DE69421433T2

DE69421433T2 - Entwicklungsgerät mit elastischer Klinge

Info

Publication number: DE69421433T2
Application number: DE69421433T
Authority: DE
Inventors: Erika Asano; Hiroto Hasegawa; Junichi Kato; Hiroki Kisu; Hiroaki Ogata; Masaharu Ohkubo; Yukihiro Ohzeki; Masaki Ojima; Katsuhiro Sakaizawa; Kazushige Sakurai; Hiroshi Sato; Michihito Yamazaki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2014-04-01
Also published as: US5519472A; DE69421433D1; EP0619530A1; EP0619530B1; HK1011760A1; ES2141782T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung, die bei einem Kopiergerät, Drucker oder dergleichen eines elektrofotografischen oder elektrostatischen Typs der Aufzeichnung genutzt werden kann.
US 4.990.959 zeigt eine Einkomponenten-Entwicklungsvorrichtung, die einen Entwicklerträger, der gegenüber einem Element zum Aufnehmen des elektrostatischen latenten Bilds angeordnet ist, und ein Element zur Begrenzung der Tonermenge enthält, das derart angepreßt ist, das es mit dem Entwicklerträger in Kontakt ist. Das Tonermenge-Begrenzungselement enthält ein Halteelement, das aus einer Blattfeder und einem weichen elastischen Element gefertigt ist, das auf dem Halteelement in einer Position derart angeordnet ist, daß es in Kontakt mit dem Entwicklerträger preßbar ist.
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus JP-A-57094767 bekannt.
In Fig. 1 ist ein Beispiel einer Bilderzeugungsvorrichtung eines elektrofotografischen Typs gezeigt. Die elektrofotografische Aufzeichnungsvorrichtung 1 (Drucker) ist mit einer zylindrischen lichtempfindlichen Trommel 2 als ein Latentbild-tragendes Element versehen. Die lichtempfindliche Trommel 2 dreht sich in einer Richtung um ihre Drehachse, wobei ihre Oberfläche mittels einer Ladeeinrichtung 3 auf einheitliche Weise aufgeladen wird. Danach wird auf dieser durch eine Bildbelichtungseinrichtung 4 ein latentes Bild ausgebildet. Eine Entwicklungseinrichtung 5 weist einen Bunker 7 zur Unterbringung eines Entwicklers 6 und eine Entwicklungswalze 8 (Entwickler-tragendes Element) auf. Sie führt den Entwickler 6 einem auf der lichtempfindlichen Trommel 2 ausgebildeten latenten Bild zu, um es sichtbar zu machen. Angrenzend der Entwicklungswalze 8 ist eine Entwicklungsklinge 9 als ein Entwickler-regulierendes Element angeordnet. Zwischen der lichtempfindlichen Trommel 2 und der Entwicklungswalze 8 ist eine Vorspannungs-zuführende Spannungsquelle 19 angeschlossen, um eine mit Wechselspannung vorgespannte Gleichspannung zuzuführen, um eine geeignete Entwicklungsvorspannung zuzuführen.
Ein durch den Entwickler 6 auf der lichtempfindlichen Trommel sichtbar gemachtes Bild wird durch eine Übertragungseinrichtung 10 auf ein Übertragungsmaterial 11 übertragen. Das Übertragungsmaterial 11 wird durch eine Bogenzuführungsrolle 12 zugeführt und wird der Übertragungseinrichtung 10 mittels der Registrierungsrolle 13 gleichzeitig mit dem Bild auf der lichtempfindlichen Trommel zugeführt. Das sichtbar gemachte Bild aus dem durch die Übertragungstrommel 10 auf das Übertragungsmaterial 11 übertragenen Entwicklers wird mit dem Übertragungsmaterial 11 zur einer Fixiereinrichtung 14 transportiert und wird durch Wärme oder Druck auf dem Übertragungsmaterial 11 zu einer Bildaufzeichnung fixiert. Der restliche Entwickler 6, der auf der lichtempfindlichen Trommel zurückbleibt, ohne auf das Übertragungsmaterial übertragen zu werden, wird mittels einer Reinigungseinrichtung 15 entfernt. Die nun vom Entwickler 6 freie Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel wird erneut durch die Ladeeinrichtung 3 aufgeladen, und die vorhergehend beschriebenen Schritte werden wiederholt.
Um Wartungsarbeiten zu ermöglichen, hat die Entwicklungsvorrichtung 5 bei der vorhergehend beschriebenen elektrofotografischen Aufzeichnungsvorrichtung die Form einer Entwicklungs-Prozeßeinheit, und die lichtempfindliche Trommel 2, die Reinigungseinrichtung 15 und die Ladeeinrichtung 3 sind in der Form einer Reinigungseinheit 16 gefertigt, in welcher die entsprechenden Einheiten abnehmbar befestigbar sind. Bei einer Vorrichtung, welche sich in breiter Anwendung befindet, sind die zwei Einheiten in einer Prozeßkassette 17 vereinigt, wodurch die Wartungsarbeiten einfach sind. Der in der Prozeßeinheit oder der Prozeßkassette genutzte Entwickler ist in den meisten Fällen ein magnetischer Einkomponentenentwickler, da dann kein Träger zurückbleibt. Im Fall der Nutzung des magnetischen Einkomponentenentwicklers ist ein Magnet 18 in der Entwicklungswalze angeordnet, um den Entwickler auf der Entwicklungswalze zurückzuhalten. In letzter Zeit ist die Partikelgröße des Toners auf ungefähr 6-9 um reduziert worden, um die Auflösung des elektrofotografischen Bilds zu verbessern. Im Fall des Toners mit kleiner Partikelgröße ist die Anzahl von Partikeln pro Volumeneinheit vergleichen mit dem Toner mit großer Partikelgröße groß und deshalb ist es schwierig, für jeden der Tonerpartikel die Möglichkeit des Kontakts mit der Oberfläche der Entwicklungswalze oder der Oberfläche der Entwicklungsklinge zu schaffen, was darin resultiert, daß eine einheitliche Aufladung schwierig ist. Insbesondere im Fall der Entwicklungseinrichtung des Nicht- Kontakt-Typs ist das Ladevermögen des Toners in der Entwicklungseinrichtung gering und es ist eine Tendenz zur uneinheitlichen Aufladung des Toners vorhanden, und deshalb tritt eine Tendenz zur Reduzierung der Auflösung der Bilddichte oder zur Tonerzerstreuung oder zum verschleierten Hintergrund auf. Was die Methode zur Klingenbefestigung anbelangt, so ist eine Oberfläche der Entwicklungsklinge mit der Entwicklungswalze in Kontakt gebracht. Bei diesem Kontakttyp wird der Toner mittels der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge angedrückt und gerieben und deshalb ist die Tonerladefähigkeit verglichen mit dem Nicht-Kontakt-Typ hoch, und aus diesem Grund ist er für den Toner mit kleiner Partikelgröße geeignet. Was das Material der Entwicklungsklinge vom Kontakt-Typ betrifft, so gibt es ein Federmetall wie zum Beispiel Phophorbronze, elastischen Gummi wie zum Beispiel Urethan oder Silikongummi, welches/welcher angeordnet wird, um einen festgelegten Kontaktdruck zu der Entwicklungswalze zu schaffen.
Zur weiteren Verbesserung des Tonerladevermögens wurden Anstrengungen unternommen, um die Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze zum Zweck der Steigerung der Möglichkeit des Kontakts des Toners mit der Entwicklungswalze oder der Entwicklungsklinge weiter zu reduzieren. Die Tonerschichtdicke kann in einem gewissen Maße durch die Oberflächenrauigkeit der Entwicklungswalze, den Kontaktdruck der Entwicklungsklinge, die Härte der Entwicklungsklinge oder dergleichen gesteuert werden. Im Fall des magnetischen Einkomponentenentwicklers wird sie jedoch oft durch die Oberflächenrauhigkeit der Entwicklungswalze gesteuert. Die Tonerschichtdicke nimmt mit der Verringerung der Oberflächenrauigkeit der Entwicklungswalze ab und deshalb steigt die Tonerlademenge mit dieser.
Das Tonerladevermögen steigt mit der Reduzierung der Tonerschichtdicke, wie vorhergehend beschrieben ist. Wenn dies getan ist, nimmt jedoch die Menge der Tonerzufuhr mit dem Ergebnis einer geringeren Bilddichte ab, und deshalb gibt es eine untere Grenze für die Dicke der Schicht. Mit der Abnahme der Dicke der Tonerschicht bekommt der Zustand des Reibens zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge mehr Einfluß, mit dem Ergebnis einer einfacheren Uneinheitlichkeit in der Auftragung des Toners. Zur Bewältigung dieses Problems wird das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der lichtempfindlichen Trommel und der Entwicklungswalze gesteigert, um die Tonerzufuhrmenge zu erhöhen, oder es wird an einem Kontaktabschnitt der Klinge mit der Entwicklungswalze ein elastisches Element geringer Härte (nicht mehr als 70 Grad, Asker C) genutzt, wodurch das uneinheitliche Auftragen unterdrückt wird.
Wenn andererseits die Tonerlademenge zu sehr gesteigert wird, werden die Oberfläche der Entwicklungswalze oder die Oberfläche der Entwicklungsklinge mit stark geladenem Toner (Hochladungstoner) beschichtet, der eine Hochladungsschicht bildet, was verschiedene Probleme nach sich zieht.
Die Hochladungsschicht wird durch den folgenden Mechanismus erzeugt. Der geladene Toner wird der elektrostatischen Spiegelkraft proportional zu der Menge der Ladung und zu einem Abstand von der Entwicklungswalze oder der Entwicklungsklinge ausgesetzt. Zusätzlich nimmt der auf der Entwicklungswalzenoberfläche oder der Entwicklungsklingenoberfläche abgelagerte Toner verschiedene andere physikalische Anziehungskräfte auf. Wenn somit der Hochladungstoner einmal auf der Entwicklungswalze oder der Entwicklungsklinge abgelagert ist, werden verschiedene physikalische Anziehungskräfte einschließlich der elektrostatischen Spiegelkraft als eine Hauptkomponente mit dem Ergebnis aufgebracht, daß er nicht so einfach entfernt werden kann.
Die Hochladungsschicht verhindert den Kontakt zwischen dem neu zugeführten Toner und der Entwicklungswalze oder der Entwicklungsklinge. Folglich steigt die reibungselektrische Aufladung zwischen den Tonerpartikeln notwendigerweise an, und deshalb ist die Menge des entgegengesetzt geladenen Toners (Umkehrtoners) relativ erhöht, was als Ergebnis eine Reduzierung der Bilddichte oder die Verstärkung des Schleiers im Hintergrundabschnitt nach sich zieht. Die Hochladungsschicht reduziert das Ladevermögen, was eine uneinheitliche Toneraufladung verursacht. Wenn nur ein Teil des Toners auf der Entwicklungswalze zur Entwicklung verbraucht wird, wird im Ergebnis dessen die Lademenge des Toners zwischen dem verbrauchten Abschnitt und dem nicht verbrauchten Abschnitt uneinheitlich. Dies beeinflußt in einigen Fällen die nächste Bilderzeugung (Geisterbild). Insbesondere unter Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit wird die die Entwicklungswalze bedeckende Hochladungsschicht weiter stark aufgeladen, was in einigen Fällen in einer uneinheitlichen Aufladung, uneinheitlichen Auftragung des Toners oder einer anderen ungeeigneten Bilderzeugung (Flecken) resultiert. Wie vorhergehend beschrieben, ist der Einfluß des Vorhandenseins der Hochladungsschicht auf der Entwicklungswalze signifikant. Insbesondere im Fall der Tonerpartikel kleiner Größe sind diese enger auf der Entwicklungswalzenoberfläche oder der Entwicklungsklingenoberfläche angeordnet und deshalb sind die Probleme signifikanter.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 41068/1988 schlägt vor, daß zwischen der Entwicklungswalze und einer magnetischen Klinge aus Eisen eine alternierende Spannung angelegt wird, um ein einheitliches Auftragen des Toners auf der Walze zu gewährleisten. Der Toner wird bei dieser Veröffentlichung jedoch nicht durch die Reibung zwischen der Klinge und dem Toner reibungselektrisch aufgeladen. Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 19145/1993 offenbart, daß eine alternierende Spannung an eine Metallklinge angelegt wird, um eine feine Schwingung der Klinge zu bewirken. Dies wirft jedoch ein Problem elektrischer Kriechverluste zwischen der Entwicklungswalze und der Metallklinge auf.
Demgemäß besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher kein Hochladungstoner ausgebildet wird, so daß das Tonerladungsvermögen verbessert werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher elektrische Kriechverluste zwischen einem Entwicklertragenden Element und einer elastischen Klinge verhindert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Entwicklungsvorrichtung geschaffen, die aufweist: ein Entwickler-tragendes Element zum Tragen eines Entwicklers, eine elastische Klinge, die an das Entwickler-tragende Element gepreßt ist, um eine auf dem Entwickler-tragenden Element ausgebildete Schicht des Entwicklers zu regulieren, wobei die Klinge eine elektrisch leitfähige Schicht und eine Hochwiderstandsschicht auf der Entwickler-tragenden Element-Seite der leitfähigen Schicht aufweist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds, um zwischen dem Entwickler-tragenden Element und der leitfähigen Schicht ein oszillierendes elektrisches Feld auszubilden, wobei eine maximale Feldstärke des durch die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds geschaffenen Felds nicht geringer als 10&sup6; V/m ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer elektrofotografischen Vorrichtung.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teils der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 2, die eine Hochladungstonerschicht veranschaulicht.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht eines Teils der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 2, bei welcher das Verhalten der Hochladungstonerschicht an einem stromabwärts gelegenen Abschnitt im Verlauf der Zeit veranschaulicht ist.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Teils einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 ist ein Schaltplan einer Ersatzschaltung eines Entwicklerregulierungsabschnitts der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig. 7.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung, die mit einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Vergleichsanordnung versehen ist.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Bilderzeugungsvorrichtung, die mit einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Vergleichsanordnung versehen ist.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Prozeßkassette, die eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält.
In Fig. 2 ist eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Entwicklerregulierungselement in der Form einer Entwicklungsklinge 26 weist eine an einem Bunker 7 befestigte Haltemetallplatte 26a, ein mit dem Ende der Haltemetallplatte verbundenes elektrisch leitfähiges Gummielement 26b (Ethylen-Propylen-Terpolymer (EPDM) mit verteiltem Kohlenstoff), eine Hochwiderstandsschicht 26c aus Urethanharz material, das eine Dicke von ungefähr 50 um hat, welches die Oberfläche des elektrisch leitfähigen Gummielements bedeckt. Ein freies Ende des leitfähigen Gummis 26b ist in entgegengesetzter Richtung mit der Entwicklungswalze 8 in Kontakt. Mit dem leitfähigen Gummi 26b ist über die Haltemetallplatte 26a eine Vorspannungsquelle 27 verbunden, so daß an diesen eine festgelegte Vorspannung angelegt wird. Die Hochwiderstandsschicht 26c ist vorgesehen, um Kriechverluste zwischen der Entwicklungsklinge 26 und der Entwicklungswalze 8 zu verhindern. Der Reibabschnitt zwischen der Entwicklungswalze 8 und der Entwicklungsklinge 26 beträgt ungefähr 2 mm und der Kontaktdruck beträgt ungefähr 30 g/cm, und die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 8 beträgt ungefähr 94 mm/s.
Die Entwicklungswalze 8 ist mit einer Entwicklungsvorspannungsquelle 19 verbunden, um zwischen der Entwicklungswalze 8 und der lichtempfindlichen Trommel 2 eine festgelegte Entwicklungsvorspannung anzulegen. Deshalb weist die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds bei diesem Ausführungsbeispiel eine Entwicklungsklinge 26, eine Entwicklungswalze 8 und eine Klingenvorspannungsquelle 27 und eine Entwicklungsvorspannungsquelle 19 auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der benutzte Toner eine Partikelgröße von ungefähr 6 um und er ist auf eine negative Polarität aufladbar. Die angelegte Entwicklungsvorspannung verhält sich wie folgt:
Gleichspannung Vdc = -400 V
Alternierende Spannung: Rechteckwelle
Amplitude Vac = 1,7 kVpp
Frequenz f = 1800 Hz
Die an die Klinge angelegte Klingenvorspannung war Vdc = 0 V und es wurde keine Wechselspannung angelegt. Anders ausgedrückt, die Entwicklungsklinge wurde elektrisch geerdet.
Im Fall des Tonerpulvers ist die Lademenge der einzelnen Tonerpartikel im wesentlichen nicht mehr als 10&supmin;³ c, und die elektrostatische Spiegelkraft der einzelnen Tonerpartikel ist im wesentlichen nicht mehr als 10&supmin;&sup7; N.
Somit ist die maximale Magnetfeldstärke des elektrischen Wechselspannungsfelds nicht geringer als 10&sup6; V/m.
Wenn sie nicht geringer als 10&sup6; V/m ist, kann die Hochladungstonerschicht nur mit Hilfe der durch das elektrische Feld geschaffenen Kraft von der Entwicklungswalze entfernt werden. Wenn jedoch die durch die Oberflächenspannung des auf dem Toner abgelagerten Wassers verursachten physikalischen Anziehungskräfte, die magnetischen Begrenzungskräfte oder dergleichen stark sind, ist die maximale Feldstärke vorzugsweise nicht geringer als 10&supmin;&sup7; Ohm/cm.
Wenn sie 10&sup8; V/m übersteigt, können elektrische Kriechverluste auftreten und deshalb ist 10&sup8; V/m oder weniger zu bevorzugen.
Wie im vorhergehenden beschrieben ist, wird die regulierende Vorspannung bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Walze und der Klinge angelegt, so daß die Anziehungskraft zu der Entwicklungsklinge durch die elektrische Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge erzeugt wird, wodurch die Entwicklungsklinge in Schwingung versetzt wird. Folglich werden die durch das vorhergehend beschriebene elektrische Feld geschaffene Kraft und die Schwingung der Entwicklungsklinge auf den Toner übertragen. Dies ist eines der Merkmale dieses Ausführungsbeispiels.
Die gemäß Vorbeschreibung zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge angelegte Spannung beträgt -1200 V und +400 V, mit Bezug auf die Entwicklungsklinge. Die Urethanharz-Hochwiderstandsschicht hat eine Dicke von ungefähr 50 um und ihre spezifische dielektrische Konstante ist ungefähr 3. Die Dicke der Tonerschicht beträgt ungefähr 100 um und deren dielektrische Konstante ist ungefähr 1. Wenn dies in vernünftiger Weise vorausgesetzt wird, beträgt die maximale elektrische Feldstärke in Richtung der Entfernung des Toners von der Entwicklungswalze in die Hochladungstonerschicht 1 · 10&sup7; V/m. Der Bereich der Kontaktdruckschwankung beträgt ungefähr 1,5 g/cm. Es ist bestätigt worden, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Hochladungstonerschicht von der Entwicklungswalze entfernt werden kann, wenn der Schwankungsbereich des Kontaktdrucks ungefähr 10% des Kontaktdrucks ausmacht. Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Kontaktdruck der Entwicklungswalze ungefähr 30 g/cm und deshalb erfüllt der Schwankungsbereich des Kontaktdrucks dies nicht. Die Hochladungsschicht kann jedoch, verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel, weiterhin einfach entfernt werden. Dafür wird der folgende Grund angenommen. Durch die Kraft in Umfangsrichtung der Entwicklungswalze durch die Schwingung der Entwicklungsklinge und die Kraft durch das elektrische Feld im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Entwicklungswalze werden Synergieeffekte geschaffen.
Dieses Verhalten wird mit Bezug auf Fig. 6 weiter beschrieben. Durch die Schwingung der Entwicklungsklinge 26 aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge wird der Hochladungsschicht die Umfangskraft bezüglich der Oberfläche der Entwicklungswalze 8 (schraffierter Pfeil in der Figur) gegeben, so daß die physikalische Anziehungskraft reduziert wird, um die Entfernung von der Entwicklungswalze zu vereinfachen. Wenn das elektrische Feld senkrecht zur Entwicklungswalze 26 angelegt wird, wird die Hochladungstonerschicht auf einfache Weise durch die Coulomb-Kraft von der Entwicklungswalze entfernt. Die einfache Entfernung der Hochladungstonerschicht wird durch die Kräfte verursacht, die in verschiedene Richtungen wirken. Wenn es keine Kraft aufgrund der Schwankung des Kontaktdrucks oder dergleichen gibt und nur die Kraft aufgrund des elektrischen Felds aufgebracht wird, ist es schwierig, die Hochladungstonerschicht von der Entwicklungswalze zu entfernen. Es ist wünschenswert, daß die Richtung des elektrischen Felds derart vorliegt, daß der Toner von der Entwicklungswalze entfernt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel alterniert die zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze aufgebrachte Kraft und deshalb bewegt sich die einmal entfernte Hochladungstonerschicht zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze und deshalb wird diese durchgerührt. In dem stromabwärts der Kontaktposition gelegenen Bereich, wird der Toner, wie in Fig. 4 gezeigt ist, im Verlauf der Zeit (von rechts nach links) umgekehrt, so daß ein starker Durchrührungseffekt geschaffen werden kann. Somit kann die Ladungsuneinheitlichkeit fast beseitigt werden. Um die Durchrühreffekte zu verstärken, wird zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze ein alternierendes elektrisches Feld angelegt. Zusätzlich dazu kann gleichzeitig mit der Entfernung der Ladungsuneinheitlichkeit die Tonerauftragungs-Uneinheitlichkeit aufgrund von Fremdstoffen zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze in einem Maße reduziert werden, daß sie in der Praxis kein Problem darstellt.
Die Experimente dieses Ausführungsbeispiels werden beschrieben. Bei diesen Experimenten wird auf der Entwicklungswalze eine Hochladungstonerschicht aus normalem schwarzen Toner ausgebildet, und anderer Toner als der Toner in der Hochladungstonerschicht wird entfernt, und es wird ein anderer Toner zugeführt, der eine andere Farbe aber im wesentlichen die gleichen Eigenschaften hat. Der Grad des Hochladungstoner-Beseitigungseffekts ist mit Hilfe eines Parameters einer Amplitude Vac der Entwicklungsvorspannung untersucht worden.
Die Entwicklungsvorspannung war:
Gleichspannung Vdc = - 400 V
Alternierende Spannung: Rechteckwelle
Frequenz f = 1800 Hz
Klingenspannung:
Gleichspannung Vd = 400 V
Im Ergebnis war die untere Grenze des Hochladungstonerschicht-Entfernungseffekts Vac = 1000 V. Die zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge angelegte Spannung ist ± 500 V mit Bezug auf das Potential der Entwicklungsklinge. Wenn diese anderen Bedingungen die gleichen wie im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, ist der Schwankungsbereich des Kontaktdrucks als ungefähr 0,38 g/cm gemessen worden. Das maximale elektrische Feld am Reibungsabschnitt ist ungefähr 4,2 · 10&sup6; V/m. Die untere Grenze zur Verhinderung der Ausbildung der Hochladungstonerschicht war Vac = 500 V. Die zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge angelegte Spannung ist ± 250 V mit Bezug auf das Potential der Entwicklungsklinge. Wenn die anderen Bedingungen die gleichen wie im vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, war der Schwankungsbereich des Kontaktdrucks ungefähr 0,095 g/cm und das maximale elektrische Feld im Reibungsabschnitt war ungefähr 2,1 · 10&sup6;. Wenn das vorhergehend beschriebene elektrische Feld angelegt ist, kann die Schwankung des Kontaktdrucks zur Verhinderung der Hochladungstonerschicht- Erzeugung und der Hochladungstonerschicht-Entfernung, verglichen mit dem Fall, in dem das elektrische Feld nicht angelegt ist, ziemlich gering sein. Der geeignete Bereich der Kontaktdruckschwankung hängt von der Rotationsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze oder der Solltonerschichtdicke oder dergleichen ab. Wenn jedoch der Kontaktdruck 10-300 g/cm beträgt, reicht die maximale elektrische Feldstärke von nicht weniger als 10&sup6; V/m aus, um den Effekt zur Verhinderung der Ausbildung der Hochladungstonerschicht zu schaffen, selbst wenn der Schwankungsbereich des Kontaktdrucks 0,3% des Kontaktdrucks beträgt. Um unter diesen Bedingungen die Effekte zur Entfernung der Hochladungstonerschicht zu schaffen, ist der Kontaktdruckschwankungsbereich nicht geringer als 1% des Kontaktdrucks.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das Entwicklerregulierungselement die Form einer Entwicklungsklinge 28, die eine an dem Bunker 7 befestigte nicht magnetische SUS-Metallplatte 28a mit einer Dicke von 0,1 mm, eine Polyamidharz-Hochwiderstandsschicht 28b, die eine Dicke von ungefähr 40 um hat und die Oberfläche der Metallplatte bedeckt, und Urethangummi 28c aufweist, der eine Dicke von ungefähr 0,4 mm hat und an einen solchen Abschnitt des freien Endes der Hochwiderstandsschicht angebracht ist, daß er in Reibekontakt mit der Entwicklungswalze 8 ist. Die Entwicklungsklinge 28 ist in gleicher Richtung zur Drehbewegung der Entwicklungswalze in Kontakt gebracht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Reibeabschnitt zwischen der Entwicklungswalze 8 und der Entwicklungsklinge 28 ungefähr 2,5 mm und der Kontaktdruck pro Längeneinheit ist ungefähr 30 g/cm und die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 8 ist ungefähr 94 mm/s.
Die nicht magnetische SUS-Metallplatte 28a ist mit einer Klingen-Vorspannung 29 verbunden, so daß eine festgelegte Vorspannung angelegt werden kann. Die Entwicklungswalze 8 ist mit einer Entwicklungsvorspannungsquelle 19 verbunden, um zwischen der Entwicklungswalze 8 und der lichtempfindlichen Trommel 2 eine festgelegte Entwicklungsvorspannung anzulegen. Die Polyamidharz-Hochwiderstandsschicht 28b ist vorgesehen, um elektrische Kriechverluste zwischen der Entwicklungsklinge 28 und der Entwicklungswalze 8 zu verhindern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ein negativ aufladbarer Toner benutzt. Die Entwicklungsvorspannung war:
Gleichspannung Vdc = - 400 V
Wechselspannung: Rechteckwelle
Amplitude Vac = 1,6 kVpp
Frequenz f = 1800 Hz
Die Klingenvorspannung war:
Gleichspannung Vd = 0 V
Wechselspannung: Sinuswelle
Amplitude Vac = 1,0 kVpp
Frequenz f = 500 Hz
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Urethangummi eine Dicke von ungefähr 400 um, die spezifische dielektrische Konstante ist ungefähr 3. Die Nylonharz-Hochwiderstandsschicht hat eine Dicke von ungefähr 40 um und eine spezifische dielektrische Konstante von ungefähr 4. Die Tonerschicht hat eine Dicke von ungefähr 60 um und eine spezifische dielektrische Konstante von ungefähr 1. Die Spannung beträgt maximal 1700 V mit Bezug auf das Potential der Entwicklungsklinge, und deshalb ist die maximale Stärke des elektrischen Felds ungefähr 8,4 · 10&sup6; V/m, und der Kontaktdruck-Schwankungsbereich des Reibeabschnitts ist ungefähr 1,0 g/cm.
Unter diesen Bedingungen ist das zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze angelegte elektrische Feld ziemlich kompliziert, aber es bestätigte sich, daß die Hochladungstonerschicht ausreichend entfernt wird.
Auf ähnliche Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird zwischen der Walze und der Klinge eine Entwicklungsvorspannung angelegt und wegen der Potential differenz zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge wird die Anziehungskraft auf die Entwicklungsklinge aufgebracht, mit dem Ergebnis, daß die Entwicklungsklinge vibriert. Somit wird der Toner der Kraft aufgrund des elektrischen Felds und der Kraft aufgrund der Schwingung der Entwicklungsklinge ausgesetzt. Wenn das elektrische Feld und die Schwingung zur Entfernung der Hochladungstonerschicht geeignet ist, kann die Wellenform des elektrischen Felds von jedem beliebigen Typ sein. Die Klingenvorspannung kann zum Beispiel die Form einer rechtwinkligen Welle für eine Sägezahnwelle haben. Die Schwingung der Entwicklungsklinge wird durch die Potentialdifferenz zu der zugewandten Entwicklungswalze geschaffen und deshalb kann das zwischen der Entwicklungsklinge und der Entwicklungswalze angelegte elektrische Feld in einer Richtung bestehen (die Richtung wird nicht umgekehrt).
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung wird bei diesem Ausführungsbeispiel die feine Schwingung an oder angrenzend dem Kontaktabschnitt zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge auf die Entwicklungsklinge übertragen, um die Hochladungsschicht zu entfernen und dies ist wichtig. Zusätzlich wird die Hochladungsschicht durch das Anlegen des elektrischen Felds, die in der Entwicklungsklinge erzeugte feine Schwingung und das gleichzeitig auftretende elektrische Feld zwischen der Entwicklungswalze und der Entwicklungsklinge auf einfache Weise entfernt. Die Bauform, Struktur, das Material oder dergleichen der Entwicklungsklinge oder der Entwicklungswalze sind nicht eingeschränkt, solange die einfache Entfernung gewährleistet ist. Eine Elektrode 30 kann zum Beispiel, wie in Fig. 6 gezeigt ist, innerhalb der Entwicklungswalze 8 vorgesehen sein, und zwischen der Elektrode und der Entwicklungsklinge 28 kann bei dazwischen eingesetzter Entwicklungswalze 8 eine oszillierende Spannung angelegt werden. In diesem Fall kann die Entwicklungswalze aus Phenolharz, Epoxidharz oder einem anderen nicht metallischen oder nicht leitfähigen Material bestehen. Hinsichtlich des Entwicklungsprozesses kann dieser ein Kontaktprozeß oder ein Nichtkontaktprozeß sein. Überdies kann die Entwicklungsvorspannung kann eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Die Entwicklerregulierungsklinge hat die Form einer elastischen Klinge 26, weist eine elektrisch leitfähige Gummischicht 26b auf, die als eine Elektrode funktioniert und durch Kleben auf der Haltemetallplatte 26a gehalten ist, und eine Harz-Hochwiderstandsschicht 26c auf, die eine Oberfläche von dieser nahe der Entwicklungswalze 9 bedeckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die leitfähige Gummischicht 26b aus EPDM mit verteiltem Kohlenstoff. Die Dicke der auf deren Oberfläche aufgetragenen Harz-Hochwiderstandsschicht 26c beträgt ungefähr 50 um. Die Klinge 26 hat die Form einer Harz-Hochwiderstandsschicht 26c und ist mit der Entwicklungswalze 9 in Kontakt gebracht, und der Kontakt dazwischen besteht mit Bezug auf die Drehrichtung der Entwicklungswalze 9 in entgegengesetzter Richtung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Kontaktabschnitt zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 eine Größenordnung von ungefähr 2 mm und der Kontaktdruck dazwischen pro Längeneinheit ist ungefähr 30 g/cm. Die Umfangsgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 9 ist ungefähr 94 mm/ s.
Die leitfähige Gummischicht 26b wird mittels der Haltemetallplatte 26a von einer mit dem Haltemetall 26a verbundenen Spannungsquelle 27 mit einer festgelegten Vorspannung versorgt. Die Harz-Hochwiderstandsschicht 26c ist vorgesehen, um die elektrischen Kriechverluste zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 zu verhindern. Die Entwicklungswalze 9 ist mit einer Spannungsquelle 19 verbunden, um mit einer festgelegten Entwicklungsvorspannung hinsichtlich der lichtempfindlichen Trommel 2 versorgt zu werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird von einem negativ aufladbaren magnetischen isolierenden Einkomponententoner Gebrauch gemacht, der eine Partikelgröße von ungefähr 6 um hat.
Die der Entwicklungswalze 9 angelegte Entwicklungsvorspannung war:
Gleichspannung Vdc = -400 V
Wechselspannung: Rechteckwelle
Amplitude Vac = 1,6 kVpp
Frequenz f = 1800 Hz
Die folgenden Experimente sind ausgeführt worden, um Beziehungen zwischen einer an die Klinge 26 angelegten Vorspannung, der Dicke und der dielektrischen Konstante der Hochwiderstandsschicht 26c der Klinge 26 und einem Grad der Verbesserung der Bildqualität zu untersuchen. Der Zwischenraum D zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 beträgt 100 um.

Experiment 1

Als Hochwiderstandsschicht 26c der Klinge 26 wurde ein Polyethylenbogen mit verschiedenen Dicken t = 10, 20, 50, 100, 500 und 1000 um genutzt, der eine dielektrische Konstante &epsi;r = 2 hat. An die Klinge 26 wurden verschiedene Gleichspannungen Vdc = -1200, -1150, -1100, -1050, -1000, -900, -800 und -600 V angelegt. Die Entwicklungsvorgänge wurden unter diesen Bedingungen ausgeführt und die Qualität der Bilder wurde bewertet.
Es wurde berücksichtigt, daß die Hochwiderstandsschicht 26c in dem Abschnitt, in welchem die Klinge 26 und die Entwicklungswalze 9 einander zugewandt sind, eine parallele Platte ist, die eine elektrostatische Kapazität (Kapazitanz) CI hat, und daß ein Zwischenraum D zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 die Form einer parallelen Platte hat, die eine elektrostatische Kapazität von C2 hat. Dann wird eine Ersatzschaltung erdacht, wie in Fig. 8 gezeigt ist (eine Reihe von elektrostatischen Kapazitäten C1 und C2). Mit der Potentialdifferenz v zwischen der Klinge und der Entwicklungswalze 9 ist das in dem Zwischenraum D zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze erzeugte elektrische Feld ED:
ED = v/(D + t/&epsi;r) [V/m]
Bei diesem Ausführungsbeispiel hatte die an die Entwicklungswalze angelegte Entwicklungsvorspannung die Form einer Rechteckwelle und die der Klinge 26 angelegte Vorspannung war eine Gleichspannung und deshalb hatte das elektrische Feld ED zwei Pegel.
Tabelle 1 zeigt das Ergebnis der Bewertung der Bildqualität, die elektrische Feldstärke in Richtung der Entfernung des Toners von der Entwicklungswalze 9 des zwischen der Klinge und der Entwicklungswalze erzeugten elektrischen Felds.

Experiment 2

Als Hochwiderstandsschicht 26c der Klinge 26 wurde von Phenolharz Gebrauch gemacht, das eine spezifische dielektrische Konstante &epsi;r = 5 hat. Ähnlich wie im Experiment 1 wurden die Entwicklungsvorgänge mit verschiedenen Dicken der Hochwiderstandsschicht und der Klingenvorspannung Vdc ausgeführt und die erzeugten Bilder wurden bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 1
Obere Eintragung: Bewertung der Bildqualität
G ... Gut
F ... Geringfügig geringe Bilddichte, aber praktisch anwendbar
N ... Geringe Bilddichte
Untere Eintragung: berechnet aus v/(D+t/&epsi;r) (·10&sup6; V/m) Tabelle 2
Obere Eintragung: Bewertung der Bildqualität
G ... Gut
F ... Geringfügig geringe Bilddichte, aber praktisch anwendbar
N... Geringe Bilddichte
Untere Eintragung: berechnet aus v/(D+t/&epsi;) (·10&sup6; V/m)
Wie aus den Tabellen 1 und 2 verständlich wird, wird die Bildqualität mit der Verringerung der Dicke t der Hochwiderstandsschicht 26c und mit dem Anstieg der Klingenvorspannung Vdc verbessert, und die zu bevorzugenden Bereiche der Dicke t und der Vorspannung Vdc steigen mit den Anstieg der spezifischen dielektrischen Konstante der Hochwiderstandsschicht 26c.
Wie aus den Tabellen 1 und 2 verständlich wird, verbessert sich die Bildqualität mit dem Anstieg der elektrischen Feldstärke (berechneter Wert) in Richtung der Entfernung des Toners von der Entwicklungswalze 9 des in dem Zwischenraum zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 erzeugten elektrischen Felds. Die Ergebnisse der elektrischen Feldstärke sind auf Basis der Experimente 1 und 2 aus den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt, wie in Tabelle 3 gezeigt ist.

Tabelle 3

Elektrische Feldstärke (Berechnungen) Bewertung der Bildqualität
≥ 0,9 · 10&sup6; V/m G
≥ 0,14 · 10&sup6; V/m F
≥ 0,08 · 10&sup6; V/m N
Die folgenden Resultate ergeben sich aus den vorangehenden Ausführungen. Es wird angenommen, daß eine Hochwiderstandsschicht 26c in der Position, in welcher die Klinge 26 und die Entwicklungswalze 9 einander gegenüberliegen, als eine parallele Plattenkapazität betrachtet wird, daß der Spalt D zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 als eine elektrostatische parallele Plattenkapazität betrachtet wird, daß die elektrostatischen Kapazitäten in Reihen verbunden sind, daß eine Potentialdifferenz zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze 9 v ist. Es ist zufrieden stellend, daß das elektrische Feld ED in dem Zwischenraum D zwischen der Klinge 26 und der Entwicklungswalze erzeugt wird.
ED = v/(D+t/&epsi;r) [V/m]
ist nicht geringer als 0,90 · 10&sup6; V/m, vorzugsweise nicht geringer als 1 · 10&sup6; V/m. Wenn dies erfüllt ist, reicht die Stärke des elektrischen Felds aus, um den Toner abzutrennen, um die Hochladungstonerschicht und die Fremdstoffe oder dergleichen zu entfernen. Folglich wird die Uneinheitlichkeit in der Tonerauftragung und die Ladung erleichtert, um eine geeignete Entwicklung zu schaffen, wodurch somit ein Bilderzeugung mit hoher Qualität ermöglicht wird. Die Schaffung der Hochwiderstandsschicht 26c der Klinge 26 dient dazu, eine uneinheitliche elektrische Entladung zu vermeiden, die auf die elektrischen Kriechverluste der Klingenvorspannung zu der Entwicklungswalze 9 zurückzuführen ist.
Es wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem gemäß Fig. 7, aber es wird eine Gleichvorspannung als die an die Entwicklungswalze 9 angelegte Entwicklungsvorspannung genutzt und es wurde eine mit Gleichspannung vorgespannte Wechselspannung als die an eine elastische Klinge 26 angelegte Vorspannung genutzt.
Die Klinge 26 weist eine elektrisch leitfähige Gummischicht 26b aus EPDM mit verteiltem Kohlenstoff, die an die Haltemetallplatte 26a geklebt ist, und auf der Oberfläche der leitfähigen Gummischicht 26b eine Hochwiderstandsschicht 26c aus Polyamidharz (&epsi;r = 3) auf, die eine Dicke von 20 um hat.
Es wurde ein negativ aufladbarer Toner benutzt, der eine Partikelgröße von ungefähr 6 um hat, und die an die Entwicklungswalze angelegte Entwicklungsvorspannung war:
Gleichspannung Vdc = -400 V
Die Klingenvorspannung an der Klinge war:
Gleichspannung Vdc = -400 V
Wechselspannung: Rechteckwelle
Amplitude Vac = 1,6 kVpp
Frequenz f = 1800 Hz
Der Zwischenraum D zwischen der Klinge und der Entwicklungswalze beträgt 100 um und die Stärke des elektrischen Felds in Richtung der Entfernung der Toners von der Entwicklungswalze 9 zu der Klinge 26 ist:
ED = v/ (D+t/&epsi;r) = {700-(-400)/{100 · 10&sup6; + 20 · 10&supmin;&sup6;/3} = 10 · 10&sup6; [V/m]
Dies erfüllt die Bedingung, nicht geringer als 1 · 10&sup6; V/m zu sein.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die hohe Qualität der Bilder durch geeignete Entwicklung erzeugt.
Fig. 9 zeigt eine Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Vergleichsanordnung hat. Zuerst widmet sich die Beschreibung den mit Hilfe dieser Anordnung zu lösenden Problemen. Allgemein ausgedrückt, der Toner hat einen bestimmten Grad einer Partikelgrößenverteilung. Die feinen Tonerpartikel, die einen kleinen Durchmesser haben, tendieren dazu, zuviel triboelektrische Ladungsmenge pro Volumeneinheit aufzunehmen, und deshalb sammeln sich diese durch die Spiegelkraft des feinen Toners auf der Oberfläche der Entwicklungswalze an, und bilden eine Schicht aus feinem Toner. Diese Tendenz nimmt allmählich zu.
Deshalb wird durch die Schicht aus feinem Toner verhindert, daß die Mehrzahl der Tonerpartikel, die eine Partikelgröße nahe der mittleren Partikelgröße hat, welche die entscheidende Hauptrolle in der Entwicklung des latenten Bilds spielt, wenn sie auf den geeigneten Pegel aufgeladen wird, diese Rolle auf geeignete Weise ausführt, mit dem Ergebnis, daß die durch die Reibung mit der Oberfläche der Entwicklungswalze geschaffene triboelektrische Ladung herabgesetzt wird, und deshalb die Entwicklungseigenschaft verschlechtert wird. Diese Verschlechterung resultiert in der Verringerung der Bilddichte oder in der Erzeugung des Walzen- Geisterbilds als ein Ergebnis des Einflusses der Hysterese des vorhergehend entwickelten Bilds bei der nächsten Bildentwicklung. Bei einer Entwicklung ohne Kontakt, wenn ein Bild mit einer Dichte von nicht weniger als 600 dpi reproduziert wird, kann das latente Bild originalgetreuer wiedergegeben werden, wenn der Abstand zwischen der Entwicklungswalze und der lichtempfindlichen Trommel (S-D-Zwischenraum) herabgesetzt ist. Die Verringerung des S-D- Zwischenraums resultiert jedoch in einer Zunahme von Schleiern und elektrischen Kriechverlusten der Entwicklungsvorspannung unter Bedingungen mit geringer Feuchtigkeit. Wenn die Wechselspannungskomponente der Entwicklungsvorspannung in einem Versuch zur Verhinderung von elektrischen Kriechverlusten reduziert wird, wird die Bilddichte verringert.
Es ist beabsichtigt, mit dieser in Fig. 9 gezeigten Anordnung eine Bilderzeugungsvorrichtung zu schaffen, bei welcher der Einkomponententoner auf der Entwicklungswalze, selbst wenn auf der Oberfläche der Entwicklungswalze eine Schicht aus feinem Toner ausgebildet wird, auf geeignete Weise geladen wird, so daß das resultierende Bild frei von Walzen-Geisterbildern oder anderen Defekten ist.
Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist eine Laderolle 108 mit der lichtempfindlichen Trommel 107 in Kontakt gebracht und wird von einer Spannungsquelle 143 aus dem Metallkern der Laderolle eine Vorspannung angelegt, so daß die Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel mittels der Laderolle 108 auf einheitliche Weise aufgeladen wird. Die lichtempfindliche Trommel 107 wird mit Hilfe eines nicht gezeigten optischen Systems dem Bildlicht ausgesetzt, so daß ein elektrostatisches latentes Bild ausgebildet wird. Das auf der lichtempfindlichen Trommel 107 ausgebildete latente Bild wird mittels eines Entwicklers durch die Entwicklungseinrichtung 125A zu einem Tonerbild entwickelt.
Die Entwicklungseinrichtung 125A enthält in dem Entwicklerbehälter 125 einen magnetischen Einkomponententoner, Die in dem Entwicklerbehälter 125 angeordnete Entwicklungswalze 131 weist bei dieser Anordnung eine Aluminiumwalze, die als eine Elektrode dient, und auf dieser eine Hochwiderstandsschicht 131a auf. Die Hochwiderstandsschicht 131a kann mittels eines Sprüh- oder Tauchverfahrens unter Nutzung eines wärmeaushärtbaren Harzes wie zum Beispiel Phenolharz oder dergleichen, in welchem Ruß, Grafit oder andere leitfähige Partikel verteilt sind, auf die Aluminiumwalzenbasis aufgebracht werden. Danach wird das Material mittels Wärme ausgehärtet, um einen spezifischen Volumenwiderstand von 3 · 10&sup8; - 1 · 10¹&sup0; Ohm. cm mit der Schichtdicke von 5-20 um zu schaffen. Während des Entwicklungsvorgangs wird die Entwicklungswalze 131 mit einer Entwicklungsvorspannung versorgt, die eine Wechselspannungskomponente aufweist, die eine Spitze-Spitze-Spannung von 200 V und eine Frequenz von 1800 Hz und eine Gleichspannungskomponente von -600 V aus einer Spannungsquelle 130 aufweist.
Die in einer Position des Behälters 125 oberhalb der Entwicklungswalze 131 angeordnete elastische Klinge 124 gemäß dieser Anordnung weist ein elektrisch leitfähiges Element wie zum Beispiel leitfähigen Gummi (EPDM mit verteiltem Kohlenstoff), Phosphorbronze, rostfreien Stahl oder dergleichen auf. Die Oberfläche der elastischen Klinge 124 ist nicht mit einer isolierenden Schicht versehen. Bei dieser Anordnung wird die elastische Klinge 124 mit einer oszillierenden Spannung in der Form einer mit Gleichspannung vorgespannten Wechselspannung aus der Spannungsquelle als die Vorspannung versorgt. Bei diesem Beispiel hat die Vorspannung eine Gleichspannungskomponente von -800 V.
Das bei der Entwicklung erzielte Tonerbild wird auf ein zu der Bildübertragungsstation zugeführtes Aufzeichnungsmaterial 102 übertragen, in welcher eine Übertragungsrolle 104 der lichtempfindlichen Trommel 107 gegenüberliegt. Danach wird es mit Hilfe einer nicht gezeigten Fixiereinrichtung fixiert. Der auf der lichtempfindlichen Trommel 107 verbleibende Toner wird durch eine Reinigungsklinge lila von der lichtempfindlichen Trommel 107 entfernt, um für den nächsten Bilderzeugungsvorgang vorbereitet zu sein.
Bei dieser Anordnung ist die Oberfläche der Entwicklungswalze 131 mit einer Hochwiderstandsschicht 131a beschichtet, wodurch kein übermäßiger Strom zwischen der Entwicklungswalze 131 und der elastischen Klinge fließt, selbst wenn diese beim Start einer neuen Entwicklungseinrichtung und zum Zeitpunkt von Tonermangel teilweise direkt miteinander in Kontakt sind.
Gemäß dieser Anordnung wird der auf der Entwicklungswalze 131 getragene magnetische Toner T1 durch die Reibung mit der Oberfläche der Entwicklungswalze 131 während des Passierens des mit der elastischen Klinge 124 gebildeten Spalts triboelektrisch geladen, und wird nach dem Passieren des Spalts in Übereinstimmung mit der Änderung der Stärke und der Richtung des elektrischen Felds zwischen der elastischen Klinge und der Entwicklungswalze zwischen der Entwicklungswalze und der elastischen Klinge hin- und herbewegt.
Aus diesem Grund werden der Hochladungstoner nahe der Oberfläche der Entwicklungswalze 131 und der Niederladungstoner am Oberflächenabschnitt der Tonerschicht vermischt, so daß vermieden werden kann, daß der Hochladungstoner auf elektrostatische Weise auf die Oberfläche der Entwicklungswalze angezogen wird und die triboelektrische Ladung des anderen Toners behindert wird. Deshalb kann die geringe Dichte oder das Walzen-Geisterbild unter den Bedingungen geringer Feuchtigkeit vermindert werden. Zusätzlich ist es möglich, die Ladungsmenge zu erhöhen oder dieselbe stabil zu halten, außerdem können die geringe Dichte oder das Walzen-Geisterbild aufgrund der Feuchtigkeitsabsorption des Toners unter den Bedingungen hoher Feuchtigkeit vermieden werden.
Eine weitere Anordnung wird beschrieben. Eines der Merkmale dieses Ausführungsbeispiels ist die Nutzung des Toners, der eine Volumen-gemittelte Partikelgröße von 4-9 um hat, als magnetischer Einkomponententoner T1. Die Auswahl der Partikelgröße erfolgt derart, da die Reproduzierbarkeit von feinen Linien durch die Nutzung des Toners verbessert wird, der eine Partikelgröße von nicht mehr als 9 um hat, wenn das latente Bild mit nicht weniger als 600 dpi zu entwickeln ist, und da es zur Zeit schwierig ist, das magnetische Material in dem Toner ohne Anstieg der Kosten auf stabile Weise zu enthalten, wenn die Größe kleiner als 4 um ist, wenn der Toner durch ein Pulverisierungsverfahren hergestellt wird.
Wenn die Größe des Tonerpartikels T1 reduziert wird, steigt die Oberfläche pro Volumeneinheit des Toners und deshalb steigt die Menge der elektrischen Ladung pro Gewichtseinheit. Der Toner mit hoher Ladungsmenge, der eine kleine Partikelgröße hat, wird auf elektrostatische Weise durch dessen Spiegelkraft stark auf die Oberfläche der Entwicklungswalze angezogen. Wenn die Größe der Tonerpartikel reduziert wird, werden deshalb die Reduzierung der Dichte bei geringer Feuchtigkeit und das Walzen-Geisterbild verschlechtert.
Somit wird bei dieser Anordnung das auf den Toner angrenzend dem Spalt mit der elastischen Klinge 125 wirkende elektrische Feld verstärkt und dessen Periodendauer kann derart eingestellt werden, daß sie durch Nutzung einer an die elastische Klinge angelegten, mit Gleichspannung vorgespannten Wechselspannung der Tonereigenschaft entspricht. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gleichspannungskomponente -900 V und die Wechselspannungskomponente hat eine Spitze-Spitze-Spannung von 1500 V und eine Frequenz von 3000 Hz.
In diesem Fall wird nicht nur die Kraft durch das auf den Toner T1 wirkende elektrische Feld verstärkt, sonders es wird auch zwischen der elastischen Klinge 24 und der Tonderschichtoberfläche periodisch eine Potentialdifferenz erzeugt, die nicht geringer als eine Entladestartspannung (550 V den Bedingungen von Normaltemperatur und Normaldruck) ist, und deshalb ist es möglich, den Toner auf der Entwicklungswalze 31 zu laden.
Deshalb können das Bild mit geringer Dichte oder das Walzen-Geisterbild unter den Bedingungen geringer Feuchtigkeit, worin das Problem besteht, wenn ein feiner magnetischer Toner T1 verwendet wird, auf signifikante Weise reduziert werden. Zusätzlich kann die Dichtereduzierung aufgrund der Reduzierung der triboelektrischen Ladungsmenge verbessert werden, die auf die Feuchtigkeitsabsorption des Toners unter den Bedingungen hoher Feuchtigkeit zurückzuführen ist.
Fig. 10 zeigt auf schematische Weise eine Bilderzeugungsvorrichtung, die mit einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Vergleichsanordnung versehen ist. Eines der Merkmale dieser Anordnung ist der Gebrauch eines isolierenden nicht magnetischen Einkomponententoners T2. Die Entwicklungswalze 131 ist nicht einer Magnetrolle versehen. Um den Toner T2 auf die Entwicklungswalze 131 zuzuführen und auf dieser zu halten, wird eine elastische Rolle 126 in der Form einer Schaumstoffrolle in einer rückwärtigen Position der Entwicklungswalze 131 in dem Entwicklerbehälter 125 mit der Entwicklungswalze 131 in Kontakt gebracht.
Bei dieser Anordnung sind die Pigmente aus Grafit, die zur Steuerung des Widerstands der Hochwiderstandsschicht 131a genutzt werden, die auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 131 ausgebildet ist. Das Grafit hat kristalline Spaltflächen und deshalb ist die Ablöseeigenschaft ausgezeichnet und deshalb kann die Verunreinigung der Entwicklungswalze mit dem Toner verhindert werden, welche im Fall des nicht magnetischen Toners leicht auftritt.
Die elektrische Ladung wird dem auf der Entwicklungswalze 131 getragenen nicht magnetischen Toner T2 nach dem Passieren der elastischen Klinge 124 zugeführt, wodurch die Ladungsmenge des Toners vereinheitlicht wird, die Dichte des Bilds stabilisiert wird und das Walzen-Geisterbild reduziert wird. Folglich kann ein besserer Entwicklungsvorgang als gemäß dem Stand der Technik gewährleistet werden.
Fig. 11 zeigt eine Prozeßkassette, bei welcher die Entwicklungsvorrichtung gemäß dieser Anordnung genutzt wird. Im allgemeinen weist die Prozeßkassette eine lichtempfindliche Trommel und mindestens eine Ladeeinrichtung, eine Entwicklungseinrichtung und eine Reinigungseinrichtung in Form einer Kassette auf, welcher abnehmbar an einer Hauptbaugruppe der Bilderzeugungsvorrichtung befestigbar. Die durch die lichtempfindliche Trommel und den Entwickler repräsentier ten verbrauchbaren Dinge sind als eine Einheit ausgebildet, so daß der Nutzer sie auf einfache Weise ersetzen kann, wodurch folglich eine im wesentlichen wartungsfreie Bilderzeugungsvorrichtung gewährleistet wird.
Auf der Oberfläche der elastischen Klinge 124 der Entwicklungsvorrichtung 125A ist keine isolierende Schicht vorgesehen und auf der Oberfläche der Entwicklungswalze ist eine Hochwiderstandsschicht vorgesehen.
Auf einer Seite eines Gehäuses 150 der Kassette ist eine durch eine Abdeckung 151 geschützte lichtempfindliche Trommel 107 angeordnet. Die Abdeckung 151 wird geöffnet, wenn die Kassette in die Bilderzeugungsvorrichtung eingebaut wird, um eine der lichtempfindlichen Trommel 107 zugewandte Bildübertragungsöffnung zu schaffen. Das Bildlicht von einer Bildbelichtungsvorrichtung außerhalb der Kassette wird durch die Belichtungsöffnung 109 auf der der Abdeckung 151 entgegengesetzten Seite eingeleitet, um die Belichtung der lichtempfindlichen Trommel 107 zu gestatten.
Die Entwicklungseinrichtung 125A befindet sich an der Unterseite des Gehäuses 150 der Prozeßkassette. In dem Entwicklerbehälter 125 ist eine Entwicklerkammer 125a mit der Entwicklungswalze 131 unterhalb der lichtempfindlichen Trommel 107 ausgebildet. Auf einer Seite der Entwicklungskammer 125a ist ein Tonerbehälter 125b ausgebildet, um den magnetischen Einkomponententoner T1 zu enthalten. Der Toner T1 im Tonerbehälter 125b wird mittels eines Zuführungselements 140 durch eine Öffnung 125c aus dem Tonerbehälter 125b in die Entwicklungskammer 125a zugeführt, so daß er auf die Entwicklungswalze 131 zugeführt und auf dieser getragen wird.
Die Schichtdicke des auf der Entwicklungswalze 131 getragenen Toners T1 wird durch die elastische Klinge 124 reguliert, die von einer nicht gezeigten Spannungsquelle aus mit einer oszillierenden Vorspannung versorgt wird. Wie vorhergehend beschrieben ist, werden angrenzend dem Spalt zwischen der elastischen Klinge 124 und der Entwicklungswalze 131 der angrenzend der Walzenoberfläche der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze verteilte Hochladungstoner und der angrenzend des äußeren Teils der Tonerschicht verteilte Niederladungstoner gemischt.
Deshalb wird die gesamte Tonerschicht auf der Entwicklungswalze einer einheitlichen und stabilisierten Ladung ausgesetzt. Somit kann das auf der lichtempfindlichen Trommel 7 ausgebildete elektrostatische latente Bild auf geeignete Weise ohne Geisterbild oder geringe Bilddichte entwickelt werden.
Während die Erfindung mit Bezug auf die hierin offenbarten Bauformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Details eingeschränkt, und diese Anmeldung ist dazu vorgesehen, derartige Modifikationen oder Änderungen abzudecken, wie sie zum Zweck der Verbesserung oder innerhalb des Geltungsbereichs der folgenden Ansprüche auftreten können.

Claims

1. Entwicklungsvorrichtung mit

a) einem Entwickler-tragenden Element zum Tragen eines Entwicklers,

b) einer elastischen Klinge, die an das Entwicklertragende Element gepreßt ist, um eine auf dem Entwicklertragenden Element ausgebildete Schicht des Entwicklers zu regulieren, wobei die Klinge eine elektrisch leitfähige Schicht und eine Hochwiderstandsschicht auf der Entwickler-tragenden Element-Seite der leitfähigen Schicht aufweist, und

c) einer Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds, um zwischen dem Entwickler-tragenden Element und der leitfähigen Schicht ein oszillierendes elektrisches Feld auszubilden,

d) wobei eine maximale Intensität des durch die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds geschaffenen Felds nicht geringer als 10&sup6; V/m ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die maximale Intensität nicht mehr als 10&sup8; V/m ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das oszillierende elektrische Feld eine Frequenz von 10 Hz - 10 kHz hat.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die leitfähige Schicht aus Metall ist und die Hochwiderstandsschicht aus Gummi ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Hochwiderstandsschicht auf der leitfähigen Schicht ist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Felds sowohl an das Entwickler-tragende Element als auch die leitfähige Schicht eine oszillierende Spannung anlegt.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher der Entwickler ein magnetischer Einkomponententoner ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die leitfähige Schicht und die Hochwiderstandsschicht aus Gummimaterial sind.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das oszillierende elektrische Feld ein alternierendes elektrisches Feld ist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9, bei welcher die Entwicklungsvorrichtung die Form einer Kassette mit einem Bild-tragenden Element zum Tragen eines elektrostatischen Bilds hat, und die Entwicklungsvorrichtung relativ zu einer Bilderzeugungsvorrichtung abnehmbar befestigbar ist.