaltene nichtmagnetische Einkomponenten-Toner 65 aus der Entwickelvorrichtung herausgestreut wurde, und bewirkte gleichzeitig, daß der nach der Entwicklung auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 zurückbleibende Toner innerhalb des Tonerbehälters 87 zurückgewonnen wurde, ohne daß er unterwegs verstreut wurde. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde eine auf einem Schwammgummi fest angebrachte Polyurethangummifolie von 0,5 mm Dicke verwendet. Bei dieser Polyurethangummifolie wurde die seitliche Oberfläche, mit Ausnahme des vorderen Endes, leicht gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt, wie dies in der Fig. 29 veranschaulicht ist. Die Tonerzuführungswalze 85 wurde aus weichem Polyurethanschaumstoff mit einer Dichte von 75 kg/m³ und einer Schaumzellenzahl von 80/25 mm hergestellt. Die Kontakttiefe der Tonerzuführungswalze 85 relativ zu der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 wurde auf 0,5 mm eingestellt, und die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der Tonerzuführungswalze 85 wurde auf das Doppelte der Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 festgelegt. Wenn das Tonerschichtbildungselement 81 mit einem linearen Druck von 80 g/cm gegen die elastische, elektrisch leitende Walze 21 gepreßt wurde und die elastische, elektrisch leitende Walze 21 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 94 mm/sec rotierte, wurde auf der Oberfläche der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 eine gleichmäßige Tonerschicht mit einer Flächendichte von 0,5 mg/cm² gebildet. Wenn diese dünne Tonerschicht pneumatisch angesaugt wurde und in einen Faradayschen Käfig gegeben wurde, wurde der Faradaysche Käfig auf ein Potential von -9,0 uC/g aufgeladen. Der dabei verwendete Toner 65 war ein sich negativ aufladender, isolierender, schwarzer Toner, der durch Dispergieren von Ruß in einem Polyesterharz erhalten wurde. Die Aufladung dieses Toners erfolgte hauptsächlich durch Reibung mit dem Tonerschichtbildungselement 81.
Bei diesem Beispiel wurde die obenerwähnte Entwickelvorrichtung 119 bei dem sogenannten Laserstrahldrucker verwendet, der ausgelegt ist, um ein latentes Bild zu erzeugen, wozu ein organischer Photoleiter, dessen Oberfläche vorher negativ aufgeladen wird, mit einem Laserstrahl belichtet wird, und um dieses latente Bild nach der Umkehrentwicklungsmethode in ein sichtbares, entwickeltes Bild umzuwandeln, und außerdem bei einem elektrophotographischen Gerät verwendet, das keine Reinigungsvorrichtung aufweist, wie dies in der Fig. 30 veranschaulicht ist.
Wenn die Umkehrentwicklung bei einem auf -50 V eingestellten Potential des Bildteils oder belichteten Teils, einem auf -500 V eingestellten Potential des bildfreien Teils oder unbelichteten Teils, einer auf -250 V eingestellten Entwickelvorspannung (der an die metallische Welle anzulegenden Spannung), und einer auf 1,5 mm eingestellten Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 ausgeführt wurde, wurde ein Druckmuster mit einem von Schleierbildung vollkommen freien, sehr scharfen Linienbild erhalten.
Um die Entwickelbedingungen zu optimieren, wurden verschiedene Parameter hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Entwicklung untersucht.
Zunächst wurde die elastische, elektrisch leitende Walze 21 hergestellt, wozu der Walzenkörper 23 aus elektrisch leitenden NBR-Gummi verwirklicht wurde, dessen Widerstand durch Zumischung von elektrisch leitendem Kohlenstoff auf 10² Ω·cm eingestellt wurde, und auf der Oberfläche des Walzenkörpers 23 eine elektrisch leitende Polyurethanharzschicht gebildet wurde. Diese elastische, elektrisch leitende Walze 21 wurde für die obenerwähnte Probeentwicklung verwendet. In diesem Fall enthielt das erhaltene Druckmuster ein Bild, das im wesentlichen die gleiche Qualität wie das obige Bild hatte, obwohl der NBR-Gummi eine ziemlich große Steifigkeit von 40 Grad hatte. Wenn die Probeentwicklung gemäß dem oben beschriebenen Verfahren ausgeführt wurde, war mit Ausnahme von Chloroprengummi, der einen Widerstand von 1 · 10¹³ Ω·cm hatte, die Wirkung der Entwickelvorspannung gering und das entwickelte Bild von schlechter Qualität, mit einem deutlich sichtbaren Anzeichen von Grundschleierbildung. Wenn der gleiche Versuch mit Chloroprengummi gemacht wurde, der einen Widerstand von 1 · 10¹&sup0; Ω·cm hatte, war das entwickelte Bild von guter Qualität, ohne ein Anzeichen von Grundschleierbildung. Aufgrund dieser Ergebnisse muß die Anforderung gestellt werden, daß der Walzenkörper 23 aus einem Elastomer bestehen sollte, dessen Widerstand nicht größer 1 · 10¹&sup0; Ω·cm ist.
Zufriedenstellende Eigenschaften wurden erhalten, wenn die tatsächliche Größe des Widerstandes zwischen der metallischen Welle 9 und der leitenden Schicht 25 nicht größer als 1 · 10&sup9; Ω·cm war.
Wenn die Probeentwicklung mit der aus NBR-Gummi von verschiedener Steifigkeit hergestellten, elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 ausgeführt wurde, wurde festgestellt, daß in praktischer Hinsicht wünschenswerte Ergebnisse mit dem Gummi erhalten wurden, der eine Steifigkeit von mindestens 40 Grad aufwies, gemessen mit einem Härtemeßgerät, Type A, spezifiziert in dem JIS K-6301. Wenn die Steifigkeit 40 Grad überstieg, war es praktisch unmöglich, die Kontaktbreite zwischen der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 und der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 größer als 0,5 mm zu machen, und wurde die Wirkung der Exzentrizität oder Verformung der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 deutlich sichtbar in Form einer ungleichmäßigen Schwärzung bei dem entwickelten Bild. Es wurde festgestellt, daß NBR-Gummi mit einer Steifigkeit von 26 Grad zufriedenstellende Ergebnisse ergab.
Die elektrisch leitende Polyurethanharzschicht wurde hinsichtlich der Dicke untersucht, um den optimalen Dickenbereich zu bestimmen. Zum Aufbringen der Harzschicht wurden die Tauchmethode und die Sprühmethode ausprobiert. Es wurde festgestellt, daß es mit diesen Methoden in praktischer Hinsicht schwierig war, die Dicke der leitenden Schicht 25 dünner als 1 um zu machen. Wenn die Dicke unter diesem Wert lag, machte sich die mangelnde Gleichmäßigkeit der Beschichtung als ungleichmäßige Schwärzung des Bildes bemerkbar. Die obere Grenze dieser Dicke kann nicht generell festgelegt werden, weil sie nicht allein von der Steifigkeit des NBR-Gummis abhängt. Es wurde jedoch festgestellt, daß für Gummi mit einer Steifigkeit in dem Bereich von 28 bis 35 Grad die Dicke nicht größer als 200 um sein sollte. Wenn die Dicke diese obere Grenze überstieg, konnte die leitende Schicht 25 der elastischen Verformung des NBR-Gummis nicht mehr folgen und bekam Falten oder Risse.
Um den Kohlenstoffgehalt für die Optimierung des Widerstandes zu bestimmen, wurde die Menge des in dem Polyurethanharz dispergierten, elektrisch leitenden Kohlenstoffs verändert. Als zwei Muster mit 1 · 10¹&sup0; Ω·cm und 1 · 10¹¹ Ω·cm hinsichtlich des Entwickelvermögens sorgfältig getestet wurden, wurde festgestellt, daß das mit dem letzteren Muster von 1 · 10¹¹ Ω·cm entwickelte Bild ein Anzeichen von Grundschleierbildung aufwies. Bei dem Muster von 1 · 10¹&sup0; Ω·cm konnte das Auftreten von Grundschleierbildung unterdrückt werden, wenn das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 auf -700 V, und die Entwickelvorspannung auf -250 V eingestellt wurde. Günstigere Ergebnisse wurden erhalten, wenn der Widerstand der leitenden Schicht nicht größer als 10&sup8; Ω·cm war. Ein von Schleierbildung freies Bild von guter Qualität wurde erhalten, wenn das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 -500 V betrug.
Bilder von zufriedenstellender Qualität wurden erhalten, wenn die Kontaktbreite zwischen der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 in dem Bereich von 0,5 bis 6 mm lag. Wenn die Kontaktbreite nicht größer als 0,5 mm war, ergab sich ein deutlich sichtbares Anzeichen von ungleichmäßiger Schwärzung. Wenn die Kontaktbreite nicht kleiner als 6 mm war, trat deutlich sichtbare Schleierbildung auf.
Zur Herstellung von entwickelten Bildern von zufriedenstellender Qualität war es erforderlich, daß die Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 in dem Bereich von der 1,8- bis zu der 6,0fachen Rotations-Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 lag. Wenn das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten kleiner als 1,8 war, waren die Schwärzung und die Schärfe der erhaltenen Bilder ungenügend, und außerdem trat wegen der schlechten Reinigung Schleierbildung auf. Wenn das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten größer als 8,0 war, waren die Bilder verwischt.
Die schlechte Reinigung und die sich daraus ergebende Schleierbildung, die bei niedriger Umfangsgeschwindigkeit beobachtet wurden, traten auf, weil nicht der gesamte Toner normal aufgeladen wurde. Die Reinigung war einwandfrei, wenn das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten nicht kleiner als 1,8 war. Es ist wichtig, an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß die leitende Schicht 25 aus einem Material bestehen muß, das den Toner durch Reibung normal aufladen kann.
Bilder von gleicher Qualität wurden erhalten, wenn bei dem elektrophotographischen Gerät andere Arten von elastischen, elektrisch leitenden Walzen 21 verwendet wurden. In dem Fall eines elektrophotographischen Gerätes, das ausgelegt war, um eine Belichtung auf der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 auszuführen, und das so gebaut war, wie dies in der Fig. 30 veranschaulicht ist, kommt es manchmal vor, daß der nach der Übertragung zurückbleibende Toner verhindert, daß die Oberfläche genügend belichtet wird. Falls dieses Gerät für eine Auflösung von mindestens 35 dots/inch (DPI) entworfen ist, ist die Verwendung der Vorrichtung dieses Beispiels bei dem Gerät nur dann möglich, wenn der Übertragungs-Wirkungsgrad der Übertragungsvorrichtung 59 nahe bei 100% liegt.
Bei einem Gerät, dessen Auflösung mindestens 35 DPI betrug, hatte das durch Belichtung der Oberfläche erhaltene Bild eine ausreichende Qualität, solange der Übertragungs-Wirkungsgrad mindestens 75% betrug. Wenn das Innere der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 aus einem durchsichtigen Material bestand und die Belichtung von innen ausgeführt wurde, war das bei diesem Beispiel erhaltene Bild von guter Qualität. Der Ausdruck "Übertragungs-Wirkungsgrad", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf den Wert (ID TB - ID TA) : ID TB · 100 (%), wobei ID TB die Schwärzung eines bestimmten schwarzen, einheitlichen Bildes auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 vor der Übertragung, und ID TA die Schwärzung nach der Übertragung bedeutet.
Wenn die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13, bei der eine Belichtung von innen ausgeführt werden konnte, verwendet wurde, konnte die innerhalb angeordnete Entladungsvorrichtung 63 mit Erfolg verwendet werden, um die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 durch die Wirkung von Licht von ihrem Potential zu befreien.

(Beispiel 14) Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes

Nachstehend wird ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes beschrieben.
Die Fig. 31 ist ein Schema, das das Funktionsprinzip der oben bei dem Beispiel 2 beschriebenen Aufladungsvorrichtung, sowie das Aufladungspotential und das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13, bei der die Aufladungsvorrichtung verwendet wird, veranschaulicht. In der Fig. 31 (a) sind die elastische, elektrisch leitende Walze 21 und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 in dem Zustand des gegenseitigen Gleitkontakts wiedergegeben. Wenn ein Potentialunterschied vorgegeben wurde, wie dies veranschaulicht ist, wurde die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 positiv aufgeladen. Was die Veränderung dieses Zustands betrifft, so war das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 vor der Aufladung Vr V und lag nahe bei 0 V, wie dies in der Fig. 31 (b) gezeigt ist, und wurde bei der Aufladung ein Potential Vb V an die Oberfläche angelegt, wie dies in der Fig. 31 (c) gezeigt ist, wodurch das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 auf Vo V geändert wurde. Danach wurde durch Belichtung ein latentes Bild erzeugt. Bei der Entwicklung betrug das Potential des belichteten Teils der Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 Vr V, und das Potential des unbelichteten Teils dieser Schicht Vo V, wie dies in der Fig. 31 (d) gezeigt ist. Während der Entwicklung war die Entwickelvorspannung VD auf einen mittleren Wert zwischen Vo und Vr eingestellt und an die elastische, elektrisch leitende Walze 21 angelegt, so daß ein Bild mit genügender Schwärzung erhalten wurde, das frei von Schleierbildung war.
Ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes, die mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 versehen ist, wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 32 beschrieben.
Wie in der Fig. 32 (a) veranschaulicht ist, wurden die elastische, elektrisch leitende Walze 21 und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 in gegenseitigem Gleitkontakt gehalten, und es wurde ein Potential unterschied verwirklicht. Die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 hatte eine Gegenelektrode aus durchsichtigem Material, und daher es möglich, die Belichtung von hinten auszuführen und mit Hilfe einer Belichtungsvorrichtung (nicht wiedergegeben) ein latentes Bild zu erzeugen. Wie in der Fig. 32 (b) veranschaulicht ist, betrug das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 vor der Erzeugung des latenten Bildes Vr V und lag nahe bei 0 V. Während der Erzeugung des latenten Bildes war das Potential Vb V an die Oberfläche angelegt, wie dies in der Fig. 32 (c) veranschaulicht ist. In dem unbelichteten Teil betrug das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 Vo V, ähnlich wie in der Fig. 31. In dem belichteten Teil erfolgte eine Wanderung von Ladung innerhalb der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13, weil ein elektrisches Feld auf die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 wirkte. Das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 betrug daher in dem belichteten Teil Ve V und hatte eine zu dem Potential Vb V entgegengesetzte Polarität. Der Kontrast (Potential unterschied) des latenten Bildes war in diesem Fall groß, verglichen mit demjenigen der Fig. 31(d). Die Beziehung Vo - Vr < Vo - Ve war erfüllt. Der Wert von Vb konnte kleiner sein, wenn der Potential unterschied Vo - Vr ausreichend war. Außerdem konnte bei der Entwicklung die Entwickelvorspannung VD kleiner als VD der Fig. 31 (d) sein, weil sie zwischen Vo und Ve lag. Zur Erzeugung einer Entwickelvorspannung konnte daher die gewöhnlich für das elektrophotographische Gerät gelieferte Niederspannungsquelle mit 24 V, 12 V oder 5 V verwendet werden. Es war sogar zulässig, diese Entwickelvorspannung bis auf 0 V zu vermindern. Um dies zu erreichen, war es erforderlich, daß der Wert Ve eine gewisse Größe hatte. Bei dem vorliegenden Beispiel wurde diese Erhöhung des Wertes Ve durch Einstellen des spezifischen elektrischen Widerstandes der leitenden Schicht 25 der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 106 bis 10&sup9; Ω·cm erreicht. Bei einem spezifischen elektrischen Widerstand unter 10&sup6; Ω·cm lag Ve nahe bei 0 V. Bei einem spezifischen Widerstand über 10&sup9; Ω·cm, lagen sowohl Vo , als auch Ve nahe bei 0 V.

(Beispiel 15) Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes

Nachstehend wird ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes beschrieben.
Die Fig. 33 ist ein Schema, das ein elektrophotographisches Gerät veranschaulicht, bei dem die das elektrostatische latente Bild erzeugende Vorrichtung verwendet wird.
Die das elektrophotographische latente Bild erzeugende Vorrichtung dieses Beispiels bestand aus der Aufladungsvorrichtung 73 und der Belichtungsvorrichtung 55.
Die obenerwähnte elastische, elektrisch leitende Walze 43 wurde als Aufladungsvorrichtung 73 verwendet. In diesem Fall wurde der Widerstand der leitenden Schicht 25 auf 10&sup7; Ω·cm eingestellt. Die Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 betrug 47 mm/s, und die Umfangsgeschwindigkeit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug 100 mm/s. Die Kontaktbreite der Trommel 11 und der Walze 21 betrug 2 mm. Bei der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 wurde der Trommelkörper aus Glas verwirklicht, um eine Belichtung von hinten zu ermöglichen, auf diesen Trommelkörper eine Schicht ITO aufgebracht, die als durchsichtige Gegenelektrode diente, und auf der ITO-Schicht die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 gebildet. Innerhalb der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 wurde die aus einer Leuchtdioden-Anordnung und einer entsprechenden Vergrößerungslinse bestehende Belichtungsvorrichtung 55 derart angeordnet, daß die sogenannte Preßzone, das heißt, der sich berührende Bereich der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 und der das elektrostatische latente Bild speichernden Trommel 11 belichtet wurde. Wenn das wie oben beschrieben gebaute elektrophotographische Gerät betätigt wurde, um eine Aufladungsvorspannung von 800 V auf die elastische, elektrisch leitende Walze 21 zu geben, wurde ein latentes Bild erhalten, dessen unbelichteter Teil auf 50 V, und dessen belichteter Teil auf -300 V aufgeladen war. Um eine optimale Belichtung zu erhalten, war es erforderlich, daß die Position für diese Belichtung bei der Belichtungsvorrichtung 55 in dem Bereich von 0,3 bis 0,5 mm von dem hinteren Ende der obenerwähnten Preßzone (dem rechten Ende in dem Schema) lag. Wenn der Abstand kleiner als 0,3 mm war, wurde das Aufladungspotential des belichteten Teils durch die Änderung der Position der Preßzone verändert. Wenn der Abstand größer als 0,5 mm war, wurde die Belichtungsvorrichtung nach der Belichtung wieder aufgeladen, wobei das Aufladungspotential nahe bei 0 V lag. Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie für die oben erwähnte Aufladungsvorrichtung.
Als durchsichtiger Trommelkörper für die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 genügte beispielsweise ein durchsichtiges Harz. Für die Gegenelektrode genügte irgendeine andere durchsichtige Elektrode. Ein elektrisch leiten-es Glas genügte zugleich für den Trommelkörper und die Gegenelektrode.

(Beispiel 16) Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung

Nachstehend wird ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung beschrieben.
Die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung gemäß dem vorliegenden Beispiel bestand aus der bei dem Beispiel 11 beschriebenen Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 103 und der Belichtungsvorrichtung 55 (Fig. 35).
Die Fig. 34 ist ein Schema, das das Funktionsprinzip der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung veranschaulicht. Die Fig. 34 (a) veranschaulicht eine Anordnung, die mit der Anordnung der Fig. 32 (a) identisch ist, wobei jedoch der nach der Übertragung zurückbleibende Toner an der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 haftet. Wie in der Fig. 34 veranschaulicht ist, sind die durch + gekennzeichneten Tonerpartikel diejenigen mit umgekehrter Polarität, und die durch - gekennzeichneten Tonerpartikel diejenigen, die auf die normale Polarität aufgeladen sind. Die Erzeugung eines elektrostatischen latenten Bildes wurde bereits bei dem Beispiel 14 beschrieben, und daher wird diese Beschreibung hier weggelassen. Die bei diesem Beispiel erfolgende Reinigung wird nachstehend beschrieben. Die Fig. 34 (b) gibt den Zustand der Vorrichtung vor der Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und der Reinigung wieder. In dem in der Fig. 34 (b) wiedergegebenen Zustand blieb der nach der Übertragung zurückbleibende Toner auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 liegen. Da das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht Vr war, ist in dem Schema der Toner bei der Position Vr wiedergegeben, um zu zeigen, daß er auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 liegenblieb. In der Fig. 34 (c) ist der Zustand wiedergegeben, in dem das latente Bild auf ähnliche Weise wie in der Fig. 32 (c) erzeugt wurde. In diesem Fall wurde der umgekehrt polarisierte Toner durch Reibung mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 normal aufgeladen. Die Oberfläche der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde von Vr auf Vo bzw. Ve aufgeladen. Da das Oberflächenpotential der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 Vb war, wurde der auf Ve liegende Toner durch die elektrostatische Kraft infolge des Potentialunterschiedes Vb - Ve nach Vb, das heißt, nach der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 übertragen, während der auf Vo liegende Toner durch die elektrostatische Kraft infolge des Potentialunterschiedes Vb - Vo nach Vb übertragen wurde. Angesichts der Möglichkeit, daß der Toner teilweise auf Vo bzw. auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 zurückbleibt, weil der Potential unterschied Vb - Vo zu klein ist, ist in dem Schema wiedergegeben, daß ein Teil des Toners noch auf Vo zurückbleibt. Der zurückbleibende Toner bedeutet, daß er der Entfernung bei dem Reinigungsvorgang entgangen ist. Dabei ist jedoch anzumerken, daß der zurückbleibende Toner infolge des darauffolgenden Entwickelschritts überhaupt keine Störung verursachte. In der Fig. 34 (d) ist der im Laufe der Entwicklung angenommene Zustand wiedergegeben. Vo bezeichnet das Oberflächenpotential oder die Entwickelvorspannung der Entwickelwalze. Während der Entwicklung wurde der auf der Entwickelwalze liegende Toner durch die elektrostatische Kraft infolge der Potentialunterschiedes Vo - Vb nach Vo, bzw. nach der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 übertragen, um einen Bildteil zu erzeugen. In dem anderen Teil blieb der auf der Entwickelwalze liegende Toner infolge des Potentialunterschiedes Vo - Ve unverändert auf der Entwickelwalze zurück. Dieser Teil bildete einen bildfreien Teil auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13. Der Toner, der in dem Zustand der Fig. 34 (c) weiterhin auf Vo verblieb, wurde dazu verwendet, einen Teil des Bildteils zu bilden. Tatsächlich wurde in dem Zustand der Fig. 34 (c) praktisch der gesamte Toner entfernt.
Die sogenannte normale Entwicklung, bei der das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 in dem Bildteil positiv ist, und die Polarität der normalen Aufladung des Toners negativ ist, wurde unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben. In dem Fall der Umkehrentwicklung, in dem die Polarität der normalen Aufladung des Toners positiv ist wie bei den vorhergehenden Beispielen, erforderte die in dem Zustand der Fig. 34 (c) auszuführende Reinigung, daß der Toner trotz Schwierigkeiten gründlich auf die umgekehrte Polarität aufgeladen wird. In diesem Fall kann die Vorrichtung wie gewünscht bei dem nachfolgenden Beispiel verwendet werden.
Die Fig. 35 veranschaulicht ein elektrophotographisches Gerät, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung (Kombination aus der Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 115 und der Belichtungsvorrichtung 55), die Entwickelvorrichtung 119, und die Übertragungsvorrichtung 95 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 115 war diejenige, die bei dem Beispiel 11 beschrieben wurde, die Entwickelvorrichtung 119 war diejenige, die bei dem Beispiel 13 beschrieben wurde, und die Übertragungsvorrichtung 95 war diejenige, die bei dem Beispiel 6 beschrieben wurde. Die anderen Komponenten, wie die das elektrostatische latente Bild speichernde Trommel 11 und die Belichtungsvorrichtung 55 waren die gleichen wie diejenigen, die bei dem Beispiel 15 beschrieben wurden. Als Ergebnis wurde ein elektrophotographisches Gerät verwirklicht, bei dem eine Koronaaufladungsvorrichtung überflüssig ist.

(Beispiel 17)

Die Fig. 37 veranschaulicht ein elektrophotographisches Gerät, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes (Kombination aus der Aufladungsvorrichtung 73 und der Belichtungsvorrichtung 55), die Entwickel- und Reinigungsvorrichtung 119, und die Übertragungsvorrichtung 95 der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Dieses elektrophotographische Gerät war identisch mit demjenigen des Beispiels 16, wobei jedoch die bei dem Beispiel 15 beschriebene Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes (Kombination aus der Aufladungsvorrichtung 73 und der Belichtungsvorrichtung 55) der Fig. 33 anstelle der bei dem Beispiel 16 beschriebenen Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes und zur Reinigung (Kombination aus der Aufladungs- und Reinigungsvorrichtung 115 und der Belichtungsvorrichtung 55) der Fig. 35 verwendet wurde. Die Funktionsweise und die Wirkung waren bei diesem Gerät und dem elektrophotographischen Gerät der Fig. 35 praktisch gleich. Die Funktionsweise des ausgetauschten Teils wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 36 beschrieben.
Die Fig. 36 (a) ist ein Schema, das das Funktionsprinzip der Vorrichtung zur Erzeugung des elektrostatischen latenten Bildes veranschaulicht. Wie in dem Schema veranschaulicht ist, wurden die elastische, elektrisch leitende Walze 21 und die das elektrostatische latente Bild speichernde Schicht 13 in gegenseitigem Gleitkontakt gehalten, und es wurde ein Potential unterschied verwirklicht. Die Erzeugung eines latenten Bildes bei dem wie oben beschrieben gebauten Gerät wurde bereits bei dem Beispiel 12 erklärt und wird daher hier nicht wiederholt. Wie in der Fig. 36 (a) veranschaulicht ist, haftete vor der Erzeugung des latenten Bildes der nach der Übertragung zurückbleibende Toner an der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13, und blieb selbst nach der Erzeugung des latenten Bildes weiterhin auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 zurück. Das Schema setzt voraus, daß keine Reinigung ausgeführt wurde. Die Fig. 37 veranschaulicht, wie die Entwickel- und Reinigungsvorrichtung betätigt wird, um unnötigen Toner zu entfernen, und gleichzeitig das latente Bild zu entwickeln. Dieser Prozeß wird unter Bezugnahme auf die Fig. 36 beschrieben. In der Fig. 36 (b) ist der Zustand wiedergegeben, der von der Vorrichtung vor der Erzeugung des latenten Bildes angenommen wird. Das Oberflächenpotential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 betrug Vr, und der nach der Übertragung zurückbleibende Toner blieb weiterhin auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 liegen. Die Polarität der normalen Aufladung des Toners wird hier als positiv angenommen und mit + bezeichnet. Das Symbol - bezeichnet den Toner mit umgekehrter Polarität. In der Fig. 36 (c) ist der Zustand wiedergegeben, der von der Vorrichtung während der Erzeugung eines latenten Bildes angenommen wird. In diesem Fall betrug das Potential der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 Vb, und wurde das Potential der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 auf Vo bzw. Ve verändert. Der Toner von umgekehrter Polarität wurde durch Reibung mit der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 positiv aufgeladen. Der Toner auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde durch die elektrostatische Kraft infolge des Potentialunterschiedes Vb - Vo bzw. Vb - Ve auf der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 festgehalten. In der Fig. 36 (d) ist der Zustand wiedergegeben, der von der Vorrichtung während des Entwickel- und Reinigungsvorgangs angenommen wird. Das Oberflächenpotential der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 betrug VD (Entwickelvorspannung). Bei der Position des Oberflächenpotentials Vo der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde daher der auf Vo aufgeladene Toner durch den Potential unterschied Vo - VD nach VD übertragen. Bei der Position des Oberflächenpotentials Ve der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht 13 wurde der Toner auf VD durch den Potential unterschied Vo - Ve nach Ve übertragen. Der auf Ve liegende Toner durfte unverändert zurückbleiben. Während des Entwickel- und Reinigungsvorgangs wurde also der auf Vo befindliche Toner auf der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 zurückgewonnen, und der Toner wurde sogar von der elastischen, elektrisch leitenden Walze 21 nach dem Bereich von Ve befördert (für die Entwicklung). In diesem Fall hatte der Toner von umgekehrter Polarität eine gegenteilige Wirkung. Die in dem Zustand der Fig. 36 (c) ausgeführte, normale Aufladung hatte eine Verbesserung der Bildqualität zur Folge. Selbst bei der herkömmlichen Entwickelvorrichtung konnte die obenerwähnte Wirkung (Reinigung) erreicht werden.
Außerdem konnte die sonst mögliche Vergeudung des Toners vermieden werden, weil bei der Vorrichtung der nach der Übertragung in dem Zustand der Fig. 36 (c) zurückbleibende Toner nicht entfernt wurde und in dem Zustand der Fig. 36 (d) als Teil der Vorrichtung zur Rückgewinnung oder Entwicklung diente. Da mit diesem Gerät keine Vergeudung des Toners verbunden war, war der bisher unbedingt erforderliche Abfalltoner-Behälter überflüssig, wodurch Bodenfläche eingespart werden konnte. Das Gerät war daher leicht zu warten.

Claims

1. Entwickelvorrichtung zur Bildung einer dünnen Tonerschicht auf der Oberfläche eines Tonerträgerelements, an das eine Entwickelvorspannung angelegt ist, und zur Umwandlung eines elektrostatischen latenten Bildes in ein sichtbares Bild, wozu diese dünne Tonerschicht in Kontakt mit einer das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie so eingestellt wird, daß die Bestimmungsgleichung:

q m = 100/vlR

erfüllt wird, wobei q die Stärke der Aufladung dieses Toners (C/g), m die Menge dieses an der Oberfläche dieses Tonerträgerelements pro Einheitsfläche dieser Oberfläche haftenden Toners (g/cm²), v die Geschwindigkeit der Bewegung dieses Tonerträgerelements (cm/sec), l die verfügbare Länge dieses Tonerträgerelements (cm), und R (Ω) die Größe des elektrischen Widerstands zwischen der Oberfläche dieses Tonerträgerelements und dem Mittel zum Anlegen dieser Entwickelvorspannung ist.

2. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der Kontaktabstand zwischen der Oberfläche dieses Tonerträgerelements und der Oberfläche dieser das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht in dem Bereich von 0,3 mm bis 6,0 mm liegt.

3. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der der Kontaktdruck zwischen diesem Tonerträgerelement und dieser das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht nicht größer als 1 kg/cm² ist.

4. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der die Kontakttiefe zwischen diesem Tonerträgerelement und dieser das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht in dem Bereich von 0,1 mm bis 2,0 mm liegt.

5. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die Rauhigkeit der Oberfläche dieses Tonerträgerelements nicht größer als 3 um ist.

6. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das Mittel zur Bildung dieser dünnen Tonerschicht ein elastisches oder starres Element ist, das gegen die Oberfläche dieses Tonerträgerelements gepreßt wird.

7. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 6, die mit einem Mittel versehen ist, um eine solche Spannung an die Oberfläche dieses Tonerträgerelements anzulegen, daß der absolute Wert der Potentialdifferenz zwischen dem Bildteil dieses elektrostatischen latenten Bildes und der Oberfläche dieses Tonerträgerelements nicht kleiner als 100 V, und nicht größer als 600 V ist.

8. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 7, die mit einem Mittel versehen ist, um eine solche Spannung an die Oberfläche dieses Tonerträgerelements anzulegen, daß der absolute Wert der Potentialdifferenz zwischen dem bildfreien Teil dieses elektrostatischen latenten Bildes und der Oberfläche dieses Tonerträgerelements nicht kleiner als 50 V ist.

9. Entwickelvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der dieses Tonerträgerelement eine elastische, elektrisch leitende Walze ist, die mit einer elastischen Walzenbasis und einer auf den Umfang dieser Walzenbasis fest aufgebrachten, flexiblen Leitungsschicht versehen ist, und dieses Tonträgerelement die Fähigkeit besitzt, einen Reinigungsvorgang zu bewirken.

10. Entwickelvorrichtung zur Bildung einer dünnen Tonerschicht auf der Oberfläche eines Tonerträgerelements, an das eine Entwickelvorspannung angelegt ist, und zur Umwandlung eines elektrostatischen latenten Bildes in ein sichtbares Bild, wozu diese dünne Tonerschicht in Kontakt mit einer das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß sie so eingestellt wird, daß die Bestimmungsgleichung:

R ≤ 200/I

erfüllt wird, wobei I (A) die Größe des elektrischen Entwickelstroms, und R (Ω) die Größe des elektrischen Widerstands zwischen der Oberfläche dieses Tonerträgerelements und dem Mittel zum Anlegen dieser Entwickelvorspannung ist.

11. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Umfangsgeschwindigkeit des Tonerträgerelements bei Rotation gleich der 1,5- bis 7,0fachen Umfangsgeschwindigkeit der das elektrostatische latente Bild speichernden Schicht bei Rotation ist.

12. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis aufweist, die aus mindestens einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem weichen Polyurethanschaumstoff, einem Gummi schwamm, und einem Polyurethangummi besteht, und eine leitende Schicht aufweist, die auf den Umfang der Walzenbasis aufgebracht ist.

13. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis und eine auf den Umfang der Walzenbasis aufgebrachte leitende Schicht aufweist, wobei die leitende Schicht von einem nahtlosen Rohr gebildet wird, das mindestens ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyester, Polyurethan, und Polyethylenterephthalat besteht.

14. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis und eine auf den Umfang der Walzenbasis aufgebrachte leitende Schicht aufweist, wobei die leitende Schicht aus Polyurethanharz gebildet ist, und einen elektrischen Widerstand von nicht mehr als 10¹² Ω·cm hat.

15. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis aufweist, wobei die Walzenbasis aus ölfestem Gummi besteht, der eine Steifigkeit von nicht mehr als 40 Grad (Typ A, japanischer Industriestandard) besitzt, und eine Leiterschicht aufweist, die auf den Umfang der Walzenbasis aufgebracht ist.

16. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis, eine auf den Umfang der Walzenbasis aufgebrachte, leitende Schicht, und eine auf die leitende Schicht aufgebrachte Widerstandsschicht aufweist.

17. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis, eine auf den Umfang der Walzenbasis aufgebrachte, leitende Schicht, und eine auf die leitende Schicht aufgebrachte Widerstandsschicht aufweist, wobei die Widerstandsschicht einen elektrischen Widerstand von mehr als 10¹² Ω·cm hat.

18. Entwickelvorrichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das Tonerträgerelement eine elektrisch leitende Walze ist, die eine elastische Walzenbasis, eine auf den Umfang der Walzenbasis aufgebrachte leitende Schicht, und eine auf die leitende Schicht aufgebrachte Widerstandsschicht aufweist, wobei die Widerstandsschicht eine Dicke von nicht mehr als 0,5 mm hat.