DE69216001T2

DE69216001T2 - Bilderzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69216001T2
Application number: DE69216001T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Hirose; Masae Ikeda; Hideki Kamaji
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2012-03-11
Also published as: EP0528045A1; JP2603001B2; US5367367A; WO1992015925A1; JPH04281479A; EP0528045A4; EP0528045B1; DE69216001D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilderzeugungseinrichtung zum Zuführen eines Entwicklungsmittels zu einem Entwicklungsbereich zum Zwecke des Entwickeins eines Latentbildes beispielsweise in einer elektrofotografischen Einrichtung.
Bilderzeugungseinrichtungen werden in weitem Umfang beispielsweise in Druckern, Kopiermaschinen und Faksimileeinrichtungen verwendet, und ein Entwicklungsmittel derselben muß in der Form einer dünnen Schicht von gleichmäßiger Dicke vorliegen, wenn es dem Entwicklungsbereich zugeführt wird, um eine Entwicklung von guter Qualität auszuführen.
Als Transportkörper zum Transportieren des Entwicklungsmittels zu einem Entwicklungsbereich wird im allgemeinen eine Entwicklungswalze mit einem kreisförmigen Querschnitt verwendet, welche Walze von einer drehenden Entwicklungsmittel-Zuführwalze so berührt wird, daß ein in einer Entwicklungseinheit enthaltenes Entwicklungsmittel auf die Oberfläche der Entwicklungswalze aufgebracht wird.
Um eine dünne, gleichmäßige Schicht des Entwicklungsmittels auf der Oberfläche der Entwicklungswalze auszubilden, ist es deshalb wesentlich, daß die Entwicklungsmittel- Zuführwalze dieses Entwicklungsmittel, und zwar eine optimale Menge in der Zeit, einem Kontaktbereich zuführt, welcher von der Entwicklungswalze berührt wird. Physikalische Eigenschaften der Entwicklungsmittel-Zuführwalze wird deshalb ein sehr entscheidender Faktor.
Als Material für solch eine Entwicklungsmittel-Zuführwalze wird Polyurethanschaumharz, welches mit einer Leitfähigkeit ausgestattet ist, in der herkömmlichen Technologie verwendet. Allerdings wird wenig Aufmerksamkeit dem Verhältnis zwischen verschiedenen physikalischen Eigenschaften des Materials und der Gleichmäßigkeit der Dicke eines dünnen Films von Entwicklungsmittel geschenkt, welcher auf der Oberfläche der Entwicklungswalze gebildet wird, mit der Ausnahme, daß normalerweise ein Material mit einer geeigneten Härte ausgewählt wird.
Die Zuführung von Entwicklungsmittel zu der Oberfläche der Entwicklungswalze wurde in der herkömmlichen Technologie in einer solchen Weise durchgeführt, daß die Entwicklungsmittel-Zuführwalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit (Drehgeschwindigkeit an der Kante der Walze gemessen) vom 0,5- bis 1-fachen der Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze gedreht wurde.
In der herkömmlichen Technologie wurden allerdings die physikalischen Eigenschaften des Materials der Entwicklungsmittel-Zuführwalze wenig in Betracht gezogen, und die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungsmittel-Zuführwalze wird hauptsächlich unter Beachtung des Auftretens von Verspritzen des Entwicklungsmittels innerhalb einer Entwicklungseinheit bestimmt; deshalb wurde dem Zweck, die Dicke eines auf der Oberfläche der Entwicklungswalze gebildeten dünnen Films gleichmäßig zu machen, nicht gedient.
Infolgedessen hat die herkömmliche Bilderzeugungseinrichtung einen Nachteil dahingehend, daß, weil die Menge des von der Entwicklungsmittel-Zuführwalze getragenen Entwicklungsmittels nicht optimiert werden kann, ein dünner Film nicht mit gleichmäßiger Dicke auf der Oberfläche der Entwicklungswalze gebildet werden kann, wodurch ein Drucken mit schlechter Qualität, einer Druckhistorie, bei welcher ein Druckmuster des vorherigen Druckes erhalten bleibt, und eine Ungleichmäßigkeit bei der Dunkelwert des Druckes verursacht werden.
Demzufolge ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bilderzeugungseinrichtung mit einem Entwicklungsmittel-Zuführkörper zu schaffen, der in der Lage ist, eine optimale Menge an Entwicklungsmittel einem Entwicklungsmittel-Transportkörper zum Transportieren des Entwicklungsmittels an eine Entwicklungseinheit zu liefern.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bilderzeugungseinrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, auf der Oberfläche eines Entwicklungsmittel- Transportkörpers eine dünne Filmschicht eines Entwicklungsmittels mit gleichmäßiger Dicke zu bilden, und zwar durch Optimierung physikalischer Eigenschaften der Entwicklungsmittel-Zuführwalze.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bilderzeugungseinrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, auf der Oberfläche eines Entwicklungsmittel- Transportkörpers eine dünne Filmschicht eines Entwicklungsmittels mit gleichmäßiger Dicke zu bilden, und zwar durch Optimierung einer Bewegungsgeschwindigkeit der Entwicklungsmittel-Zuführwalze, welche Geschwindigkeit an einem Kontaktbereich gemessen wird, welcher von dem Entwicklungsmittel-Transportkörper berührt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Entwicklungsmittel-Transportkörper vorgesehen, welcher in einer Entwicklungseinheit so angeordnet ist, daß er aus kleinen Körnern bestehendes Entwicklungsmittel transportiert, indem er dieses Mittel zu einem Entwicklungsbereich auf einer Oberfläche des Entwicklungsmittel-Transportkörpers trägt, sowie ein Entwicklungsmittel-Zuführkörper, welcher mit diesem in einer Kontaktfläche in einem Kontakt von Oberfläche zu Oberfläche steht und dazu vorgesehen ist, in der Entwicklungseinheit vorhandenes Entwicklungsmittel der Oberfläche des Entwicklungsmittel-Transportkörpers zuzuführen, wobei er sich in dieser Kontaktfläche in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Entwicklungsmittel-Transportkörpers bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß:
der Entwicklungsmittel-Zuführkörper aus weichem Kunstschaumharzmaterial hergestellt ist, welches eine Leitfähigkeit aufweist, und welches einen Wert von F aufweist, welcher zwischen 72 und 114 liegt, wobei F definiert ist durch F = S /H, wobei H die Härte (kgf), die Dichte (kg/m³) und S der Zellen-Zählwert (Zellen/25mm) ist.
Der Entwicklungsmittel-Zuführkörper ist alternativ dazu so konfiguriert, daß seine Dichte (kg/m³) zwischen 28 und 30 liegt, seine Härte H (kgf) zwischen 9 und 15 beträgt und sein Zellen-Zählwert S (Zellen/Zoll) zwischen 32 und 42 liegt.
Der Entwicklungsmittel-Zuführkörper kann auch so konfiguriert sein, daß der Wert der Austrittsarbeit eV des Entwicklungsmittel-Zuführkörpers kleiner als die Austrittsarbeit (eV) des Entwicklungsmittels ist, wenn das Entwicklungsmittel im aktuellen Betrieb negativ geladen ist.
Eine andere von der vorliegenden Erfindung umfaßte Konfiguration ist so, daß der Entwicklungsmittel-Transportkörper und der Entwicklungsmittel-Zuführkörper beide walzenartig sind und einen kreisförmigen Querschnitt haben, und daß die Umfangsgeschwindigkeit des Entwicklungsmittel- Zuführkörpers so eingestellt wird, daß sie vom 1,4-fachen bis zum 1,7-fachen derjenigen des Entwicklungsmittel-Transportkörpers ist.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine optimale Menge an Entwicklungsmittel vom Entwicklungsmittel-Zuführkörper dem Entwicklungsmittel-Transportkörper zugeführt, indem ein Entwicklungsmittel-Zuführkörper gebaut wird, bei welchem S /H zwischen 72 und 114 liegt, und indem man die Bewegungsgeschwindigkeit des Entwicklungsmittel-Zuführkörpers im Kontaktbereich so einjustiert, daß sie vom 1,4-fachen und 1,7-fachen derjenigen des Entwicklungsmittel-Transportkörpers ist. Infolgedessen wird eine dünne Filmschicht des Entwicklungsmittels mit einer gleichmäßigen Dicke auf der Oberfläche des Entwicklungsmittel-Transportkörpers gebildet und zu dem Entwicklungsbereich transportiert, wodurch ein Druck von guter Qualität vorausgesetzt werden kann.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie dieselbe zur Wirkung gebracht werden kann, wird jetzt, allerdings nur beispielhaft, auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht, welche eine Anordnung der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 2 eine Ansicht, welche eine Anordnung einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 3 eine Schemazeichnung, welche ein Verfahren zum Messen der Walzenhärte mit einem Meßgerät vom Asker-Typ C beschreibt;
Fig. 4 ist eine Schemazeichnung, welche ein Verfahren zum Messen des Walzenwiderstandes beschreibt;
Fig. 5 ist eine Schemazeichnung der Ausgestaltung;
Fig. 6 ist ein Graph, welcher experimentelle Daten der Ausgestaltung zeigt;
Fig. 7 ist eine Schemazeichnung, welches ein Verfahren zum Messen der Dicke einer Tonerschicht beschreibt;
Fig. 8 ist ein Graph, welcher experimentelle Daten der Ausgestaltung zeigt;
Fig. 9 ist ein Graph, welcher experimentelle Daten der Ausgestaltung zeigt;
Fig. 10 ist eine Tabelle, welche physikalische Eigenschaften von Materialien zeigt, die bei Versuchsproben der Ausgestaltung verwendet wurden;
Fig. 11 ist ein Graph, welcher eine Korrelation zwischen der Tonerschichtdicke und physikalischen Eigenschaften zeigt;
Fig. 12 ist ein Graph, welcher experimentelle Daten der Ausgestaltung zeigt;
Fig. 13 ist eine Schemazeichnung, welche das Verhältnis zwischen der Tonerschichtdicke für Toner mit unterschiedlichen Kornabmessungen sowie den Dunkelwert des Druckes zeigt;
Fig. 14 ist ein Graph, welcher die Verteilung der Partikelabmessungen eines 8 µm-Toners zeigt; und
Fig. 15 ist ein Graph, welcher die Verteilung der Partikalabmessungen eines 12 µm-Toners zeigt.
Eine Beschreibung einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in Übereinstimmung mit den Zeichnungen gegeben. Fig. 1 ist eine Ansicht, welche eine Anordnung der vorliegenden Erfindung illustriert, und Fig. 2 illustriert eine Druckereinrichtung, bei welcher die vorliegende Erfindung angewendet wird. Es sei allerdings bemerkt, daß die vorliegende Erfindung eine weite Anwendung in verschiedenen Ausrüstungen findet, welche eine elektrofotografische Einrichtung verwenden, wobei diese Ausrüstungen Kopiermaschinen, Faksimilemaschinen und elektrostatische Aufzeichnungseinrichtungen umfassen, wie die, welche eine Stiftelektrode oder eine dielektrische Trommel einsetzen.
Mit 11 ist in der Figur eine fotosensitive Trommel bezeichnet, die von einem in der Figur nicht gezeigten Motor drehangetrieben wird, und zwar mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Transportgeschwindigkeit von Druckpapier 100, welches von einer Papierzuführrolle 12 transportiert wird. Diese Fotokonduktor-Trommel 11 ist so konfiguriert, daß eine Oberflächenschicht aus Polyurethanschaum, durchsetzt mit leitfähigen Kohlenstoffkörnern (Karbonkörnern), haftend über einem Kern ausgebildet ist.
Mit 13 ist ein Vorlader bezeichnet, um die Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11 gleichmäßig zu laden. Mit 14 ist ein Entwickler zum Bilden eines elektrostatischen Latentbildes auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11 durch Bewegen von Laserlicht auf der geladenen Oberfläche der Trommel 11 bezeichnet. Ein beispielsweise eine Hologrammscheibe verwendender Scanner ist als Mechanismus zum Bewegen von Laserlicht brauchbar.
Ein elektrostatisches Latentbild auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11 wird durch eine Entwicklungseinheit 30 der vorliegenden Erfindung entwickelt, so daß ein Tonerbild gebildet wird. Mit 2 ist ein Entwicklungsbereich bezeichnet, durch den diese Bildausbildung stattfindet.
Eine Übertragungseinrichtung 16 zum Übertragen des Tonerbildes von der fotosensitiven Trommel 11 auf das Druckpapier 16 ist hinter dem Druckpapier 100 so angeordnet, daß sie dem Kontaktbereich, welcher zwischen der fotosensitiven Trommel 11 und dem Druckpapier 100 gebildet wird, zugewandt ist.
Mit 17 ist ein Fixierer zum Fixieren des Tonerbildes auf dem Druckpapier 100 bezeichnet. 18 ist ein Reiniger zum Reinigen der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11 von Resttoner. 19 ist eine Löschlampe zum Entfernen von statischer Elektrizität von der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11.
Die Entwicklungseinheit 30 ist eine Einkomponenten- Entwicklungseinheit und nimmt einen Toner 1 auf, welcher eine Bestandteilart als Entwicklungsmittel enthält. Der Toner 1 umfaßt kleine Körner mit einer mittleren Abmessung von 12 µm; er umfaßt Polyesterharztoner aus vernetztem Polyesterharz mit Additiven wie Azodyn-Farbstoff, Kohleschwarz und Polypropylen-Wachs. Der Toner mit einem Volumenwiderstand von 4 x 10¹&sup4; Ω cm beispielsweise und einer Austrittsarbeit von 5,5 eV ist negativ geladen.
Eine Entwicklungswalze 32 (Entwicklungsmittel-Transportkörper) wird drehangetrieben, so daß sie den Toner 1, welcher adhäsiv an der Oberfläche derselben haftet, von der Entwicklungseinheit 30 aus transportiert und im Entwicklungsbereich 2 mittels des transportierten Toners 1 ein elektrostatisches Latentbild entwickelt, wobei sie in Kontakt mit der fotosensitiven Trommel 11 gehalten wird.
Was das Material für die Entwicklungswalze 32 angeht, können Substanzen wie etwa Polyurethangummi, Silikongummi und poröser Polyurethanschwamm verwendet werden, wenn diese mit einer Substanz wie etwa Karbon durchsetzt und mit einer Leitfähigkeit versehen sind. In dieser Ausgestaltung wird poröser Polyurethanschwamm verwendet (Produktname: polyurethane ultra minute continous porous body of production von Toyo Polymer Inc., Handelsname: Rubicell), welcher einen Porendurchmesser von 10 µm, einen Zellen-Zählwert von etwa 200 Zellen/Zoll, einen Volumenwiderstand von 10&sup4; - 10&sup7; Ωcm, eine Härte von 23º (Asker-C-Härtemesser), eine Austrittsarbeit von 4,5 eV und eine angelegte Spannung von -300 V hat. Die Entwicklungswalze 32 als Ganzes hat einen Widerstand von etwa 10&sup5; bis 10&sup7; Ω. Es wird bevorzugt, daß die Drehrichtung der Entwicklungswalze 32 so eingestellt wird, daß sie in der gleichen Richtung ist wie die Richtung der fotosensitiven Trommel 11. Mit dieser Konfiguration werden die Oberflächen der Entwicklungswalze 32 und der fotosensitiven Trommel 11 im Entwicklungsbereich 2 in entgegengesetzten Richtungen bewegt, wobei ein Kontakt unter Druck zwischen denselben aufrechterhalten wird, so daß die Filmdicke des von der Entwicklungswalze 32 getragenen Toners 1 innerhalb eines spezifischen Bereiches durch Druck zwischen den Oberflächen kontrolliert wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine angemessene Dicke der Tonerschicht auf der Oberfläche der fotosensitiven Trommel 11 adhäsiv gebildet wird.
Weiter unten wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Messen der Härte und eines Verfahrens zum Messen des Widerstandes der Entwicklungswalze 32 angegeben. Zuerst wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Messen der Härte angegeben. Die Messung der Härte wird unter Verwendung eines Asker-C-Härtemessers 50 ausgeführt, welcher in Fig. 3 gezeigt ist. Dieser Asker-C-Härtemesser 50 ist so konfiguriert, daß er sich in der Figur in den Richtungen X1 und X2 bewegen kann, wobei er von der Walzenhärtemeß-Aufspannvorrichtung 51 geführt wird. Die Walzenhärtemeß-Aufspannvorrichtung 51 ist so konfiguriert, daß sie mit einer Walze bestückt werden kann, deren Härte gemessen werden soll (die Entwicklungswalze 32 in diesem Fall).
Auf drei mit A, B und C bezeichneten Punkten auf der eingesetzten Entwicklungswalze 32 wird der Asker-C-Härtemesser 50 aufgesetzt, und es wird eine Härtemessung (mit einer Meßlast von 350 g) an jedem der drei Punkte ausgeführt.
Zum Messen des Widerstandes der Entwicklungswalze 32 wird ein digitaler Ultrahochwiderstandsmesser 55 verwendet, welcher in Fig. 4 gezeigt ist. Insbesondere ist eine Kathode 56 mit dem Zentrum der Entwicklungswalze 32 verbunden, und eine Anode 57 ist mit dem Endbereich der Entwicklungswalze 32 verbunden, wobei eine vorgeschriebene Spannung (beispielsweise 100 v) zwischen diesen angelegt wird. Es wird dann eine Messung eines Wertes des elektrischen Stromes genommen, welcher über die Elektroden fließt. Auf der Basis der angelegten Spannung und des gemessenen Wertes des Stromes erhält man den Widerstand der Entwicklungswalze 32 durch die folgende Gleichung:
Walzenwiderstand (Ω) = angelegte Spannung/Stromwert.
Eine weitere Beschreibung wird nochmals in Übereinstimmung mit den Fig. 1 und 2 gegeben. Eine Drehachse 33 der Entwicklungswalze 32 trägt die Entwicklungswalze 32 drehbar. Eine Spannung wird an die Walze 32 so angelegt, daß ein elektrisches Feld zwischen der fotosensitiven Trommel 11 und der Entwicklungswalze 32 im Bildbereich des Latentbildes eine Polaritätsrichtung hat, die der in einem Hintergrundbereich des Latentbildes entgegengesetzt ist. Die Spannung ist so eingeregelt, daß das elektrische Potential des Bildbereiches der fotosensitiven Trommel 11 gleich -100 V ist, daß das elektrische Potential des Hintergrundbereiches derselben gleich -600 V ist und daß das elektrische Potential der Entwicklungswalze 32 gleich -300 V ist.
35 ist eine Schichtdicken-Steuerungsklinge, die so befestigt ist, daß sie den Toner 1 gegen die Oberfläche der Walze 32 preßt, die den Toner 1 von der Entwicklungseinheit zum Entwicklungsbereich 2 trägt. Eine Blattfeder aus rostfreiem Stahl, deren Endkante beispielsweise so stirngefräst ist, daß sie eine glatte runde Form hat, wird als Material für die Schichtdicken-Steuerungsklinge verwendet.
Das meiste des in der Entwicklungseinheit 30 adhasiv an der Oberfläche der Entwicklungswalze 32 haftenden Toners 1 wird im Andruckbereich dieser Schichtdicken-Steuerungsklinge abgeschabt. Indem man den Toner 1 durch diesen Bereich hindurchgehen läßt, wird eine dünne Schicht von Toner 1 mit gleichmäßiger Dicke auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 32 ausgebildet und zum Entwicklungsbereich 2 transportiert.
Die Andruckkraft der Schichtdicken-Steuerungsklinge 35 gegen die Entwicklungswalze 32 ist beispielsweise 35 gf/cm. Eine Spannung von beispielsweise -400 V wird an die Schichtdicken-Steuerungsklinge 35 angelegt, so daß der Toner 1 durch Reibung aufgeladen wird, und so daß die Menge der elektrischen Ladung groß genug gehalten wird. Die Austrittsarbeit der Andruckkraft der Schichtdicken-Steuerungsklinge ist so ausgebildet, daß sie 4,4 eV beträgt. Als Material für die Herstellung der Schichtdicken-Steuerungsklinge 35 sind von rostfreiem Stahl abweichende Metalle, Hochpolymerharz, Silikon, Urethangummi brauchbar, wenn diese so behandelt sind, daß sie leitfähig sind. Andere Materialien sind ebenfalls verwendbar, solange sie eine Leitfähigkeit aufweisen. Die Schichtdicken-Steuerungsklinge 35 wirkt in der Weise, daß sie die Entwicklungswalze 32 in der Schlepprichtung abstützt, bei welcher die Abstützung in der Drehrichtung der Entwicklungswalze 32 stattfindet, oder in der Gegenrichtung, bei welcher die Abstützung in der Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung stattfindet, wie in diesem Ausführungsbeispiel.
Eine Nachstellwalze 37 (Entwicklungsmittel-Zuführkörper), welche in der Nähe des Bodens der Entwicklungseinheit 30 angeordnet ist, kann in Kombination mit der Entwicklungswalze 32 rotieren. Die Nachstellwalze 37 berührt die und dreht sich in der gleichen Richtung wie die Entwicklungswalze 32. Deshalb bewegen sich die beiden Wälzen 32 und 37 in dem zwischen der Entwicklungswalze 32 und der Nachstellwalze 37 gebildeten Kontaktbereich 3 in Richtungen entgegengesetzt zueinander. Mit dieser Konfiguration wird der Toner 1 zur Haftung an der Entwicklungswalze 32 gebracht, indem er zwischen den Walzen 32 und 37 gepreßt wird. Auf diese Weise wird die Schichtdicke des Toners 1 durch die Sandwich-Anpressung kontrolliert, und eine Tonerschicht von gleichmäßiger Dicke kann ausgebildet werden.
Fig. 5 illustriert einen Antriebsmechanismus der Entwicklungswalze 32 und der Nachstellwalze 37. Zahnräder 44 und 45, welche auf Achsen 33 und 38 befestigt sind, auf denen die Walzen 32 und 37 montiert sind, werden durch einen gemeinsamen Schrittmotor 46 über ein Zwischenzahnrad 43 in der gleichen Richtung drehangetrieben. 49 ist eine Steuerung zum Steuern der Drehung des Schrittmotors 46.
Es wird nochmals auf die Fig. 2 Bezug genommen; die Nachstellwalze 37 trägt den Toner 1, welcher an dieser adhäsiv haftet, von der Entwicklungseinheit 30 zum Kontaktbereich 3, welcher von der Entwicklungswalze 32 berührt wird, und schabt den Resttoner 1 von der Oberfläche der Entwicklungswalze 32 ab, nachdem die Entwicklung stattfindet. Die Austrittsarbeit dieser Nachstellwalze 37 ist so eingestellt, daß der Toner 1 negativ geladen wird. In dieser Ausgestaltung ist die Austrittsarbeit des Toners 1 gleich 5,5 eV, während die Austrittsarbeit der Nachstellwalze 37 gleich 4,6 eV ist.
Die Drehachse der Nachstellwalze 37 trägt die Nachstellwalze 37 drehbar. Eine Spannung von beispielsweise -400 bis -500 V, die niedriger als die auf die Entwicklungswalze 32 aufgebrachte Spannung ist, wird an die Nachstellwalze 37 angelegt, so daß der negativ geladene Toner 1 durch eine mechanische und elektrische Kraft der Entwicklungswalze 32 zugeführt werden kann.
Als Material zum Herstellen der Nachstellwalze 37 ist beispielsweise mit Karbon durchsetztes (so daß es eine Leitfähigkeit aufweist) Polyurethanschwamm- oder Bürstenmaterial brauchbar. In dieser Ausgestaltung werden Polyurethanschwamm mit einer Dichte von 28 bis 30 kg/m³, einer Härte H von 9 bis 15 kgf (wobei die Härte entsprechend dem JIS K 6401-Härtetest bestimmt ist), einem Zellen-Zählwert S von 32 bis 42 Zellen/25 mm und einem Volumenwiderstand von etwa 10&sup4; Ωcm verwendet.
Es wurden Versuche gemacht, um eine Konfiguration einer Nachstellwalze 37 zur Erzeugung einer Tonerschicht 1 mit einer gleichmäßigen Dicke auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 32 zu bestimmen, die dazu geeignet ist, eine gute Druckqualität zu ermöglichen.
Fig. 6 beschreibt den Zustand, nachdem der Druckvorgang auf dem Druckpapier 100 durchgeführt wurde, und zeigt ein Verhältnis zwischen der Ungleichmäßigkeit des Druckdunkelwertes auf einem Bogen-Druckpapier 100 und der entsprechenden Tonerschichtdicke (dt) auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 32.
Um die Ungleichmäßigkeit des Druckdunkelwertes auf einem Niveau zu halten, die nicht von Druckhistorie (Druckbildwiederkehr) begleitet ist, sollte die Tonerschichtdicke dt im Bereich von 9 bis 16 µm gehalten werden.
Die Tonerschichtdicke dt wird unter Verwendung einer Laser-Umrißmeßeinrichtung 60 gemessen, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Diese Laser-Umrißmeßeinrichtung 60 besteht aus einem Laserlicht emittierenden Abschnitt 61, welcher parallele Strahlen von Laserlicht emittiert, einem Licht auffangenden Abschnitt 62 zum Auffangen des Laserlichtes, und einer Bezugskante 63; die Entwicklungswalze 32 wird dabei zwischen dem das Laserlicht emittierenden Abschnitt 61 und dem das Licht auffangenden Abschnitt 62 angeordnet. Das ermöglicht die Messung von Abständen L&sub1; und L&sub2;, wobei L&sub2; der Abstand einer Position der Entwicklungswalze 32 von einer Bezugsposition ist, die durch die das Laserlicht blockierende Bezugskante 63 gegeben ist, und wobei L&sub1; die Breite des von dem auffangenden Abschnitt 62 aufgefangenen Laserlichtes ist. Die Differenz dt zwischen L&sub1; und L&sub2; (dt = L&sub2; - L&sub1;) ergibt die Tonerschichtdicke dt. Die Feststellung des Auftretens einer Druckhistorie, die bei der Gewinnung der Kurve der Fig. 6 verwendet wurde, wurde entsprechend einem visuellen Test durch eine Vielzahl von Testern (Leuten) vorgenommen, wobei dann, wenn irgendeiner der Tester ein Auftreten einer Druckhistorie bemerkt hat, das Auftreten einer Druckhistorie vermerkt wurde.
Fig. 8 zeigt das Verhältnis zwischen Druckmarken und der Tonerschichtdicke dt. Fig. 8 zeigt, daß es, um das Druckmarkenniveau innerhalb eines annehmbaren Bereiches zu halten, erforderlich ist, daß die Tonerschichtdicke dt kleiner als 15 µm ist. Eine Druckmarke ist als eine Formation von Toner auf einem Bereich definiert, welcher keinen Druck aufweisen sollte, d.h., ein auf der fotosensitiven Trommel 11 im vorherigen Druckprozeß gebildetes Tonerbild wird auf diesem infolge einer ungenügenden Reinigung durch den Reiniger 18 bis zu dem nächsten Druckprozeß beibehalten.
Fig. 9 zeigt ein Verhältnis zwischen Dunkelwerten des Druckes und der Tonerschichtdicke dt. Es ist offensichtlich, daß eine Tonerschichtdicke dt von mehr als 7 µm erforderlich ist, um einen ausreichenden Druckdunkelwert sicherzustellen.
Die Daten in den Fig. 6, 8 und 9 zeigen demnach, daß eine Tonerschichtdicke dt von 9 bis 15 µm erforderlich ist, um optimale Druckergebnisse zu erhalten, die in allen drei Aspekten genügen, nämlich Gleichmäßigkeit beim Druckdunkelwert (Historie), den Druckmarken und dem Druckdunkelwert.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wurde eine Messung der auf Entwicklungswalzen 32 gebildeten Tonerschichtdicke durchgeführt, wobei das Konstruktionsmaterial derselben variiert wurde: Sechs Arten (1 bis 6) von Karbon-durchsetztem Polyurethanschwamm (Polyurethanschaum mit kontinuierlicher Porosität) wurden als Material für die Nachstellwalze 37 verwendet. Die Umfangsgeschwindigkeit der Nachstellwalze 37 wurde auf das 1,5-fache derjenigen der Entwicklungswalze 32 eingestellt.
Insbesondere umfassen die sechs Arten (1 bis 6) von Polyurethanschwamm drei Arten von Polyurethanschaumester 1 bis 3, nämlich 1 Polyurethanschaumester vom Hochdichtetyp (Materialreferenz: ST), 2 Polyurethanschaumester vom Hochelastizitätstyp (Materialreferenz: SF), 3 Polyurethanschaumester vom Allzwecktyp (Materialreferenz: SK). Die verbleibenden Materialien 4 bis 6 umfassen 4 Polyether- Polyurethanschaum vom Allzwecktyp (Materialreferenz: TS), 5 Urethanschaum vom leitfähigen Typ (Materialreferenz: EP), und 6 speziell behandelter Polyurethanschaum, bei der eine filmartige Substanz vollständig entfernt wurde (Materialreferenz: HR-20).
Auf der Basis von drei in Fig. 10 gezeigten physikalischen Eigenschaften, nämlich Dichte (kg/m³), Härte H (kgf) und Zellen-Zählwert 5 (Zellen/Zoll) ist F definiert als F = S /H. Wenn F über der Tonerschichtdicke dt aufgetragen wurde, wurde gefunden, daß das Verhältnis zwischen F und dt stabil war, und es wurde, wie in Fig. 11 gezeigt ist, als eine gerade Linie dargestellt, wobei man für diese Linie die Gleichung dt = 0,14 F -1 erhielt.
Man kann aus der Fig. 11 ersehen, daß dann, wenn F innerhalb des Bereiches von 72 bis 114 gehalten wird, die optimale Tonerschichtdicke dt von 9 bis 15 µm erzielt wird.
Wenn das auf aktuelle Fabrikprodukte angewendet wird, dann ist es sogar mehr zu bevorzugen, daß F innerhalb des Bereiches von 79 bis 107 gehalten wird, so daß die Tonerschichtdicke dt gleich 10 bis 14 µm ist, und zwar in Anbetracht des Vorhandenseins anderer Faktoren, welche Abweichungen verursachen.
Es wurden auch Versuche gemacht, um das Verhältnis zwischen dem Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis und dem Druckdunkelwert zu bestimmen, wobei das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Nachstellwalze 37 zu der Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 32 ist, wobei die obengenannte Substanz 4 verwendet wurde, um die Nachstellwalze 37 herzustellen. Eine Justierung des Umfangsgeschwindigkeitsverhältnisses wurde durch Verändern der Zähnezahl der in Fig. 5 gezeigten Zahnräder durchgeführt.
Fig. 12 zeigt das Ergebnis der Versuche, und sie zeigt an, daß dann, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Nachstellwalze 37 zwischen dem 1,4- bis 1,7-fachen derjenigen der Entwicklungswalze 32 gehalten wird, eine Ungleichmäßigkeit beim Druckdunkelwert unterhalb eines wahrnehmbaren Niveaus gehalten wird, und daß ein Verhältnis von 1,5 die besten Resultate ergibt.
Wenn auch in der oben beschriebenen Ausgestaltung die Verwendung des Toners 1 mit einer mittleren Kornabmessung von 12 µm unterstellt wurde, hindern Abwandlungen bei den mittleren Kornabmessungen des Toners nicht die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung. Fig. 13 zeigt die Ergebnisse von Versuchen, die diesen Punkt bestätigen.
Fig. 13 wurde unter Verwendung der in Fig. 10 gezeigten Substanzen gewonnen, indem man Toner mit mittleren Korngrößen von 12 µm und 8 µm vorgesehen hat, das Verhältnis zwischen der Tonerschichtdicke dt und dem Druckdunkelwert bestimmt hat und die Ergebnisse auf dem gleichen Diagramm aufgezeichnet hat. Schwarze Punkte in der Figur repräsentieren den 12 µm-Toner, und weiße Punkte repräsentieren den 8 µm-Toner. Man sieht aus dieser Figur, daß für jede Materialart der 12 µm-Toner und der 8 µm-Toner fast das gleiche Verhalten zeigen, und daß die Tonerschichtdicke dt nicht von den Tonerkornabmessungen abhängt. Infolgedessen wurde damit demonstriert, daß die optimale Tonerschichtdicke und die Umfangsgeschwindigkeit der Nachstellwalze 37 nicht von den Tonerkornabmessungen abhängen. Fig. 14 zeigt die Verteilung der Partikelabmessungen des 8 µm-Toners, welcher bei diesen Versuchen verwendet wurde, und Fig. 15 zeigt die des 12 µm-Toners, welcher bei diesen Versuchen verwendet wurde. Mittlere Kornabmessungen wurden als Durchschnitt für ein bestimmtes Volumen berechnet. Es wurde gefunden, daß es für den 8 µm-Toner gleich 8,8 µm und für den 12 µm-Toner gleich 12,68 µm war.
Wenn auch in der oben beschriebenen Ausgestaltung walzenartige Körper für den Entwicklungsmittel-Transportkörper 32 und den Entwicklungsmittel-Zuführkörper 37 verwendet wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Formen beschränkt, sondern kann auch bei anderen Formen, wie etwa Riemenförderern, verwendet werden.

Mögliche Anwendung in der Industrie

Wie oben gezeigt wurde, kann in Übereinstimmung mit der Bilderzeugungseinrichtung der vorliegenden Erfindung ein dünner Film von Entwicklungsmittel mit einer gleichmäßigen Dicke auf der Oberfläche eines Entwicklungsmittel- Transportkörpers gebildet werden, indem man eine optimale Menge des Entwicklungsmittels dem Entwicklungsmittel-Transportkörper durch einen Entwicklungsmittel-Zuführkörper zuführt, womit es ermöglicht wird, daß man eine gute Druckqualität auf einer konstanten Basis erhält.

Claims

1. Bilderzeugungseinrichtung, umfassend:

einen Entwicklungsmittel-Transportkörper (32), welcher in einer Entwicklungseinheit (30) so angeordnet ist, daß er aus kleinen Körnern bestehendes Entwicklungsmittel (1) transportiert, indem er dieses Mittel auf einer Oberfläche des Entwicklungsmittel-Transportkörpers zu einem Latentbild-Entwicklungsbereich (2) transportiert, und

einen Entwicklungsmittel-Zuführkörper (37), welcher sich mit diesem in einem Oberflächenkontakt bei einer Kontaktfläche (3) befindet und dazu bestimmt ist, Entwicklungsmittel (1), welches in der Entwicklungseinheit (30) aufgenommen wird, zu der Fläche des Entwicklungsmittel- Transportkörpers (32) durch Bewegung in einer Richtung zuzuführen, die der des Entwicklungsmittel-Transportkörpers in dieser Kontaktfläche (3) entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

der Entwicklungsmittel-Zuführkörper (37) aus weichem synthetischem Schaumharzmaterial hergestellt ist, welcher eine Leitfähigkeit aufweist und einen Wert von F hat, welcher zwischen 72 und 114 gehalten wird, wobei F durch F = S /H definiert ist, und wobei H die Härte (kgf), die Dichte (kg/m³) und S der Zellen-Zählwert (Zellen/25 mm) sind.

2. Bilderzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, bei welchem eine Dichte (kg/m³) des Entwicklungsmittel-Zuführkörpers (37) innerhalb des Bereiches von 28 bis 30 gehalten ist.

3. Bilderzeugungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher eine Härte H (kgf) des Entwicklungsmittel-Zuführkörpers (37) innerhalb des Bereiches von 9 bis 15 gehalten ist.

4. Bilderzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher ein Zellen-Zählwert S (Zellen/25 mm) innerhalb des Bereiches von 32 bis 42 gehalten ist.

5. Bilderzeugungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher eine Austrittsarbeit (eV) des Entwicklungsmittel-Zuführkörpers (37) einen Wert hat, der kleiner als eine Austrittsarbeit (eV) des Entwicklungsmittels (1) für den Fall ist, daß dieses Entwicklungsmittel (1) im aktuellen Betrieb negativ geladen ist.