DE10009952A1 - Entwickler, Entwicklungsverfahren, Entwicklungsvorrichtung und ihre Elemente und Bilderzeugungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es ist eine typische Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Entwickler, eine Entwicklungsvorrichtung und ihre Elemente und eine Bilderzeugungsvorrichtung vorzusehen, durch die ein Bild mit hoher Qualität mit relativ preiswerten und einfachen Mitteln stabiler erzeugt werden kann. Ein Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt einen nichtmagnetischen und Einkomponententoner, der einen durchschnittlichen Volumenpartikeldurchmesser D (_m) und eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (_C/g) hat, eine Entwicklungsrolle mit einer durchschnittlichen Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (_m) und eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm) in Kontakt bleibt. Um eine gleichförmige Tonerschicht dt (_m) auf der Entwicklungsrolle stabil zu bilden, ist die folgende Beziehung zu erfüllen: dt = 1,8 x Vq/m x Rz/(Pb - 1) 1/2 x D Y 0,25D und 1,5D 6 dt 6 3,5D.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Ent­ wickler, Entwicklungsverfahren, Entwicklungsvorrichtungen und ihre Elemente und Bilderzeugungsvorrichtungen, und im besonderen einen nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler, ein Entwicklungsverfahren, bei dem der nichtmagne­ tische und Einkomponentenentwickler verwendet wird, eine Entwicklungsrolle, eine Klinge, die eine Dicke einer Schicht aus nichtmagnetischem und Einkomponentenentwickler auf der Entwicklungsrolle reguliert, ein Verfahren zum Bilden einer Schicht aus nichtmagnetischem und Einkomponentenentwickler unter Verwendung der Klinge, eine Entwicklungsvorrichtung mit der Entwicklungsrolle und der Klinge und eine elektro­ fotografische Bilderzeugungsvorrichtung mit einem oder mehreren dieser Elemente. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel für einen Farblaserdrucker geeignet.

Im folgenden bezeichnet der "nichtmagnetische und Ein­ komponentenentwickler" einen Einkomponentenentwickler, der nicht magnetisiert ist und keinen Träger enthält. Die "elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtung", die typi­ scherweise ein Laserdrucker ist, ist ein anschlagfreier Drucker, der eine Aufzeichnung vorsieht, indem ein Entwick­ ler als Aufzeichnungsmaterial auf einem Aufzeichnungsmedium (z. B. Druckpapier und OHP-Film) abgeschieden wird.

Einhergehend mit der jüngsten Entwicklung der Büroauto­ matisierung hat sich die Verwendung von elektrofotografi­ schen Bilderzeugungsvorrichtungen wie etwa von einem Laser­ drucker für Computerausgabevorrichtungen, Faksimilemaschi­ nen, Kopierer, etc., ständig ausgebreitet. Bei dem elektro­ fotografischen Prozeß kommt im allgemeinen ein fotoleitfähi­ ger Isolator (fotoempfindliche Trommel) zum Einsatz, und er enthält die Schritte zum Laden, Belichten, Entwickeln, Übertragen, Fixieren und andere Nachprozesse.

Durch den Ladeschritt wird die fotoempfindliche Trommel gleichförmig elektrisiert (z. B. auf -600 V). Bei dem Be­ lichtungsschritt wird ein Laserstrahl, etc., auf die foto­ empfindliche Trommel eingestrahlt und das elektrische Poten­ tial auf dem bestrahlten Bereich zum Beispiel auf etwa -50 V herabgesetzt, wodurch ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt wird. Bei dem Entwicklungsschritt wird der Entwick­ ler auf der fotoempfindlichen Trommel zum Beispiel unter Einsatz eines Umkehrprozesses elektrisch abgeschieden und das elektrostatische latente Bild sichtbar gemacht. Der Umkehrprozeß ist ein Entwicklungsverfahren, bei dem ein elektrisches Feld durch eine Entwicklungsvorspannung in Bereichen gebildet wird, wo die elektrische Ladung durch das Belichten eliminiert ist, und der Entwickler, der dieselbe Polarität wie gleichförmig geladene Bereiche hat, auf der fotoempfindlichen Trommel durch das elektrische Feld abge­ schieden wird. Bei dem Übertragungsschritt wird ein Toner­ bild, das dem elektrostatischen latenten Bild entspricht, auf einem Aufzeichnungsmedium erzeugt. Bei dem Fixierschritt wird das Tonerbild auf dem Aufzeichnungsmedium unter Verwen­ dung von Wärme, Druck, etc., geschmolzen und fixiert, wo­ durch eine Drucksache erhalten wird. Die Nachprozesse können ein Entladen und Reinigen der übertragenen fotoempfindlichen Trommel, ein Sammeln und Rezirkulieren und/oder Entsorgen von restlichem Toner, etc., enthalten.

Der Entwickler zur Verwendung bei dem obengenannten Entwicklungsschritt kann grob in einen Entwickler eines Einkomponentensystems unter Verwendung des Toners und in einen Entwickler eines Zweikomponentensystems unter Verwen­ dung des Toners und Trägers eingeteilt werden. Bei dem Toner kann ein Partikel verwendet werden, das zum Beispiel auf solch eine Weise hergestellt wird, daß eine färbende Sub­ stanz wie etwa ein Farbstoff und Carbon-Black oder derglei­ chen in einem Binderharz aus einer synthetischen makromole­ kularen Verbindung dispergiert wird und dann zu einem feinen Pulver von etwa 3 bis 15 µm gemahlen wird. Ein verwendbarer Träger kann zum Beispiel ein Eisenpulver oder eine Ferrit­ kugel von etwa 100 µm im Durchmesser enthalten. Der Entwick­ ler des Einkomponentensystems führt vorteilhafterweise (1) zu einer einfachen und kleinen Entwicklungsvorrichtung auf Grund der Eliminierung einer Trägerverschlechterung, einer Tonerdichtesteuerung, eines Mischens und von Rührmechanismen und (2) zu verbrauchtem Toner ohne jeglichen Abfall wie etwa einen Träger.

Der Entwickler des Einkomponentensystems kann ferner klassifiziert werden in einen magnetischen und Einkomponen­ tenentwickler, der Toner in einem magnetischen Pulver ent­ hält, und in einen nichtmagnetischen und Einkomponenten­ entwickler, der dieses nicht enthält. Die Nachteile des magnetischen und Einkomponentenentwicklers liegen jedoch (1) in der niedrigen Übertragungsleistung auf Grund des hohen Gehaltes an magnetischem Pulver mit niedrigem elektrischen Widerstand, wodurch ein erhöhter elektrischer Ladungsbetrag verhindert wird, (2) in der schlechten Kolorierung auf Grund seines schwachtransparenten, schwarzen magnetischen Pulvers, (3) in der niedrigen Fixierleistung, weil das magnetische Pulver eine hohe Temperatur und/oder einen hohen Druck erfordert, wodurch laufende Kosten in die Höhe getrieben werden. Daher geht man davon aus, daß die Nachfrage nach nichtmagnetischem und Einkomponentenentwickler ohne diese Nachteile in Zukunft zunehmen wird.

Bei nichtmagnetischem und Einkomponentenentwickler wird gewöhnlich der Toner verwendet, der einen relativ hohen spezifischen Volumenwiderstand (z. B. 300 GΩ.cm, etc.) hat. Zusätzlich muß der Toner, da er im wesentlichen keine elek­ trischen Ladungen hat, durch die Triboelektrizität oder Ladungsinjektion in der Entwicklungsvorrichtung geladen werden.

Das Entwicklungsverfahren, bei dem der nichtmagnetische und Einkomponentenentwickler eingesetzt wird, wird in Kon­ takt- und Nichtkontaktentwicklungsverfahren eingeteilt: bei dem Entwicklungsverfahren des Kontakttyps wird ein Entwick­ ler auf der fotoempfindlichen Trommel abgeschieden, indem die Entwicklungsrolle, auf der der Entwickler enthalten ist, mit der fotoempfindlichen Trommel in Kontakt gebracht wird; und bei dem Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps wird ein gewisser Spalt (z. B. etwa 350 µm) zwischen der Entwick­ lungsrolle und der fotoempfindlichen Trommel vorgesehen, um sie getrennt voneinander anzuordnen, und der Entwickler fliegt von der Entwicklungsrolle auf die fotoempfindliche Trommel und wird auf ihr abgeschieden. Der Nachteil des Entwicklungsverfahrens des Kontakttyps ist der, daß der Entwickler durch Reibung zwischen der Entwicklungsrolle und der fotoempfindlichen Trommel verschlechtert werden kann und darüber hinaus eine Rißbildung in dem fotoempfindlichen Film bewirkt werden kann, wodurch die Lebensdauer des fotoemp­ findlichen Körpers verkürzt wird. Demzufolge ist in letzter Zeit das Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps in den Mittelpunkt gerückt, bei dem diese Verschlechterungen nicht auftreten.

Für den Entwicklungsprozeß des Nichtkontakttyps, bei dem der nichtmagnetische und Einkomponentenentwickler zum Einsatz kommt, ist es bezeichnend, daß eine ausreichende Bilddichte durch Steuern der Menge von Toner gewährleistet wird, die von der Entwicklungsrolle auf die fotoempfindliche Trommel fliegt. Somit ist es wichtig, eine dünne Toner­ schicht zu bilden, während ihre Dicke auf der Entwicklungs­ rolle gesteuert wird. Als typisches Verfahren zum Regulieren einer Tonerschichtdicke wurde herkömmlicherweise vorgeschla­ gen, eine elastische Klinge (Begrenzungsklinge) in Kontakt mit der Entwicklungsrolle vorzusehen, um die Schichtdicke gleichförmig beizubehalten.

Die Entwicklungseinrichtung, bei der das Entwicklungs­ verfahren des Nichtkontakttyps mit dem nichtmagnetischen und Einkomponentenentwickler eingesetzt wird, umfaßt im allge­ meinen eine Rücksetzrolle, eine Entwicklungsrolle und eine Klinge. Die Entwicklungsrolle ist mit einer Vorspannungs­ energiezufuhr verbunden und wird von der Vorspannungsener­ giezufuhr mit der Entwicklungsvorspannung von überlagerten Wechselstrom- und Gleichstromspannungen versehen. Die Rück­ setzrolle, die auch als Zufuhrrolle oder Anwendungsrolle bezeichnet wird, kontaktiert die Entwicklungsrolle: die Rücksetzrolle dient nicht nur dazu, den Toner der Entwick­ lungsrolle zuzuführen, sondern auch dazu, den Toner, der bei der Entwicklung nicht verwendet wurde und auf der Entwick­ lungsrolle bleibt, abzuschaben und zu entfernen. Die Ent­ wicklungsrolle, die zum Beispiel eine Rolle ist, die aus Metall wie etwa Aluminium hergestellt ist, adsorbiert den geladenen Toner auf ihrer Oberfläche in der Form der dünnen Schicht und transportiert ihn zu einem Entwicklungsbereich.

Die Klinge kontaktiert die Entwicklungsrolle und dient dazu, die Tonerschicht auf eine gleichförmige Dicke zu regulieren. Die Klinge kann aus einem elastischen Glied wie etwa aus Urethan sein, oder aus einem Metallglied, das einen Kontaktabschnitt mit der Entwicklungsrolle hat, der aus Harz ist. Gemäß den japanischen Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 8-202130 und 6-102748 kann zum Beispiel, wenn ein Me­ tallglied, nämlich ein starres Glied, für die Entwicklungs­ rolle verwendet wird, die Tonerschicht reguliert werden, indem eine Klinge, die aus einem elastischen Körper wie etwa Gummi ist, mit der Entwicklungsrolle in Kontakt gebracht wird; wenn andererseits ein Glied aus einem elastischen Körper wie etwa Gummi für eine Oberfläche der Entwicklungs­ rolle verwendet wird, kann die Tonerschicht reguliert wer­ den, indem ein Endabschnitt oder Nichtendabschnitt (nämlich eine mittlere Sektion) mit der Entwicklungsrolle in Kontakt gebracht wird. Um eine Beschädigung der Entwicklungsrolle und der Klinge zu vermeiden, indem die Genauigkeit des Kontaktdrucks abgeschwächt wird, der an dem Kontaktabschnitt zwischen ihnen erforderlich ist, ist bei diesem Stand der Technik die Verwendung eines Kontaktes zwischen einem, das starr ist, und dem anderen, das elastisch ist, erdacht worden. Die japanischen Patentveröffentlichungen (Kokai) Nr. 8-202130 und 6-102748 offenbaren auch eine Oberflächenrau­ heit der Entwicklungsrolle, einen Druck, mit dem die Klinge gegen die Entwicklungsrolle gepreßt wird (Klingendruck), einen Tonerpartikeldurchmesser und andere Bedingungen zum Bilden einer Tonerschicht, wie sie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt sind.

TABELLE 1

Bei Betrieb wird der Toner durch Gleitreibung zwischen der Rücksetzrolle, der Klinge und der Entwicklungsrolle geladen (z. B. negativ). Der negativ geladene Toner wird danach einer Oberfläche der Entwicklungsrolle durch die Rücksetzrolle zugeführt und darauf durch elektrostatische Adsorption abgeschieden. Anschließend wird die Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle durch die Klinge geebnet, um eine dünne Schicht mit einer gleichförmigen Dicke von etwa 10 µm bis 40 µm zu bilden. Der Toner, der zu einem Entwicklungs­ bereich transportiert worden ist, wo eine Oberfläche der Entwicklungsrolle der fotoempfindlichen Rolle am nächsten ist, fliegt mit der elektrischen Anziehungskraft unter Verwendung einer vorbestimmten Spannung, die auf den Ent­ wicklungsbereich angewendet wird, auf ein elektrostatisches latentes Bild auf der fotoempfindlichen Trommel und haftet auf ihn. Demzufolge wird das latente Bild sichtbar gemacht und entwickelt. Als nächstes entfernt die Rücksetzrolle den restlichen Toner auf der Entwicklungsrolle, der in einem Nichtbildbereich verblieben ist, in dem kein latentes Bild erzeugt wurde. Bei dem Entwicklungsprozeß wird eine Serie dieser Operationen wiederholt.

Bei dem herkömmlichen Entwicklungsverfahren des Nicht­ kontakttyps, bei dem der nichtmagnetische und Einkomponen­ tenentwickler verwendet wird, würde jedoch die Bildqualität in Abhängigkeit von Entwicklungsbedingungen nachteilig verschlechtert. Die jetzigen Erfinder haben als Resultat ihrer gründlichen Studie darüber, wodurch solch eine Bild­ verschlechterung bewirkt wird, entdeckt, daß die Bildquali­ tät von der Tonerschichtbildung und den elektrischen Eigen­ schaften des Toners abhängt.

Die Tonerschicht würde, falls sie zu dünn ist, zu einer niedrigen und ungleichmäßigen Bilddichte führen, während durch eine zu dicke Tonerschicht ein Anteil von entgegenge­ setzt geladenem oder niedrig geladenem Toner erhöht würde, wodurch in dem Nichtbildbereich Nebel entsteht. Die jetzigen Erfinder haben entdeckt, daß die Tonerschichtbildung physi­ kalisch auf vier Parametern beruht (obwohl die Parameter nicht auf diese vier begrenzt sind), die eine Oberflächen­ rauheit der Entwicklungsrolle, einen Klingendruck, einen Tonerpartikeldurchmesser und einen Ladungsbetrag des Toners enthalten, und daß diese Parameter in gewissem Maße korre­ lativ gesteuert werden sollten.

Die unzweckmäßige Oberflächenrauheit der Entwicklungs­ rolle würde ein Hindernis beim Bilden einer gleichförmigen Tonerschicht sein. Die Oberflächenrauheit dient als mechani­ sche Kraft zum Transportieren des Toners und als Zwischen­ glied zwischen der Entwicklungsrolle und der Klinge. Die Oberflächenrauheit würde, falls sie zu klein ist, eine Tonerschicht zu dünn werden lassen und die Bilddichte ver­ ringern, während sie dann, falls sie zu groß ist, die Toner­ schicht zu dick werden ließe und dadurch zu Nebel in dem Nichtbildbereich führen würde (d. h., zu einer unerwünschten Kolorierung eines Bereichs, der kein Bild enthält und des­ halb ein weißer klarer Raum sein soll, mit dem Toner). Falls zusätzlich der Klingendruck zu niedrig ist, könnte die Tonerschichtdicke lokal nicht reguliert werden, und der Toner würde ohne weiteres der Klinge entgehen. Falls der Klingendruck zu hoch ist, würde der Toner so beansprucht, um eine Fusion von Toner an der Klinge zu erzeugen, und das Laden des Toners würde wahrscheinlich verschlechtert werden. Die Tonerschichtdicke würde mit dem Tonerpartikeldurchmesser schwanken. Falls des weiteren der Tonerladungsbetrag zu groß ist, würde die Reflexionskraft in Form der elektrischen Anziehungskraft des Toners auf der Entwicklungsrolle zuneh­ men, und die Tonerschicht würde dick werden. Als Resultat würde eine Erhöhung des Klingendrucks eine mechanische Beanspruchung des Toners erhöhen und dadurch den Toner tendenziell verschlechtern. Falls der Tonerladungsbetrag im Gegensatz dazu zu klein ist, würde die elektrische Anzie­ hungskraft klein sein, und die Tonerschicht würde dünn werden. Als Resultat müßte der Klingendruck niedrig gehalten werden, aber dies würde dazu führen, daß der Toner aus­ weicht.

Weiterhin haben die jetzigen Erfinder entdeckt, daß die Bildung der Tonerschicht mechanisch auch von einer Klingen­ form und einem Tonerfluß zwischen der Rücksetzrolle und der Entwicklungsrolle abhängt (aber nicht darauf begrenzt ist). Betrachten wir zum Beispiel eine herkömmliche Entwicklungs­ vorrichtung 1, in der eine Klinge 2 eine Metallplatte 2a und eine Gummiplatte 2b umfaßt, die an der Metallplatte 2a klebt, und durch die Gummiplatte 2b mit einer Entwicklungs­ rolle 4 in Kontakt gelangt, wie in Fig. 8 gezeigt. Hierbei ist Fig. 8 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Entwicklungsvorrichtung 1, bei der der herkömmliche nicht­ magnetische und Einkomponententoner T verwendet wird. Aus Fig. 8 geht hervor, daß bei der herkömmlichen Entwicklungs­ vorrichtung 1 am oberen Ende der Klinge 2 nachteilig eine Toneragglomeration TB erzeugt wird. Die Toneragglomeration TB tritt auf, wenn das obere Ende der Klinge den Fluß zwi­ schen der Rücksetzrolle (nicht gezeigt) und der Entwick­ lungsrolle 4 blockiert, wie es durch einen Pfeil gezeigt ist.

Diese Toneragglomeration TB kann lokal den Druck zwi­ schen der Klinge 2 und der Entwicklungsrolle 4 anwenden und würde bewirken, daß der überschüssige Toner T an der Klinge 2 vorbei zu der Entwicklungsrolle 4 gelangt, oder im Gegen­ teil verhindern, daß die korrekte Menge an Toner T zu der Klinge 2 gelangt. Demzufolge kann es sein, wie in Fig. 9 gezeigt, daß die gleichförmige Tonerschicht nicht gebildet werden kann. Hierbei ist Fig. 9 eine teilweise schematische Querschnittsansicht, die einen Zustand der Entwicklungsrolle 4 und der auf ihr gebildeten Tonerschicht TL zeigt. Ein Fehler beim Bilden einer gleichförmigen Tonerschicht würde zu einer Minderung der Bildqualität wie etwa zu einer un­ gleichmäßigen Dichte und eines weißen klaren Raumes führen, wie oben beschrieben. Obwohl die jetzigen Erfinder die Bearbeitung der Gummiplatte 2b zu solch einer Form (z. B. zu einer Schräge) erwogen haben, die den Toner nicht am Fließen hindert, haben sie entdeckt, daß die Gummiplatte 2b mit einer komplexen Form, die in ihrer Form leicht gebogen und verändert ist, die Schwierigkeit beim Bilden einer gleich­ förmigen Tonerschicht TL erhöht. Zusätzlich hat eine Klinge, die aus einem elastischen Glied ist, im allgemeinen solche Nachteile wie etwa eine schwierige Herstellung, eine geringe Haltbarkeit und hohe Herstellungskosten.

Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften des Toners haben die jetzigen Erfinder andererseits dem spezifischen Volumenwiderstand des Toners Aufmerksamkeit gewidmet. Die jetzigen Erfinder haben experimentell ein ausgefülltes Bild (solch ein Bild, bei dem der gesamte bedruckbare Bereich völlig ausgefüllt ist) unter Verwendung von handelsüblichen oder experimentell hergestellten Tonern entwickelt, die verschiedene Widerstandswerte haben. Die jetzigen Erfinder haben dabei entdeckt, daß ungeachtet dessen, ob der Toner eine gleichförmige Schicht hinsichtlich der Dicke hat, die Verwendung von einigen Tonern, die gewisse Widerstandswerte haben, bei der Entwicklung des Nichtkontakttyps einen schwarzen oder, falls mit mehreren Farben gedruckt wurde, einen andersfarbigen Streifen in der Papierzufuhrrichtung erzeugte, wodurch die Bildqualität verschlechtert wurde. Die jetzigen Erfinder haben angenommen, daß dies deshalb auf­ trat, weil ein hoher Widerstandswert des Toners ein über­ mäßiges Laden des Toners hervorruft, was zu einem dielektri­ schen Durchschlag innerhalb des Toners führen würde, wodurch ungleichförmige Streifen verursacht werden.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist es eine typische allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und nützlichen Entwick­ ler, ein Entwicklungsverfahren, eine Entwicklungsvorrichtung und ihre Elemente und eine Bilderzeugungsvorrichtung vorzu­ sehen, bei denen einer oder einige der obigen Nachteile eliminiert sind.

Ein anderes typisches und spezifischeres Ziel der vor­ liegenden Erfindung ist es, einen Entwickler, ein Entwick­ lungsverfahren, eine Entwicklungsvorrichtung und ihre Ele­ mente und eine Bilderzeugungsvorrichtung vorzusehen, wodurch ein Bild mit hoher Qualität durch relativ preiswerte und einfache Mittel stabil erzeugt werden kann.

Um die obigen Ziele zu erreichen, umfaßt ein Entwick­ lerschichtbildungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorlie­ genden Erfindung die folgenden Schritte: Laden von nicht­ magnetischem und Einkomponentenentwickler, der einen durch­ schnittlichen Volumenpartikeldurchmesser D (µm) hat, auf eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (µC/g), Zufüh­ ren des geladenen Entwicklers zu einer Entwicklungsrolle, die eine Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (µm) hat, und Bilden einer Schicht aus einem Einkomponentenentwickler mit einer Schichtdicke dt (µm) auf der Entwicklungsrolle durch Vorsehen einer Klinge in Kontakt mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm), wobei dt, Pb, q/m und D den folgenden Beziehungen entsprechen: 4 ≦ D ≦ 12, 5 ≦ q/m ≦ 12, 1 ≦ Rz ≦ 12, 20 ≦ Pb ≦ 80, dt = 1,8 × {q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D und 1,5D ≦ dt ≦ 3,5D. Experimentell hat sich bestätigt, daß eine Entwicklerschicht mit einer gleichförmigen Dicke gemäß diesem Entwicklerschichtbildungsverfahren stabil erzeugt werden kann.

Eine Entwicklungsvorrichtung eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Entwicklungsrolle mit einer durchschnittlichen Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (µm) und eine Klinge in Kontakt mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm), durch die eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponenten­ entwickler, der einen durchschnittlichen Volumenpartikel­ durchmesser D (µm) und eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (µC/g) hat, auf der Entwicklungsrolle gebildet werden kann, wobei die Schicht eine Dicke dt (µm) hat und dt, Pb, q/m und D den folgenden Beziehungen entsprechen: 4 ≦ D ≦ 12, 5 ≦ q/m ≦ 12, 1 ≦ Rz ≦ 12, 20 ≦ Pb ≦ 80, dt = 1,8 × (q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D und 1,5D ≦ dt ≦ 3,5D. Experimentell hat sich gezeigt, daß eine Entwicklerschicht mit einer gleichförmigen Dicke gemäß dieser Entwicklungsvorrichtung stabil gebildet werden kann.

Eine Entwicklungsvorrichtung eines anderen Aspektes der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Metallentwicklungsrolle und eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem vorbestimmten Klingendruck kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponenten­ entwickler auf der Entwicklungsrolle zu bilden, bei der die Klinge einen Metallkontaktabschnitt enthält, der mit der Entwicklungsrolle kontaktierbar ist, welcher Kontakt­ abschnitt eine Form hat, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus im Schnitt spitzwinkligen, gekrümmten und runden Formen. Gemäß dieser Entwicklungsvorrichtung kann der Kontaktabschnitt, der im Schnitt die Form eines spitzen Winkels, einer Krümmung oder einer Rundung hat, dazu dienen, das Bilden einer Toneragglomeration, die einen Tonerfluß blockiert, ein Anhaften und Zerstören des Toners zu verhin­ dern.

Eine Entwicklungsvorrichtung noch eines anderen Aspek­ tes der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Metallentwick­ lungsrolle und eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingendruck von 20 bis 80 gf/cm kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkom­ ponentenentwickler zu bilden, bei der die Klinge einen Metallkontaktabschnitt enthält, der eine Oberflächenrauheit hat, die kleiner als eine Oberflächenrauheit der Entwick­ lungsrolle ist. Gemäß dieser Entwicklungsvorrichtung kann eine Tonerfusion an der Klinge durch Steuern einer Oberflä­ chenrauheit der Entwicklungsrolle und der Klinge und des Klingendrucks vermieden werden.

Ein Entwickler eines Aspektes der vorliegenden Erfin­ dung ist für einen Entwicklungsprozeß des Nichtkontakttyps geeignet, umfaßt ein gefärbtes feines Partikel und ein Fluidisierungsagens und hat einen spezifischen Volumenwider­ stand von mehr als etwa 10 GΩ.cm, aber weniger als etwa 192 GΩ.cm. Ein Behälter eines Aspektes der vorliegenden Erfin­ dung enthält den obigen nichtmagnetischen und Einkomponen­ tenentwickler. Der nichtmagnetische und Einkomponenten­ entwickler hat einen Widerstandswert, der experimentell als zweckmäßig eingeschätzt wurde.

Eine Bilderzeugungsvorrichtung eines Aspektes der vor­ liegenden Erfindung umfaßt eine fotoempfindliche Trommel, einen Lader, der die fotoempfindliche Trommel lädt, einen Belichtungsteil, der die fotoempfindliche Trommel, die durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt, eine Entwicklungsvorrichtung, die die belichtete fotoempfindliche Trommel entwickelt und das elektrostatische latente Bild als Tonerbild sichtbar macht, und einen Übertragungsteil, der das Tonerbild auf ein Auf­ zeichnungsmedium überträgt, welche Entwicklungsvorrichtung irgendeine der oben beschriebenen Entwicklungsvorrichtungen umfaßt. Diese Bilderzeugungsvorrichtung hat denselben Effekt wie die obigen Entwicklungsvorrichtungen.

Eine Bilderzeugungsvorrichtung als typische Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt eine fotoemp­ findliche Trommel, einen Lader, der die fotoempfindliche Trommel lädt, einen Belichtungsteil, der die fotoempfindli­ che Trommel, die durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt, eine Entwick­ lungsvorrichtung, die eine Entwicklungsrolle enthält, die von der belichteten fotoempfindlichen Trommel entfernt angeordnet ist, von welcher Entwicklungsrolle ein nicht­ magnetischer und Einkomponentenentwickler zu der fotoemp­ findlichen Trommel fliegt, wodurch die fotoempfindliche Trommel entwickelt wird und das elektrostatische latente Bild als Tonerbild sichtbar gemacht wird, welcher Entwickler einen spezifischen Volumenwiderstand von mehr als etwa 10 GΩ.cm, aber weniger als 192 GΩ.cm hat, einen Übertragungs­ teil, der das Tonerbild auf ein Aufzeichnungsmedium über­ trägt, und einen Behälter, der den nichtmagnetischen und Einkomponentenentwickler enthält. Gemäß dieser Bilderzeu­ gungsvorrichtung hat der nichtmagnetische und Einkomponen­ tenentwickler einen Widerstandswert, der experimentell als zweckmäßig eingeschätzt wurde.

Andere Ziele und weitere Merkmale der vorliegenden Er­ findung gehen ohne weiteres aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein teilweiser Hauptschnitt durch eine Ent­ wicklungsvorrichtung und Bilderzeugungsvorrichtung eines Aspektes der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist ein Graph, der Daten der Tabellen 2 bis 5 zeigt.

Fig. 3 ist ein Graph, der Daten der Tabellen 6 und 7 zeigt.

Fig. 4 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer anderen Ausführungsform bezüglich eines Tvnerschicht­ bildungsverfahrens durch die Entwicklungsvorrichtung.

Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht einer anderen Ausführungsform bezüglich des Tonerschichtbil­ dungsverfahrens durch die Entwicklungsvorrichtung.

Fig. 6 ist ein teilweiser schematischer Querschnitt, der einen Zustand einer Tonerschicht zeigt, die auf einer Entwicklungsrolle unter Verwendung der Entwicklungsvorrich­ tung von Fig. 4 und 5 gebildet wurde.

Fig. 7 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen Tonerwiderstandswerten R und vertikalen Streifen zeigt.

Fig. 8 ist ein teilweise vergrößerter Schnitt durch eine herkömmliche Entwicklungsvorrichtung, bei der ein herkömmliches Tonerschichtbildungsverfahren zum Einsatz kommt.

Fig. 9 ist ein teilweise schematischer Querschnitt, der einen Zustand einer Tonerschicht zeigt, die auf der Entwick­ lungsrolle unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung von Fig. 8 gebildet wurde.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 folgt nun eine Beschreibung einer Entwicklungsvorrichtung 100 und einer Bilderzeugungs­ vorrichtung 200, die die Entwicklungsvorrichtung 100 ent­ hält, eines Aspektes der vorliegenden Erfindung. Jene Ele­ mente in jeder Figur, die mit denselben Bezugszeichen verse­ hen sind, bezeichnen dieselben Elemente, und eine doppelte Beschreibung von ihnen wird weggelassen. Jene Elemente, die mit denselben Bezugszeichen versehen sind und zu denen alphabetische Großbuchstaben hinzugefügt sind, bezeichnen im allgemeinen Varianten und werden, falls nicht anders spezi­ fiziert, durch einfache Bezugszeichen ohne Buchstaben ver­ allgemeinert. Hierbei ist Fig. 1 eine schematische Haupt­ schnittansicht der Bilderzeugungsvorrichtung 200, die die Entwicklungsvorrichtung 100 hat. Die Entwicklungsvorrichtung 100 umfaßt eine Rücksetzrolle 10, eine Entwicklungsrolle 20, eine Klinge 30, einen Rahmen 40 und eine Entwicklungsvor­ spannungsenergiezufuhr 50.

I. BILDUNG DER TONERSCHICHT DURCH STEUERN VON PHYSIKALISCHEN PARAMETERN

Zuerst haben die jetzigen Erfinder das stabile Bilden einer Tonerschicht mit einer gleichförmigen Dicke auf der Entwicklungsrolle 20 untersucht, um Bilder mit hoher Quali­ tät zu erhalten. Falls die Tonerschicht zu dünn ist, würde dies zu dem Nachteil einer niedrigen und ungleichmäßigen Bilddichte führen. Falls die Tonerschicht zu dick ist, würde ein Anteil von entgegengesetzt geladenem oder niedrig gela­ denem Toner erhöht, wodurch eine Nebelbildung in Nichtbild­ bereichen auftreten würde. Die jetzigen Erfinder haben als Resultat von verschiedenen Experimenten, die später be­ schrieben werden, entdeckt, daß eine Bildung einer Toner­ schicht mit einer gleichförmigen Dicke physikalisch auf vier Parametern beruht, die eine Oberflächenrauheit der Entwick­ lungsrolle, einen Klingendruck, einen Tonerpartikeldurchmes­ ser und einen Tonerladungsbetrag enthalten (aber nicht darauf begrenzt ist), und daß diese Parameter in gewissem Maße korrelativ gesteuert werden sollten. Als nächstes folgt eine Beschreibung der Experimente und ihrer Analysen.

Die Rücksetzrolle 10, die auch als Zufuhrrolle oder An­ wendungsrolle bezeichnet wird, kontaktiert die Entwicklungs­ rolle 20 und führt der Entwicklungsrolle 20 Toner T aus dem Rahmen 40 zu. Die Rücksetzrolle 10 ist aus elektrisch leit­ fähigen Materialien wie etwa aus Schwamm, um den Toner T durch Reibung mit der Entwicklungsrolle 20 zu laden. Fig. 1 in der vorliegenden Ausführungsform zeigt, daß die Rücksetz­ rolle 10 nach links (entgegen dem Uhrzeigersinn) rotiert und mit der Entwicklungsrolle 20 in Kontakt ist. Durch diesen Kontakt und die Rotation wird der Toner T geladen und der Entwicklungsrolle 20 zugeführt. Ferner kann die Rücksetz­ rolle 10 auch dazu dienen, den restlichen Toner T einzusam­ meln, der bei der Entwicklung nicht verwendet wurde und auf der Entwicklungsrolle 20 verblieben ist. Der Toner T auf der Entwicklungsrolle 20 wird, wenn versucht wird, ihn einzusam­ meln, unter Ausnutzung des Kontaktes zwischen den Rollen 10 und 20 abgeschabt und in das Innere des Rahmens 40 zurück­ geführt.

Die Entwicklungsrolle 20 adsorbiert den Toner T auf ihrer Oberfläche und transportiert den Toner T, wenn sie rotiert, zu dem Entwicklungsbereich. Der Entwicklungsbereich ist ein Bereich, wo die fotoempfindliche Rolle 210 und die Entwicklungsrolle 20, die später erläutert werden, einander am nächsten sind. Die Entwicklungsrolle 20 rotiert zum Beispiel mit derselben Geschwindigkeit und in dieselbe Richtung wie die fotoempfindliche Trommel 210. Ein verwend­ bares Material für die Entwicklungsrolle 20 kann ein Metall wie etwa Aluminium und rostfreien Stahl enthalten. Eine Anwendung von Spannung auf diese elektrisch leitfähigen Materialien gestattet es, den Toner T unter Ausnutzung der elektrostatischen Adsorption zu adsorbieren. Bei der vorlie­ genden Ausführungsform wurde ein Experiment mit einer Alumi­ niumentwicklungsrolle 20, die einen äußeren Durchmesser von 20 mm hatte, und einer rostfreien Stahlklinge 30 ausgeführt. Die Versuchsbedingungen waren wie folgt: eine Oberflächen­ rauheit der Aluminiumentwicklungsrolle wurde mit unregel­ mäßig oder regelmäßig (kugelförmig) geformten Glasperlen als Schleifkörner sandgestrahlt und auf eine vorbestimmte durch­ schnittliche Zehnpunkterauheit Rz gebracht. Die Entwick­ lungsrolle 20, bei der diese zur Anwendung kamen und die Rz-Werte hatte, die experimentell zwischen 1 µm und 12 µm variierten, wurde hergestellt, und eine optimale Oberflä­ chenrauheit wurde erforscht.

Die Klinge 30 ist ein Glied, das dazu dient, den Toner T, der durch die Rücksetzrolle 10 zugeführt wird, auf eine vorbestimmte Dicke zu begrenzen, und ist aus einem elasti­ schen Körper wie typischerweise aus Urethan, etc., einem Metall, das Blattfedereigenschaften hat, wie etwa rostfreier Stahl und Bronze. Ein Verfahren zum Regulieren der Toner­ schicht TL ist bei diesen Materialien verschieden und umfaßt das Abschaben und Pressen. Bei der vorliegenden Ausführungs­ form werden als Klinge 30 drei Arten von Gliedern aus rost­ freien Stahlplatten mit verschiedenen Dicken jeweilig von 0,10 mm, 0,12 mm und 1,50 mm hergestellt und mit der Ent­ wicklungsrolle 20 bei einem vorbestimmten Druck in Kontakt gebracht. Der Klingendruck kann durch Verändern dreier Faktoren von einem Klingenplattendruck, einer freien Länge, die einem Abstand von einem Klingenhalterteil bis zu einem Rollenkontaktabschnitt entspricht, und einem Ablenkungs­ betrag unter Verwendung der folgenden Gleichung 1 einge­ stellt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Klingendruck, der mit der Gleichung 1 erarbeitet wurde, in einem Bereich von 10 bis 100 g/cm variiert, und der optimale Wert wurde ermittelt.

Dabei ist W eine Gesamtlast des Klingendrucks, δ ein Ablenkungsbetrag, E ein Elastizitätsmodul, b eine Klingen­ breite, h eine Plattendicke und L eine freie Länge.

Der Rahmen enthält den Toner T, führt ihn der Rücksetz­ rolle 10 zu und nimmt Toner auf, der durch die Rücksetzrolle 10 eingesammelt wurde. Der Rahmen 40 enthält ein Paddel, einen Rührer und andere Komponenten (nicht gezeigt) und ist mit einem externen Tonervorratsbehälter wie etwa einer Tonerpatrone verbindbar. Die Vorspannungsenergiezufuhr 50 enthält überlagerte Wechselstrom-/Gleichstromenergie­ zufuhren.

Der Toner wurde aus nichtmagnetischen und Einkomponen­ tenentwicklern ausgewählt, die gewöhnlich verwendet werden, und hergestellt, indem zum Beispiel feine Kohlenstoffparti­ kel als Farbstoff und ein Ladungssteueragens mit einem Polyesterharz verknetet wurden und zu einem vorbestimmten durchschnittlichen Volumenpartikeldurchmesser pulverisiert wurden. Optional kann für den Toner T, falls erforderlich, ein Dehnungsinhibitor aus niedermolekularem Material wie etwa Wachs, Polyethylen und Polypropylen verwendet werden (in ihm enthalten sein). Pulver, das kleiner als 3 µm war, und grobe Partikel, die gleich oder größer als 20 µm waren, wurden danach entfernt, und an die verbleibenden Partikel wurden feine Partikel aus Siliziumoxid und Titanoxid extern angelagert und auf ihre Oberfläche aufgetragen, um eine Fließfähigkeit und Ladung vorzusehen. Dieser Toner T hat solche thermischen Charakteristiken, daß seine Glasüber­ gangstemperatur zwischen 55 und 67°C und sein Schmelzpunkt zwischen 120 und 150°C liegt. Ein großer Abstand zwischen der Glasübergangstemperatur und dem Schmelzpunkt ist auf seinen breiten Bereich eines Beschichtungsverhältnisses von externen Anlagerungen, eine molekulare Verteilung und einen Vernetzungsgrad von Styrolharz zurückzuführen. Bei dem Experiment wurde der Toner T verwendet, der einen durch­ schnittlichen Volumenpartikeldurchmesser von 7,5 µm hatte. Der Toner T kann nicht nur durch das oben beschriebene Pulverisierungsverfahren erhalten werden, sondern auch unter Einsatz irgendeines bevorzugten Verfahrens wie etwa eines Polymerisationsprozesses, eines Sprühtrocknungsprozesses und anderer Pulverherstellungsprozesse.

Der Ladungsbetrag des Toners T wurde bestimmt, indem ein Zustand der Tonerschicht TL auf der Entwicklungsrolle 20 unter Verwendung des E-Spart-Analysators (hergestellt durch Hosokawa Micron Corporation) gemessen wurde. Die wünschens­ werteste spezifische Tonerladung q/m hinsichtlich der Toner­ schichtbildung und der Bildqualität beträgt -5 µC/g bis -30 µC/g. Eine spezifische Tonerladung von unter -5 µC/g würde die Tonerschicht auf Grund ihrer niedrigen Reflexionskraft in Form einer Anziehungskraft an der Entwicklungsrolle 20 dünn machen und verhindern, daß der Toner bei der Entwick­ lung ständig über den Spalt zwischen der Entwicklungsrolle 20 und der fotoempfindlichen Trommel 210 bei der Entwick­ lungsvorspannung fließt, wodurch die Bilddichte verringert wird. Im Gegensatz dazu würde eine spezifische Tonerladung q/m von über -30 µC/g ihre Reflexionskraft anheben und die Entwicklungseffektivität verringern. Da durch die höhere spezifische Ladung die Regulierung des Toners schwierig würde, muß ferner die Oberflächenrauheit der Entwicklungs­ rolle 20 klein sein, während der Klingendruck hoch sein muß.

Bei dem Experiment wurde die Rücksetzrolle 10 mit der Entwicklungsrolle 20 mit der Kontakttiefe von 1 mm in Kon­ takt gebracht, und die beiden Rollen wurden nach links rotiert. Demzufolge wurden die Rücksetzrolle 10 und die Entwicklungsrolle 20 an ihrem Kontaktpunkt in zueinander entgegengesetzten Richtungen rotiert. Die Rücksetzrolle 10, die solch eine Struktur in Form eines Metallschaftes hatte, der mit einem Urethanschaum beschichtet war, der eine Leit­ fähigkeit hatte, hatte einen äußeren Durchmesser von 20 mm und einen Widerstand von 10⁷ Ω zwischen dem Schaft und dem Schaum. Die Rotationsgeschwindigkeit sowohl der Rücksetz­ rolle 10 als auch der Entwicklungsrolle 20 war auf 90 mm/s festgelegt.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde eine Metall­ rolle für die Entwicklungsrolle 20 verwendet, und ihr Kon­ takt mit der fotoempfindlichen Trommel 210, die starr war, wurde gemäß dem Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps vermieden, wobei der Spalt an der engsten Stelle zwischen der fotoempfindlichen Trommel 210 und der Entwicklungsrolle 20 auf 350 µm festgelegt war. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf gerichtet, das Entwicklungsverfahren des Kontakttyps auszuschließen, bei dem die Entwicklungsrolle 20 die fotoempfindliche Trommel 210 berührt.

Die Entwicklungsvorspannung, wobei die Gleichspannung als Versetzung zu der Wechselspannung hinzugefügt wird, hatte speziell eine Frequenz von 1,0 kHz bis 2,5 kHz, eine Spitze-Spitze-Spannung Vpp von 1,8 kHz bis 2,5 kHz, eine Versetzungsspannung von -400 V bis -550 V und einen Ein­ schaltzyklus von 30% bis 50%. Die Wechselstromwellenform hatte eine rechteckige Form. Das elektrische Potential auf der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 210 betrug -600 V, und das elektrische Potential des belichteten Latentbild­ bereichs betrug etwa -50 V.

Bei dem Experiment wurde der Toner T durch die Reibung an einer Kontaktberührungslinie der Rücksetzrolle 10 und der Entwicklungsrolle 20 negativ geladen und unter Verwendung der Reflexionskraft als elektrostatische Kraft und der mechanischen Kraft zugeführt, wodurch er auf der Entwick­ lungsrolle 20 absorbiert wurde. Der Toner T auf der Entwick­ lungsrolle 20, der im Überschuß adsorbiert wird, kann mit der Klinge 30 reguliert werden. Dann wird die Dicke der Tonerschicht TL, wie oben beschrieben, durch die Faktoren gesteuert, die die Oberflächenrauheit Rz der Entwicklungs­ rolle 20, den Klingen-(Linien)-Druck Pb, den durchschnitt­ lichen Volumenpartikeldurchmesser D des Toners T und den Ladungsbetrag q/m enthalten, und sie ist in dem Bereich von einigen µm bis hin zu 100 µm variabel.

Die Tonerschicht TL, die auf eine vorbestimmte Dicke reguliert wurde, wird dem Entwicklungsbereich zugeführt, wo die Entwicklungsrolle 20 und die fotoempfindliche Trommel 210 einander am nächsten sind. Anschließend fließt der Toner T unter der Entwicklungsvorspannung hin zu einem elektrosta­ tischen latenten Bild, das auf der Oberfläche der fotoemp­ findlichen Trommel 210 gebildet ist, und das latente Bild wird als Tonerbild sichtbar gemacht.

Die Tonerschicht TL wurde auf der Basis der obigen Ver­ suchsbedingung gebildet, und die Wirkungen, die jede Bedin­ gung auf einen Zustand der Tonerschichtbildung hat, und eine Bildqualität sind in den Tabellen 2 bis 7 dargestellt.

Tabelle 2 zeigt die Versuchsresultate, wenn die Ober­ flächenrauheit der Entwicklungsrolle 20 mit einem konstanten Wert von 1 µm versehen ist.

TABELLE 2

Bei der relativ kleinen Oberflächenrauheit wird selbst dann, wenn der Klingen-(Linien)-Druck Pb niedriger gemacht wird, die Tonerschichtdicke dt dünn, und deshalb wird die Bilddichte niedrig. Unter der Bedingung, als der Klingen­ liniendruck Pb am niedrigsten war (d. h. 11,0 gf/cm), ent­ ging der Toner T der Klinge 30. Demzufolge muß der Klingen­ liniendruck Pb wenigstens eine Last haben, die höher als 11,0 gf/cm ist.

Eine Tonerschichtdicke dt, die kleiner als 10 µm ist, würde möglicherweise eine instabile Bildung der Tonerschicht TL bewirken, wodurch die Bilddichte niedrig und ungleichmä­ ßig wird. Um ein Drucken mit hoher Qualität zu erreichen, ist es vorzuziehen, die Tonerschichtdicke dt auf das 1,5fache des durchschnittlichen Volumenpartikeldurchmessers D des Toners zu setzen.

Tabelle 3 zeigt das Versuchsresultat, als die Oberflä­ chenrauheit (durchschnittliche Zehnpunkterauheit) Rz der Entwicklungsrolle 20 konstant 5 µm betrug. Es hat sich herausgestellt, daß sich ein Bereich des Klingendrucks Pb, der erforderlich ist, um eine gute Tonerschicht TL zu bil­ den, unter dieser Bedingung relativ weit erstrecken kann.

TABELLE 3

Tabelle 4 zeigt das Versuchsresultat, als die Oberflä­ chenrauheit Rz der Entwicklungsrolle 20 konstant 8 µm be­ trug. Durch diese Bedingung wurde ähnlich wie bei der obigen Oberflächenrauheit Rz, die 5 µm betrug, eine gute Toner­ schicht TL in einem relativ breiten Bereich erhalten, aber Nebel trat verbreiteter als bei Rz von 5 µm auf. Da die Bildqualität gut war, als der Klingendruck 93,9 gf/cm be­ trug, wurde ein sukzessiver Drucktest ausgeführt. Demzufolge trat nach 8 Stunden eine Klingenfusion auf. Die Klingen­ fusion bedeutet, daß eine Klinge und ein Toner die Wärme erzeugen und der Toner durch die Wärme geschmolzen wird und an der Klinge haftet. Denn durch den zu hohen Klingendruck Pb wird eine Belastung für den Toner T erhöht.

TABELLE 4

Tabelle 5 zeigt das Versuchsresultat, als die Oberflä­ chenrauheit Rz der Entwicklungsrolle 20 konstant 12 µm betrug. Als die Oberflächenrauheit Rz am höchsten war, zeigt das Resultat, daß die Tonerschichtdicke dt dazu tendiert, dick zu werden, und es kam leicht zur Nebelbildung. Der Klingendruck Pb sollte erhöht werden, um den Nebel einzu­ schränken, aber der erhöhte Klingendruck Pb würde nach­ teiligerweise schnell die obige Fusion bewirken.

TABELLE 5

Tabelle 6 zeigt das Versuchsresultat, als die Entwick­ lungsrolle 20 eine Tonerschicht mit gleichförmiger Dicke stabil bilden konnte und eine Oberflächenrauheit Rz von 5 µm bei relativ niedrig geladenem Toner T hatte. Auf Grund des niedrig geladenen Toners T wurde die Tonerschichtdicke dt dünn und die Bildqualität niedrig. Als der Klingendruck Pb mit 11,0 gf/cm niedrig war, entging der Klinge ähnlich wie bei Tabelle 3 eine Menge an Toner.

TABELLE 6

Tabelle 7 zeigt das Versuchsresultat, als die Entwick­ lungsrolle 20 eine Tonerschicht mit gleichförmiger Dicke stabil bilden konnte und eine Oberflächenrauheit Rz von 5 µm bei relativ hoch geladenem Toner T hatte. Auf Grund des hoch geladenen Toners T wurde die Tonerschichtdicke dt groß, und tendenziell trat Nebel auf. Ferner entging der Klinge 30 eine Menge an Toner, da der Toner eine so hohe elektrische Ladung hatte, um stark an der Entwicklungsrolle 20 zu haf­ ten. Mit anderen Worten, der Toner T hatte eine hohe Refle­ xionskraft.

TABELLE 7

Die obigen Versuchsresultate sind für die Tabellen 2 bis 5 in Fig. 2 und für die Tabellen 6 und 7 in Fig. 3 dargestellt. Angesichts dieser Beziehungen konnte die fol­ gende Gleichung 2 bezüglich der Dicke dt der Tonerschicht TL auf der Entwicklungsrolle 20, des durchschnittlichen Volu­ menpartikeldurchmessers D des Toners T, des spezifischen Tonerladungsbetrages q/m auf der Entwicklungsrolle 20, der durchschnittlichen Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz der Entwicklungsrolle 20 und des Klingenliniendrucks Pb herge­ leitet werden.

dt = 1,8 × {q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D, 1,5D ≦ dt ≦ 3,5D (2)

Dabei bezeichnet in Fig. 2 und 3 jeder Punkt einen Ver­ suchswert, und aus der Gleichung 1 wird eine durchgehende Linie abgeleitet. Diese Gleichung wird unter den in Tabelle 8 gezeigten Bedingungen erfüllt.

TABELLE 8

Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform die Ent­ wicklungsrolle 20 aus Aluminium und die Klinge 30 aus rost­ freiem Stahl ist, können beide Glieder aus beliebigen elek­ trisch leitfähigen starren Gliedern ausgewählt werden. Dies soll verhindern, daß die Klinge 30 elektrisch schwimmt. So kann die Klinge 30 alternativ mit einer anderen Vorspan­ nungsenergiezufuhr verbunden sein, oder nur eine Oberfläche einer nichtleitfähigen Klinge kann bearbeitet sein, um leitfähig zu sein. Ein ähnlicher Effekt wäre auch dann erreichbar, wenn sie nicht aus Metall wäre, sondern ihre Oberfläche mit einem leitfähigen Harz beschichtet wäre. Die Klinge 30 wird jedoch vorzugsweise zum Beispiel aus einem Blattfederglied hergestellt und kontaktiert die Entwick­ lungsrolle 20 (nicht an dem Endabschnitt, sondern) an der mittleren Sektion, um eine Beschädigung der Entwicklungs­ rolle 20 zu vermeiden.

Gemäß dem Tonerschichtbildungsverfahren und der Vor­ richtung eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Tonerschicht, die eine gleichförmige Dicke hat, auf der Entwicklungsrolle 20 unter den Bedingungen der Gleichung 2 stabil zu bilden, wobei die Metallentwicklungs­ rolle 20 und die Klinge 30 verwendet werden, die jeweils mit hoher Verarbeitungsgenauigkeit und relativ niedrigen Kosten hergestellt und mit charakteristisch zuverlässigen Stabili­ täten versehen werden können. Dadurch können schließlich eine reduzierte Bilddichte, vermehrter Nebel im Nichtbild­ bereich, der Klinge entgehender Toner und eine Tonerfusion mit der Klinge und eine verschlechterte Tonerladung auf Grund der hohen Belastung vermieden werden, wodurch Bilder mit hoher Qualität erhalten werden.

II. BILDUNG DER TONERSCHICHT DURCH STEUERN VON MECHANISCHEN PARAMETERN

Die jetzigen Erfinder haben dann entdeckt, daß eine Bildung einer Tonerschicht, die eine gleichförmige Dicke hat, mechanisch von einer Klingenform und einem Tonerfluß zwischen der Rücksetzrolle und der Entwicklungsrolle abhängt (aber nicht darauf begrenzt ist), und haben erwogen, dies zu verbessern. Die herkömmliche Struktur, bei der die Metall­ entwicklungsrolle 20 und die Metallklinge 30 verwendet wird, um eine Tonerschicht zu bilden, enthält, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 beschrieben, die Gummiplatte 2b an einem vorderen Ende der Klinge 2 nach dem Verständnis, daß der Kontakt zwischen den Metallgliedern eine gegensei­ tige Beschädigung herbeiführen könnte und ihre Eigenschaften wie etwa die Oberflächenrauheit verändern könnte. Dadurch würde jedoch die Toneragglomeration TB hervorgerufen werden, die eine Reihe von Nachteilen nach sich zieht, wie oben beschrieben.

Bei der vorliegenden Ausführungsform wird vorgeschla­ gen, die Klinge 30 durch eine Klinge 30A, die in Fig. 4 gezeigt ist, oder eine Klinge 30B, die in Fig. 5 gezeigt ist, zu ersetzen. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 bis ein­ schließlich 6 folgt nun eine Beschreibung der Klingen 30A und 30B. Dabei ist Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Klinge 30A und der Entwicklungsrolle 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Schnittansicht der Klinge 30B und der Entwicklungsrolle 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Fig. 6 ist ein teilweiser schematischer Querschnitt, der einen Zustand einer Tonerschicht zeigt, die auf der Entwick­ lungsrolle 20 unter Verwendung der Klinge 30A von Fig. 4 und der Klinge 30B von Fig. 5 gebildet wurde.

Obwohl die in Fig. 4 und 5 gezeigte Entwicklungsrolle 20 beide Male aus Aluminium ist, ist die vorliegende Erfin­ dung nicht darauf gerichtet, eine oder beide der Entwick­ lungsrollen 20, die in Fig. 4 und 5 gezeigt sind, auszu­ schließen, wenn sie aus Harz, etc., gebildet sind.

Die in Fig. 4 gezeigte Klinge 30A umfaßt eine Gummi­ basis 32A als druckausübenden Abschnitt, der den vorbestimm­ ten Klingendruck auf die Entwicklungsrolle 20 anwendet und die Dicke der Tonerschicht TL gleichförmig macht, und eine Metallplatte 34A als Kontaktabschnitt mit der Entwicklungs­ rolle 20. Die Platte 34A ist zum Beispiel aus rostfreiem Stahl, enthält den Endabschnitt 35A, der eine Schnittform eines spitzen Winkels, einer Krümmung oder einer Rundung an seinem Rand hat, so daß ein Tonerfluß TF (mit einem Pfeil gezeigt) zwischen der Rücksetzrolle 10 (beide nicht gezeigt) und der Entwicklungsrolle 20 nicht blockiert werden kann.

Als Resultat kann die Klinge 30A die Toneragglomeration TB und die Kohäsion des Toners T an ihrem Randabschnitt 33A, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, verhindern.

Die Platte 34A ist, da sie aus Metall hergestellt ist, der Gummiplatte 2b hinsichtlich der Herstellbarkeit, der Haltbarkeit, der Stärke und der Herstellungskosten über­ legen. Zum Beispiel ist es schwierig und kostspielig, eine relativ kleine Gummiplatte 2b in der Form wie eine Platte 34b herzustellen. Ferner würde die Gummiplatte 2b, die im Schnitt spitzwinklig und rund geformt ist, verbiegen und in der durch den Pfeil gekennzeichneten Tonerflußrichtung TF deformiert werden, wodurch eine neue Toneragglomeration gebildet würde und/oder verhindert würde, daß der gewünschte Klingendruck auf die Entwicklungsrolle 20 angewendet wird.

Optional kann der Endabschnitt 33A der Basis 32A im Schnitt auch spitzwinklig, gekrümmt oder gerundet (d. h., mit abgerundetem Rand) gemäß der Platte 34A wie der Endab­ schnitt 33B, der unten beschrieben wird, geformt sein. Vorzugsweise kann bei der Platte 34A solch ein zentraler Kontakt zur Anwendung kommen, daß sie die Entwicklungsrolle 20 nicht an dem Rand, sondern an der mittleren Sektion des Endabschnittes 33B kontaktiert. Dadurch kann verhindert werden, daß die Klinge 30A die Entwicklungsrolle 20 beschä­ digt.

Ähnlich ist die Klinge 30B, die in Fig. 5 gezeigt ist, als ein Glied aus einer Metallbasis 32B hergestellt. Die Basis 32B enthält den Endabschnitt 33B, der eine Schnittform eines spitzen Winkels, einer Krümmung oder einer Rundung (d. h., mit abgerundetem Rand) an seiner Kante wie der Endab­ schnitt 35A hat. Da die Basis 32B so hergestellt ist, daß ein Tonerfluß TF (durch einen Pfeil gezeigt) zwischen der Rücksetzrolle 10 (nicht gezeigt) und der Entwicklungsrolle 20 nicht blockiert werden kann, kann die Klinge 30B die Toneragglomeration TB und die Kohäsion des Toners T an dem Endabschnitt 33B, wie in Fig. 8 gezeigt, verhindern. Die Basis 32B ist, da sie aus Metall hergestellt ist, der Gummi­ platte 2b hinsichtlich der Herstellbarkeit, der Haltbarkeit, der Stärke und der Herstellungskosten überlegen. Vorzugs­ weise kann bei der Basis 33A der zentrale Kontakt zur Anwen­ dung kommen, bei dem sie die Entwicklungsrolle 20 nicht an dem Rand, sondern an dem Hauptabschnitt des Endabschnittes 33B kontaktiert, wodurch verhindert wird, daß die Klinge 30B die Entwicklungsrolle 20 beschädigt.

Sowohl die Klinge 30A als auch die Klinge 30B, die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, können, wie in Fig. 6 gezeigt, die gleichförmige Dicke dt der Toner­ schicht auf der Entwicklungsrolle 20 vorsehen. Zum Beispiel kann ein Laserscanmikrometer, hergestellt durch die Keyence Corporation, zum Messen der Gleichförmigkeit verwendet werden. Als die Klinge 30A verwendet wurde, betrug die Tonerschichtdicke dt 18 ± 4 µm, während die Tonerschichtdicke dt 18 ± 2 µm betrug, als die Klinge 30B verwendet wurde. Der durchschnittliche Volumenpartikeldurchmesser des Toners beträgt etwa 8 µm, während die Tonerschichtdicke vorzugs­ weise 12 bis 28 µm, besser 16 bis 20 µm ausmachen kann; deshalb versteht sich, daß eine gute Dicke der Tonerschicht gebildet werden kann, unabhängig davon, ob die Klinge 30A oder 30B der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.

Eine Streuung der Tonerschichtdicke liegt herkömmli­ cherweise zwischen ± 5-10 µm, während die vorliegende Ausfüh­ rungsform eine Streuung zwischen ± 2-3 µm aufweist. Wenn die Oberflächenrauheit Rz der Entwicklungsrolle 20 5 µm beträgt, falls jene der Klinge 30 kleiner als 1 µm ist, kann eine Erzeugung von feinem Toner durch Pulverisieren von Toner verhindert werden, und eine Fusion des Toners T auf der Klinge 30 kann auch verhindert werden. Demzufolge wird die Oberflächenrauheit der Klinge 30 vorzugsweise kleiner als jene der Entwicklungsrolle 20 festgelegt. Es ist besser, wenn die Oberflächenrauheit der Klinge 30 1 µm oder kleiner ist, und jene der Entwicklungsrolle 20 kann 1 µm oder größer sein.

Hinsichtlich der Fusion wurde diese als gut bewertet, als die Entwicklungsrolle 20 5 Stunden lang ohne Fusion im Leerlauf rotierte. Als die Klinge 30 mit einer Oberflächen­ rauheit von 5 µm oder mehr verwendet wurde, trat nach 2 bis 3 Stunden eine Fusion auf. Der Druck auf die Tonerschicht TL betrug dabei 30 gf/cm. Auch als die Klinge 30 mit einer Oberflächenrauheit von 1 µm oder weniger verwendet wurde, führte dar Druck von über 80 gf/cm innerhalb von 5 Stunden zu der Fusion. Der Klingendruck kann zwischen 20 und 80 gf/cm, vorzugsweise zwischen 30 und 60 gf/cm liegen.

Gemäß der Entwicklungsvorrichtung, die die Klinge 30A oder 30B und die Entwicklungsrolle 20 der vorliegenden Ausführungsform enthält, kann ein im Schnitt spitzwinkliger, gekrümmter oder abgerundeter Endabschnitt den Tonerfluß aufrechterhalten, das Bilden der Toneragglomeration vermei­ den und eine Tonerschicht, die eine gleichförmige Dicke hat, auf der Entwicklungsrolle 20 stabil bilden. Zusätzlich kann die Entwicklungsvorrichtung die Tonerfusion an der Klinge verhindern, indem die Oberflächenrauheit der Entwicklungs­ rolle 20 und der Klinge 30 und der Klingendruck gesteuert werden.

III. BILDUNG DER TONERSCHICHT DURCH STEUERN VON ELEKTRISCHEN EIGENSCHAFTEN VON NICHTMAGNETISCHEM UND EINKOMPONENTENENTWICKLER

Bei dem Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps, bei dem der nichtmagnetische und Einkomponentenentwickler der vorliegenden Ausführungsform zum Einsatz kommt, wird dem spezifischen Volumenwiderstand des Toners Aufmerksamkeit gewidmet. Die jetzigen Erfinder haben experimentell ein ausgefülltes Bild entwickelt (solch ein Bild, bei dem ein gesamter Druckbereich völlig ausgefüllt ist), wobei handels­ üblicher oder experimentell hergestellter Toner mit ver­ schiedenen Widerstandswerten verwendet wird, ungeachtet dessen, ob der Toner hinsichtlich der Dicke eine gleichför­ mige Schicht hat, und haben schließlich entdeckt, daß die Verwendung des Toners, der einen gewissen Widerstandswert hat, bei der Entwicklung des Nichtkontakttyps schwarze oder, falls mit mehreren Farben gedruckt wird, andersfarbige Streifen in der Papierzufuhrrichtung PP hervorruft, wodurch dessen Bildqualität herabgemindert wird. Die jetzigen Erfin­ der haben angenommen, daß dies deshalb auftrat, weil der hohe Widerstandswert des Toners zu einem übermäßigen Laden des Toners führt und dann einen Isolationsdurchschlag verur­ sacht, wodurch ein ungleichmäßiges Drucken wie etwa ein Streifen hervorgerufen wird.

Die Entwicklungsbedingungen bei dieser Ausführungsform waren wie folgt: die Entwicklungsvorrichtung 100, wie in Fig. 1 gezeigt, wurde verwendet, die Rücksetzrolle 10 war aus Urethan, die Entwicklungsrolle 20 war aus Aluminium, die Klinge 30 war aus rostfreiem Stahl, und die fotoempfindliche Trommel 210 war aus einem OPC. Der Abstand zwischen der Entwicklungsrolle 20 und der fotoempfindlichen Trommel 210 war auf 350 µm festgelegt. Auf die Rücksetzrolle 10, die Entwicklungsrolle 20 und die Klinge 30 wurde eine recht­ eckige Spannung angewendet, die eine Gleichspannung von -550 V, eine Spitze-Spitze-Spannung Vpp von 2,6 kV bei einer Frequenz von 2 kHz und einen Einschaltzyklus von 35% hatte. Die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 210 wurde gleichförmig auf -600 V geladen, und das elektrische Poten­ tial in dem Latentbildbereich erreichte durch Belichtung -50 V.

Bei dem Verfahren zum Herstellen des nichtmagnetischen und Einkomponententoners, der für die vorliegende Ausfüh­ rungsform verwendet wurde, wurden 3,0 Gew.-% bis 6,0 Gew.-% eines Pigmentes wie etwa Carbon-Black, 0,5 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% eines Antistatikums mit einem Salicylmetallkomplex, etc., 1,0 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines Wachses mit einem Polyethylensystem als Hauptbestandteil zu dem Polyesterbin­ derharz hinzugefügt und dann gemischt, geschmolzen, geknetet und danach pulverisiert und klassiert. Der Toner wurde hergestellt, indem Tonermatrizen mit einem Durchmesser von 6 bis 10 µm, die aus dem hergestellten Pulver extrahiert wurden, mit 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% Siliziumoxid und Titanoxid, etc., das hydrophob gemacht worden war, als äußere Anlagerung beschichtet wurden. Eine Beziehung zwi­ schen Streifen und den so hergestellten Tonern, die eine Vielfalt von Widerstandswerten hatten, wurde experimentell verdeutlicht.

Unten wird nun die Messung des Widerstandswertes des Toners und die Berechnung eines Meßfehlers erörtert. Verwen­ dete Vorrichtungen waren die Meßvorrichtung des dielektri­ schen Verlustes TRS-10T (AS-31356: Ando Electric Co., Ltd.) und die Granularelektrode SE43 (AS-20646: Ando Electric Co., Ltd.). Die Tonermeßprozedur folgt den Schritten zuerst zum Formen von Toner in Pelletform, die leicht zu messen ist, und dann wird der Widerstandswert des Pellets gemessen. Zum Bilden der Form eines Pellets wurde eine Last von 600 kgf auf Toner mit einer Masse von 0,05 ± 0,002 g eine Minute lang in einer Kompressorformvorrichtung angewendet, die einen Innendurchmesser von 13 mm hat. Das so gebildete Pellet wurde dann unter Verwendung der obigen zwei Vorrichtungen gemessen. Die durch die obigen zwei Vorrichtungen gemessenen Widerstandswerte waren eine Kapazität Cx und ein Leitwert Gx. Der Widerstandswert R (GΩ.cm) wird durch die folgende Gleichung 3 errechnet. Die Meßumgebung zu der Zeit des Experimentes hatte eine Temperatur von 24°C und eine Feuchtigkeit von 28%.

R = A/(Gx.t) (3)

wobei A ein Oberflächenbereich des Pellets (1,33 cm²) und t eine Dicke des Pellets war.

Da der Meßfehler des Leitwertes Gx dargestellt wird durch (± 5% des tatsächlich gemessenen Gx) + (gemessene Frequenz) × 3 × 10^-12, kann der maximale Widerstandswert R_max, falls der Meßfehler berücksichtigt wird, durch die Gleichung 4 ausgedrückt werden.

R_max = A/(0,95 Gx-(gemessene Frequenz) × 3 × 10^-12) (4)

Fig. 7 zeigt das Versuchsresultat unter Verwendung der obigen Vorrichtungen bei den obigen Bedingungen. Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen Tonerwiderstandswerten R und vertikalen Streifen. Es hat sich gezeigt, daß der Toner mit einem Widerstandswert R von 179 GΩ.cm oder mehr, wie in Fig. 7 gezeigt, beim Entwickeln eines ausgefüllten Bildes zu vertikalen Streifen führen würde. Da wenigstens der Toner unter 192 GΩ.cm keinen vertikalen Streifen erzeugt, falls der obige Fehler berücksichtigt wird, ist es vorzuziehen, jene Toner zu verwenden, die einen Widerstandswert R von unter 192 GΩ.cm haben, um die Bildqualität zu verbessern.

Es ist nicht wahr, daß ein niedriger Widerstandswert immer die Bildqualität verbessert, da die Verwendung von Toner mit einem niedrigeren Widerstandswert (mehrere GΩ.cm) als der Toner 1, der den minimalen Widerstandswert in der vorliegenden Ausführungsform hat, eine schlechte Übertragung bewirken könnte, wodurch kein Bild mit hoher Qualität erhal­ ten werden könnte. Demzufolge liegt der wünschenswerte Widerstandswert R des Toners ohne Verursachung von vertika­ len Streifen oder einer schlechten Übertragung wenigstens zwischen 10 GΩ.cm und 192 GΩ.cm, falls der Meßfehler Berück­ sichtigung findet.

Gemäß dem Entwickler der vorliegenden Ausführungsform kann die Steuerung des Widerstandswertes des Entwicklers ein übermäßiges Laden des Entwicklers und einen damit einherge­ henden Isolationsdurchschlag verhindern.

IV. BILDERZEUGUNGSVORRICHTUNG 200

Die Bilderzeugungsvorrichtung 200 von einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Entwicklungsvorrichtung 100, eine fotoempfindliche Trommel 210, einen Vorlader 220, einen Belichtungsteil 230 und eine Übertragungsrolle 250. Die fotoempfindliche Trommel 210 hat strukturell eine fotoemp­ findliche dielektrische Schicht auf einer rotierbaren trom­ melförmigen leitfähigen Halterung und kann durch den Vorla­ der 220 gleichförmig geladen werden. Die fotoempfindliche Trommel 210 ist zum Beispiel eine OPC- oder eine Aluminium­ trommel, auf die ein organischer fotoempfindlicher Körper mit separater Funktion in einer Dicke von etwa 20 µm aufge­ tragen wird, und der äußere Durchmesser beträgt zum Beispiel 20 mm, und sie rotiert mit einer Rotationsgeschwindigkeit von 90 mm/s in der Pfeilrichtung.

Der Vorlader 220 ist ein Bürstenrollenlader und lädt die Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 210 gleichför­ mig auf etwa 600 V. Als nächstes verwendet der Belichtungs­ teil 230 einen Laserstrahl, um ein Bild auf der fotoempfind­ lichen Trommel 210 zu erzeugen, das einer Druckquelle ent­ spricht. Dann wird ein Ladezustand in einem Bereich, wo ein Bild durch den Strahl auf der gleichförmig geladenen foto­ empfindlichen Trommel 210 erzeugt wird, durch die Wirkung der obigen leitfähigen Halterung neutralisiert und unter­ drückt (z. B. auf -50 V), und ein latentes Bild als ein zu Licht und Schatten des Dokumentes geladenes Umkehrmuster wird gebildet. Das latente Bild wird durch die Entwicklungs­ vorrichtung 100 als Tonerbild sichtbar gemacht.

In der Entwicklungsvorrichtung 100 rotiert die Entwick­ lungsrolle 20 in Kontakt mit der fotoempfindlichen Trommel 210 mit derselben Rotationsgeschwindigkeit und in derselben Richtung wie die fotoempfindliche Trommel 210. Die Klinge 30 reguliert den Toner T, der von der Rücksetzrolle 10 zuge­ führt wird, und bildet eine Tonerschicht auf der Entwick­ lungsrolle 20. Die Entwicklungsvorrichtung 100 eines typi­ schen Aspektes der vorliegenden Erfindung kann, wie in eini­ gen Ausführungsformen oben beschrieben, eine Tonerschicht mit einer gleichförmigen Dicke auf der Entwicklungsrolle 20 stabil bilden. Der Toner wird durch die Gleitreibung zwi­ schen der Rücksetzrolle 10, der Entwicklungsrolle 20 und der Klinge 30 negativ geladen.

Danach fließt der Toner, der auf der Entwicklungsrolle 20 in einer Schicht vorhanden ist, durch die Entwicklungs­ vorspannung, die auf die Entwicklungsrolle 20 durch die Vorspannungsenergiezufuhr 50 angewendet wird, hin zu der Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 210 und wird darauf adsorbiert. Toner, der nicht zu der Entwicklung beigetragen hat, wird durch die rückwärtig rotierende Rücksetzrolle 10 unter der Entwicklungsrolle 20 abgeschabt und über den unteren Teil der Rücksetzrolle 30 zu dem Rahmen 40 zurückge­ führt. Das so auf der fotoempfindlichen Trommel 30 erhaltene Tonerbild wird an der Übertragungsrolle 240 auf ein Druck­ papier übertragen, das rechtzeitig längs des Zuführweges PP durch Zuführrollen (nicht gezeigt) zugeführt wird. Der Reiniger 250 sammelt den verbleibenden Toner auf der foto­ empfindlichen Trommel 210 ein. Ein Papier mit übertragenem Druck wird dann einem Fixierteil (nicht gezeigt) zugeführt, fixiert und schließlich ausgeworfen.

Bei der vorliegenden Erfindung werden, wie oben erläu­ tert, zu bevorzugende Tonerschichtbildungsbedingungen für die Bilderzeugung in hoher Qualität durch Messen von Bild­ qualitätswirkungen bei verschiedenen Entwicklungsbedingungen der Entwicklungsrolle und der Klinge herausgefunden.

Gemäß dem Tonerschichtbildungsverfahren der vorliegen­ den Erfindung macht es eine Veränderung einer Form und eines Materials des Klingenrandes möglich, eine gleichförmige Tonerschicht zu bilden, wodurch die verbesserte Bildqualität erreicht wird.

Ferner ist es möglich, Bilder mit hoher Qualität ohne vertikale Streifen durch Messen und Spezifizieren von wün­ schenswerten Tonerwiderstandswerten zu bilden.

Claims (19)

1. Entwicklerschichtbildungsverfahren mit den folgen­ den Schritten:
Laden von nichtmagnetischem und Einkomponentenentwick­ ler, der einen durchschnittlichen Volumenpartikeldurchmesser D (µm) hat, auf eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (µC/g);
Zuführen des geladenen Entwicklers zu einer Entwick­ lungsrolle, die eine Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (µm) hat; und
Bilden einer Schicht aus Einkomponentenentwickler mit einer Schichtdicke dt (µm) auf der Entwicklungsrolle durch Vorsehen einer Klinge in Kontakt mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm), wobei dt, Pb, q/m und D den folgenden Beziehungen entsprechen:
4 ≦ D ≦ 12;
5 ≦ q/m ≦ 12;
1 ≦ Rz ≦ 12;
20 ≦ Pb ≦ 80;
dt = 1,8 × {q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D; und
1,5D ≦ dt ≦ 3,5D.

2. Entwicklungsvorrichtung mit:
einer Entwicklungsrolle, die eine durchschnittliche Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (µm) hat; und
einer Klinge in Kontakt mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm), durch die eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenentwickler, der einen durchschnittlichen Volumenpartikeldurchmesser D (µm) und eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (µC/g) hat, auf der Entwicklungsrolle gebildet werden kann, wobei die Schicht eine Dicke dt (µm) hat und dt, Pb, q/m und D den folgenden Beziehungen entsprechen:
4 ≦ D ≦ 12;
5 ≦ q/m ≦ 12;
1 ≦ Rz ≦ 12;
20 ≦ Pb ≦ 80;
dt = 1, 8 × {q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D; und
1,5D ≦ dt ≦ 3,5D.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Entwicklungsrolle und die Klinge jeweils eine elektrisch leitfähige Oberfläche haben.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Vorspannungsenergiezufuhr, die mit der Klinge verbunden ist.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Klinge aus einer Blattfeder hergestellt ist, die mit der Entwicklungsrolle über eine mittlere Sektion der Klinge in Kontakt ist.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Entwicklungsrolle aus Metall ist und die Klinge auch aus Metall ist.

7. Entwicklungsvorrichtung mit:
einer Metallentwicklungsrolle; und
einer Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem vorbestimmten Klingendruck kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler auf der Entwicklungsrolle zu bilden,
bei der die Klinge einen Metallkontaktabschnitt ent­ hält, der mit der Entwicklungsrolle kontaktierbar ist, welcher Kontaktabschnitt eine Form hat, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus im Schnitt spitzwinkligen, gekrümmten und runden Formen.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Kontaktabschnitt der Klinge eine Oberflächenrauheit hat, die kleiner als eine Oberflächenrauheit der Entwicklungs­ rolle ist.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der eine durchschnittliche Zehnpunkteoberflächenrauheit der Klinge 1 µm oder weniger beträgt und eine durchschnittliche Zehnpunkteoberflächenrauheit der Entwicklungsrolle mehr als 1 µm beträgt.

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Klingendruck zwischen 20 und 80 gf/cm liegt.

11. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Klinge umfaßt:
eine elastische harzige Basis, auf die der Klingendruck angewendet wird; und
eine Metallplatte, die an der Basis befestigt ist und den Kontaktabschnitt enthält.

12. Entwicklungsvorrichtung mit:
einer Metallentwicklungsrolle; und
einer Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingendruck von 20 bis 80 gf/cm kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler auf der Entwicklungsrolle zu bilden, bei der die Klinge einen Metallkontaktabschnitt enthält, der eine Ober­ flächenrauheit hat, die kleiner als jene der Entwicklungs­ rolle ist.

13. Nichtmagnetischer und Einkomponentenentwickler, der für ein Entwicklungsverfahren des Nichtkontakttyps verwendbar ist, welcher Entwickler ein gefärbtes feines Partikel und ein Fluidisierungsagens umfaßt und einen spezi­ fischen Volumenwiderstand von mehr als etwa 10 GΩ.cm, aber weniger als etwa 192 GΩ.cm hat.

14. Behälter, der einen nichtmagnetischen und Einkom­ ponentenentwickler enthält, der für ein Entwicklungsverfah­ ren des Nichtkontakttyps verwendbar ist, welcher Entwickler ein gefärbtes feines Partikel und ein Fluidisierungsagens umfaßt und einen spezifischen Volumenwiderstand von mehr als etwa 10 GΩ.cm, aber weniger als etwa 192 GΩ.cm hat.

15. Bilderzeugungsvorrichtung mit:
einem fotoempfindlichen Körper;
einem Lader, der den fotoempfindlichen Körper lädt;
einem Belichtungsteil, der den fotoempfindlichen Kör­ per, der durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt;
einer Entwicklungsvorrichtung, die den belichteten fotoempfindlichen Körper entwickelt und das elektrostatische latente Bild als Tonerbild sichtbar macht; und
einem Übertragungsteil, der das Tonerbild auf ein Auf­ zeichnungsmedium überträgt, bei der die Entwicklungsvorrich­ tung umfaßt:
eine Entwicklungsrolle mit einer durchschnittlichen Zehnpunkteoberflächenrauheit Rz (µm); und
eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingenliniendruck Pb (gf/cm) in Kontakt ist und eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler, der einen durchschnittlichen Volumenpartikeldurch­ messer D (µm) und eine durchschnittliche spezifische Ladung q/m (µC/g) hat, auf der Entwicklungsrolle bilden kann, wobei die Schicht eine Schichtdicke dt (µm) hat und dt, Pb, q/m und D den folgenden Beziehungen entsprechen:
4 ≦ D ≦ 12;
5 ≦ q/m ≦ 12;
1 ≦ Rz ≦ 12;
20 ≦ Pb ≦ 80;
dt = 1,8 × {q/m × Rz/(Pb-1)}^1/2 × D ± 0,25D; und
1,5D ≦ dt ≦ 3,5D.

16. Bilderzeugungsvorrichtung mit:
einem fotoempfindlichen Körper;
einem Lader, der den fotoempfindlichen Körper lädt;
einem Belichtungsteil, der den fotoempfindlichen Kör­ per, der durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt;
einer Entwicklungsvorrichtung, die den belichteten fotoempfindlichen Körper entwickelt und das elektrostatische latente Bild als Tonerbild sichtbar macht; und
einem Übertragungsteil, der das Tonerbild auf ein Auf­ zeichnungsmedium überträgt, bei der die Entwicklungsvorrich­ tung umfaßt:
eine Metallentwicklungsrolle; und
eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem vorbestimmten Klingendruck kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler auf der Entwicklungsrolle zu bilden, bei der die Klinge einen Metallkontaktabschnitt enthält, der mit der Klinge kontaktierbar ist, welcher Kontaktabschnitt eine Form hat, die ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus im Schnitt spitzwinkligen, gekrümmten und runden Formen.

17. Bilderzeugungsvorrichtung mit:
einem fotoempfindlichen Körper;
einem Lader, der den fotoempfindlichen Körper lädt;
einem Belichtungsteil, der den fotoempfindlichen Kör­ per, der durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt;
einer Entwicklungsvorrichtung, die den belichteten fotoempfindlichen Körper entwickelt und das elektrostatische latente Bild als Tonerbild sichtbar macht; und
einem Übertragungsteil, der das Tonerbild auf ein Auf­ zeichnungsmedium überträgt, bei der die Entwicklungsvorrich­ tung umfaßt:
eine Metallentwicklungsrolle; und
eine Klinge, die mit der Entwicklungsrolle bei einem Klingendruck von 20 bis 80 gf/cm kontaktierbar ist, um eine Schicht aus einem nichtmagnetischen und Einkomponentenent­ wickler auf der Metallentwicklungsrolle zu bilden, welche Klinge einen Metallkontaktabschnitt enthält, der eine Ober­ flächenrauheit hat, die kleiner als jene der Entwicklungs­ rolle ist.

18. Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Entwicklungsrolle von dem fotoempfindlichen Körper getrennt angeordnet ist.

19. Bilderzeugungsvorrichtung mit:
einem fotoempfindlichen Körper;
einem Lader, der den fotoempfindlichen Körper lädt;
einem Belichtungsteil, der den fotoempfindlichen Kör­ per, der durch den Lader geladen ist, belichtet und ein elektrostatisches latentes Bild erzeugt;
einer Entwicklungsvorrichtung, die eine Entwicklungs­ rolle enthält, die von dem belichteten fotoempfindlichen Körper getrennt angeordnet ist, von welcher Entwicklungs­ rolle ein nichtmagnetischer und Einkomponentenentwickler zu dem fotoempfindlichen Körper fliegt, der einen spezifischen Volumenwiderstand von mehr als etwa 10 GΩ.cm, aber weniger als etwa 192 GΩ.cm hat, wodurch der fotoempfindliche Körper entwickelt und das elektrostatische latente Bild als Toner­ bild unter Verwendung des Entwicklers sichtbar gemacht wird;
einem Übertragungsteil, der das Tonerbild auf ein Auf­ zeichnungsmedium überträgt; und
einem Behälter, der den nichtmagnetischen und Einkompo­ nentenentwickler enthält.