DE10225182A1

DE10225182A1 - Bildgebungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10225182A1
Application number: DE10225182A
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ozawa; Eiji Ochiai; Shoichi Sakata; Toshinori Nishimura; Masayoshi Yamada
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2003-01-23
Also published as: US6917780B2; US20030049054A1

Abstract

Eine Bildgebungsvorrichtung eines kontaktlosen Entwicklungsverfahrens unter Verwendung von Zweikomponentenentwicklermaterial, die in der Lage ist, ein klares Bild zu erhalten, das frei von Schleierbildung, Geisterbildern und Tonerverunreinigung ist. Die Bildgebungsvorrichtung weist mindestens eine Entwicklungseinheit auf, die ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Körper mit einer dünnen Tonerschicht entwickelt, die auf der Oberfläche einer Entwicklungswalze ausgebildet ist, wobei ein Tonerdünnschichtausbildungsbereich auf der Entwicklungswalze kleiner ist als ein Magnetbürstenausbildungsbereich auf der Magnetwalze usw.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildgebungsvorrichtung, die Elektrofotografie verwendet, wie etwa ein Kopiergerät, einen Drucker, ein Faxgerät oder ein aus diesen kombiniertes Gerät, und insbesondere eine Bildgebungsvorrichtung, die in der Lage ist, über längere Zeit hinweg ein stabiles Bild aufrechtzuerhalten, indem sie Fluktuationen der Bildtiefe verhindert, die durch die Entwicklungsvorgeschichte oder aufeinanderfolgenden Druck bewirkt werden, in einem hybriden Entwicklungssystem, das ein latentes Bild auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einem lichtempfindlichen Körper) entwickelt, indem sie bewirkt, daß der geladene Toner auf diesen von einer Entwicklungswalze überspringt, die geladenen Toner selektiv hält, wobei ein Zweikomponentenentwicklermaterial verwendet wird, das unmagnetischen Toner mit Hilfe eines magnetischen Trägers lädt.
Bisher ist ein kontaktfreies Einkomponentenentwicklungsverfahren untersucht worden, das ein latentes Bild auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einem lichtempfindlichen Körper) entwickelt, indem es bewirkt, daß der geladene Toner auf ihn von einer Entwicklungswalze überspringt, die geladenen Toner selektiv hält, wobei ein Zweikomponentenentwicklermaterial verwendet wird, das unmagnetischen Toner mit Hilfe eines magnetischen Trägers auflädt. Jüngst ist jedoch ein ähnliches Verfahren als ein zur schnellen Bildgebung fähiges Verfahren untersucht worden, insbesondere als ein Einwalzen-Farbe-Anhäufverfahren, durch das mehrere Farbbilder auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einem lichtempfindlichen Körper) angehäuft werden. Das Verfahren zieht die Aufmerksamkeit auf sich als eine Technik für qualitativ hochwertige Farbbilder, da durch präzises Anhäufen der Toner auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper ein Farbbild mit minimaler Farbverschiebung ausgebildet werden kann.
Jüngst hat ein sogenanntes Tandemverfahren wegen seiner hohen Druckgeschwindigkeit die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, wobei durch das Verfahren Farbschichten unter Verwendung mehrerer lichtempfindlicher Körper auf einem Aufzeichnungsblatt angehäuft werden, wobei jeder Körper jeder Farbe der mehreren Farben entspricht, indem darauf synchron zum Transport des Blatts Farbbilder ausgebildet werden. Obwohl das Verfahren durch seine hohe Druckgeschwindigkeit einen Vorteil aufweist, ist die Vorrichtung im allgemeinen groß, da jedes elektrofotografische Prozeßglied jeder Farbe in Reihen angeordnet werden muß. Zur Bewältigung dieses Nachteils ist eine kompakte tandemartige Bildgebungsvorrichtung mit einer kleinen Bildgebungseinheit vorgeschlagen worden, bei der die Entfernungen zwischen den lichtempfindlichen Körpern in dem Array verkürzt sind.
Bei einer kompakten tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, die auf diese Weise aufgebaut ist, ist es günstig, daß eine Entwicklungseinheit vertikal verläuft, um die seitliche Größe der Bildgebungseinheit zu minimieren. Mit anderen Worten wird bevorzugt die Entwicklungseinheit im Hinblick auf das Layout über dem lichtempfindlichen Körper angeordnet. Ungeachtet dessen bestehen Probleme dahingehend, daß im Fall der vertikalen Anordnung der Entwicklungseinheit bei dem Verfahren mit dem herkömmlichen Zweikomponentenentwicklermaterial der Zusammenbau der Vorrichtung zu einem kompakten Körper begrenzt ist und es gleichzeitig unvermeidlich ist, daß sich Träger an den lichtempfindlichen Körper anheftet und Toner verstreut wird wegen der Verringerung der Ladung an dem Toner, da die Zufuhr von Entwicklermaterial von einem Entwicklerrührteil zu einem Entwicklungsglied neben dem lichtempfindlichen Körper, d. h. ein Rückfluß von Entwicklermaterial, kompliziert wird.
Obwohl ein Einkomponentenverfahren ohne Träger als ein anderes Verfahren vorgeschlagen wird, führen Drehmomentfluktuationen eines lichtempfindlichen Rotationskörpers dadurch, daß eine Entwicklungswalze einen lichtempfindlichen Körper berührt, zu einer Farbverschiebung, die bei einem Tandemverfahren ein Mangel ist. Bei einem Verfahren, bei dem ein lichtempfindlicher Körper nicht berührt wird, wird Toner mit einer Ladungswalze geladen und eine elastische Rakel definiert eine Schichtdicke auf der Entwicklungswalze. Deshalb haften Toneradditive an der Ladungswalze und senken die Ladungsfähigkeit, oder Toner haftet an der Rakel und es entsteht eine ungleichmäßige Schicht. Diese Umstände können zu Bildfehlern führen.
Als Maßnahme zur Lösung dieser Probleme ist ein Hybridentwicklungsverfahren vorgeschlagen worden, bei dem Toner unter Verwendung eines obenerwähnten Zweikomponentenentwicklermaterials aufgeladen wird und der Toner alleine zu einem lichtempfindlichen Körper ohne späteren Kontakt fliegt. Ein Beispiel dieses Stands der Technik ist aus dem US-Patent 3,866,574 bekannt, bei dem der Erfinder vorschlug, daß auf einer Donatorwalze (Entwicklungswalze), die so angeordnet ist, daß sie den ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einen lichtempfindlichen Körper) nicht berührt, eine dünne Schicht aus unmagnetischem Toner ausgebildet wird und dann durch ein elektrisches Wechselstromfeld bewirkt wird, daß der Toner zu einem latenten Bild auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) springt. Weiterhin ist aus dem US-Patent 3,929,098 eine Hybridentwicklungseinheit bekannt, bei der eine Tonerschicht auf einer Donatorwalze ausgebildet wird, indem Entwicklermaterial auf eine Donatorwalze vorgeschoben wird, um darauf übertragen zu werden.
Toshiba Corporation berichtete in dem Journal of the Imaging Society of Japan, Band 19, Nr. 2, 1981, über einen theoretischen Aspekt der Tonerschichtausbildung auf einer Entwicklungswalze unter Verwendung eines Zweikomponentenentwicklermaterials, und die Technik ist in dem japanischen offengelegten Patent JP 1984-121077 eingereicht und daraus bekannt.
Dennoch benötigen diese Techniken ein starkes elektrisches Wechselstromfeld, um die Schwierigkeit beim Trennen von Toner auf der Walze zu überwinden, wenn die elektrische Ladung des Toners zu hoch wird, obwohl die Ausbildung einer dünnen Schicht auf der Donatorwalze möglich ist, wenn man das Verfahren mit dem Zweikomponentenentwicklermaterial aufgreift. Das starke elektrische Wechselstromfeld bringt die Tonerschicht auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) in Unordnung, so daß es bei der Farbanhäufung zu Schwierigkeiten kommt. Im Hinblick auf das Überwinden dieses Mangels wird ein sogenanntes Pulverwolkenentwicklungsverfahren in dem japanischen offengelegten Patent JP 1992-113474 vorgeschlagen, in dem eine Hilfselektrode vorgesehen ist, die ein schwaches elektrisches Wechselstromfeld anlegt, damit das entwickelte Tonerbild nicht gestört wird. Die obenerwähnten bisherigen Techniken erfordern eine komplizierte Steuerung des Aufladens, wie etwa das Anlegen eines hohen Oberflächenpotentials und eines starken elektrischen Entwicklungsfelds an dem lichtempfindlichen Körper. Wenn sowohl ein Tonerverbrauchsbereich und ein Tonernichtverbrauchsbereich erzeugt werden, verteilen sich somit haftende Zustände von Toner und Tonerpotentialen auf der Walze, so daß im allgemeinen eine Hysterese auftritt, d. h. Phänomen, bei dem, wie in Fig. 4 gezeigt, auf nacheinander entwickelten Bildern ein Geisterbild eines Teils eines vorher entwickelten Bilds erscheint. In Fig. 4 stellt 13 ein massives Bild dar, das aus einem rechteckigen massiven Schwarz besteht, und 16 stellt ein nachfolgendes Halbtonbild dar, das breiter ist als das massive Bild. Falls auf der Entwicklungswalze ein Tonerverbrauchsgebiet und ein Tonernichtverbrauchsgebiet erzeugt werden, erscheint ein in Fig. 4(b) gezeigtes Geisterbild 14A, wenn das Halbtonbild 16 nach dem massiven Bild 13 gedruckt wird.
Zur Vermeidung dieses Fehlers ist aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP1999-231652 ein Glied zum Abschaben von restlichem Entwicklungstoner auf der Entwicklungswalze und eine Vorrichtung zum Zurückgewinnen des abgeschabten Toners bekannt. Weiterhin ist als Verfahren zum vollständigen Zurückgewinnen von Toner auf der Entwicklungswalze aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 2000-81788 eine Rückgewinnungswalze einzig und allein zur Verwendung bei der Rückgewinnung bekannt. Weiterhin ein Verfahren zum Stabilisieren der Ladung auf dem Toner durch Rückgewinnung von Toner auf der Entwicklungswalze auf eine Magnetwalze mit Hilfe einer Potentialdifferenz zum Stabilisieren der Ladung von Toner unter Verwendung eines vorübergehenden Augenblicks zwischen einem Kopierprozeß und einem anderen darauffolgenden Kopierprozeß oder eines Augenblicks zwischen dem Passieren aufeinanderfolgender Blätter.
Aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1995-12898 ist eine Maßnahme für eine Hysterese bei Verwendung einer Magnetbürste bekannt, die einen Vorschlag enthält, Toner auf einer Entwicklungswalze zurückzugewinnen und zuzuführen, indem die Breite des Gebiets des halben Werts der Magnetflußdichte auf der Magnetwalze breit eingestellt wird. Ein Steuerverfahren für eine tandemartige Entwicklungseinheit, bekannt aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1988-249164 enthält ein Verfahren zum Verhindern der Verschlechterung von Entwicklermaterial durch Unterbrechen des Betriebs der Entwicklungseinheiten in Bildgebungsteilen mit Ausnahme des Bildgebungsteils, der einen Transportprozeß durchführt. Aus der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1994-67546 ist die Technik des Anlegens einer Hochfrequenzspannung bekannt, bei der ein elektrisches Hochfrequenzfeld zum Zuführen von Toner zu einer Entwicklungswalze von einer Magnetwalze oder ein elektrisches Hochfrequenzfeld zum Ablösen von Toner von der Entwicklungswalze zu seiner Zuführung zu der Magnetwalze abwechselnd ausgebildet werden, indem zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze abwechselnd eine elektrische Hochfrequenzspannung angelegt wird, und die Technik des Zurückgewinnens von Toner auf einer Entwicklungswalze, wobei Toner auf der Entwicklungswalze zurückgewonnen wird durch elektrisches Ablösen mit einem Ablöseglied, das neben einer Magnetwalze vorgesehen ist, und auschließendes Zurückführen des zurückgewonnen Toners zu der Magnetwalze.
Das in der obenerwähnten japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1991-113474 offenbarte Pulverwolkenentwicklungsverfahren hat jedoch keine allgemeine Beachtung gefunden, da ein Draht für die Hilfselektrode üblicherweise verschmutzt und es durch Schwingungen zu einer Bildverschlechterung kommt. Die in den japanischen offengelegten Patentveröffentlichungen JP 1999-231652, JP 1995-72733, JP 1995-92804, JP 1995-128983, JP 1984-121077 und JP 2000-81788 offenbarten Vorrichtungen weisen diese Mängel auf als Grundvoraussetzungen für ein Glied zum Abschaben von Toner oder eine Rückgewinnungswalze, als eine potentielle Ursache für die verschlechterte Langzeitleistung von Toner aufgrund der zunehmenden Beanspruchung von Toner durch Anlegen einer speziellen Rückgewinnungsvorspannung und als ein Geschwindigkeitsverlust wegen der erforderlichen Zeit für die Ausbildung einer Schicht auf der Entwicklungswalze bei dem nachfolgenden Entwicklungsprozeß. Diese bisherigen Techniken beinhalten auch eine Ursache für die Streuung von Toner oder Schleierbildung aufgrund einer nicht ausreichenden elektrischen Ladung durch Verbreitern einer Ladungsverteilung von nachgefülltem Toner oder zurückgewonnenem zugeführtem Toner, da die Ladungscharakteristik von Toner auf der Entwicklungswalze zum großen Teil durch die Verschlechterung der Langzeitleistung von Toner variiert, wenn er über eine längere Zeit verwendet wird. Zudem konnten die Techniken in der Praxis eigentlich nicht verwendet werden, da es mühsam ist, verschlechterten Träger zu wechseln.
In der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1988-249164 und JP 1994-67546 veröffentlichte Vorrichtungen erfordern eine derartige Vorrichtung oder eine Steuerung, die den Betrieb der Entwicklungseinheiten unterbricht, außer der Entwicklungseinheit eines Bildgebungsteils, der sich unter dem Transportprozeß befindet, oder die die Hochfrequenz-Hochspannung aufhebt, die zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze angelegt ist. Gleichzeitig ist die Entwicklungseinheit so aufgebaut, daß die Tonerwalze, die Magnetwalze und das Rührglied seitlich angeordnet sind, was die Erzielung eines kompakten Designs erschwert.
Bei diesen herkömmlichen Techniken variiert außerdem die Tonermenge in der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze, wenn der zweite Entwicklungszyklus nach dem ersten Entwicklungszyklus in Betrieb gebracht wird, wobei es zu einem Phänomen kommt, das aufgrund einer nicht ausreichenden Tonermenge eine Verringerung der Bildtiefe im zweiten Entwicklungszyklus oder dem späteren Zyklus nach einer tiefen Farbentwicklung herbeiführt. Um diese Phänomene zu vermeiden, kann ein derartiges Mittel ausgedacht werden, das eine ausreichende Tonermenge sicherstellt, indem die Entwicklungswalze bis zur bevorstehenden Entwicklungsperiode im Leerlauf läuft, oder eine Leerlaufperiode zwischen aufeinanderfolgenden Entwicklungsperioden sicherstellt. Diese Mittel lösen nicht die obenerwähnten Probleme, wenn die Ladung des Toners wegen einer Vergrößerung der Last auf dem Entwicklermaterial abnimmt, falls die Entwicklungswalze schnell läuft oder falls die Maschine über einen erheblichen Zeitraum im Leerlauf bleibt.
Diese herkömmlichen Techniken weisen einen Mangel in Form einer möglichen Hysterese auf, was bedeutet, daß das Erscheinen eines Geisterbilds wie in Fig. 4(b) gezeigt, überwunden werden muß.
Bei einer der Verbesserungen an diesen herkömmlichen Techniken wird das Auftreten der Hysterese verhindert durch das Zurückgewinnen von Resttoner auf der Entwicklungswalze zur Magnetwalze durch Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze in einer Nichtbildgebungsperiode, die der in einer Bildgebungsperiode entgegengesetzt ist. Es stimmt, daß durch das Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen beiden Walzen der Resttoner auf der Entwicklungswalze effektiv zu der Magnetwalze zurückgewonnen wird und daß die Rückgewinnung des Resttoners um so leichter ist, je größer die Potentialdifferenz ist.
Die Entwicklungswalze muß sich jedoch drehen, damit viele Schichten von Tonerteilchen hinsichtlich des mittleren Durchmessers von Tonerteilchen zurückgewonnen werden können, indem der Resttoner an den Träger der auf der Magnetwalze ausgebildeten Magnetbürste geheftet wird. So wird der Resttoner durch eine Drehung beider Walzen zurückgewonnen.
Wenn dies der Fall ist, können die Kontaktiergelegenheiten der Magnetbürste an der Entwicklungswalze zunehmen, indem die Umfangsdrehzahl der Magnetwalze so eingestellt wird, daß sie größer ist als die der Entwicklungswalze. Außerdem kann das Haftvermögen des Toners auf an der Entwicklungswalze an der Magnetwalze verringert werden, wenn die Scherbeanspruchung durch die Magnetbürste, die den Resttoner auf der Entwicklungswalze beeinflußt, verstärkt wird.
Infolgedessen kann ein starker magnetischer Träger den Resttoner bei einem gleichen Potential effektiv zurückgewinnen, ohne daß zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze eine Potentialdifferenz angelegt wird. Die Erfinder haben diese Tatsache beachtet.
Wie in Fig. 17(b) gezeigt, wenn ein Bild auf einem in (a) gezeigten Aufzeichnungsblatt 17 ausgebildet wird, wobei eine Tonerschicht in der Höhenrichtung auf einer Entwicklungswalze 32 mit einer Breite H₁ ausgebildet ist und eine Magnetbürste in der Höhenrichtung auf einer Magnetwalze 31 mit der gleichen Breite von H₁ ausgebildet ist und sich beide Walzen in der gleichen Position in Entwicklungsgefäßen 12a und 12b befinden, werden dennoch an beiden Kanten Geisterbilder 14B, 14C ausgebildet.
Es versteht sich, daß, obwohl ein Resttoner nach der Entwicklung 15a durch einen Träger 24A₁ zurückgewonnen wird, ein Resttoner nach der Entwicklung 15b durch einen Träger 24A₂ zurückgewonnen wird und ein Resttoner nach der Entwicklung 15c durch einen Träger 24A₃ zurückgewonnen wird, für den Fall, daß die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in der gleichen Höhe und mit der gleichen Größe wie in Fig. 16(a) gezeigt angeordnet sind, für den Fall, daß die Breite in der Höhenrichtung der Entwicklungswalze 2 größer ist als die der Magnetwalze 1, der Toner 15c durch den Träger 24B zurückgewonnen wird, während die Toner 15a und 15b nicht zurückgewonnen werden, weil an der Position über der des Trägers 24B wie in 16(b) gezeigt, keine Magnetbürsten ausgebildet sind.
Somit können die Resttoner nach der Entwicklung 15a, 15b und 15c durch die Träger 24C₂, 24C₃ und 24C₄ der entsprechenden Magnetbürsten zurückgewonnen werden, indem die Breite in der Richtung einer Laufbuchsenachse H₃ der Magnetbürste an der Magnetwalze relativ länger ausgebildet wird als die Breite in der Axialrichtung H₁ der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze.
Die Toner 15d, 15e und 15f von Trägern auf der Magnetbürste springen durch eine bei Ausbildung eines Bilds zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze angelegte Potentialdifferenz zu einer lateralen Seite der Entwicklungswalze und werden von dieser aufgefangen. Wenn kein Bild ausgebildet wird, werden die Resttoner 15a, 15b und 15c von der Magnetbürste zurückgewonnen, während die Toner 15d, 15c und 15e die Magnetbürste nicht berühren und weiterhin nicht zurückgewonnen werden können, was dazu führt, daß das Innere der Vorrichtung durch Verstreuung verunreinigt wird.
Die in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1999-231652 und JP 1996-128983 offenbarten Vorrichtungen weisen jedoch eine Ursache für die Verschlechterung der Lebensdauer von Toner aufgrund der Zunahme der Beanspruchung des Toners durch einen Tonerschaber oder das Anlegen einer speziellen Vorspannung zum Zurückgewinnen von Toner auf. Diese bisherigen Techniken beinhalten auch eine Ursache für die Streuung von Toner oder Schleierbildung aufgrund einer nicht ausreichenden elektrischen Ladung durch Verbreitern einer Ladungsverteilung von nachgefülltem Toner oder zurückgewonnenem zugeführtem Toner, da die Ladungscharakteristik von Toner auf der Entwicklungswalze zum großen Teil durch die Verschlechterung der Langzeitleistung von Toner variiert, wenn er über eine längere Zeit verwendet wird. Zudem konnten die Techniken in der Praxis eigentlich nicht verwendet werden, da es mühsam ist, verschlechterten Träger zu wechseln.
In der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1994-67546, JP 1995-72733 und JP 1995-792804 offenbarte hybridartige Entwicklungseinheiten beinhalten ein Pulverwolkenentwicklungsverfahren mit einer Elektrode, die zwischen einer Donatorwalze und einem ein latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) vorgesehen ist. Das Verfahren weist den Mangel auf, daß ein Draht für die Elektrode normalerweise verschmutzt und durch Schwingungen das Bild verschlechtern kann. In einer in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1995-72733 oder JP 1995-92804 offenbarten Entwicklungseinheit wird eine Tonerschicht auf einer Entwicklungswalze ausgebildet, indem eine bestimmte Spannung von einer Magnetbürste aus angelegt wird, so daß die elektrische Ladung des Toners auf der Entwicklungswalze im Vergleich zu der des Toners in der Magnetbürste (in dem Zweikomponentenentwicklermaterial) höher wird, bei wiederholtem Empfang eines elektrischen Felds oder Reibung von der Magnetbürste im Fall beispielsweise eines aufeinanderfolgenden Druckens. In der Entwicklungseinheit wird Toner auf der Entwicklungswalze praktisch durch Abschaben durch die Magnetbürste wiedergewonnen, ohne daß der Toner in der Magnetbürste ersetzt wird, so daß der Zurückgewinnungsprozeß in einer kurzen Zeit durchgeführt werden kann. Im Gegensatz dazu ist die Ladungsverteilung des Toners in einem Zweikomponentenentwicklermaterial breit, wobei sogar umgekehrt geladener Toner für den Toner auf der Entwicklungswalze erzeugt wird, wobei unterschiedliche Ladungsmischungen sofort mit dem Toner in der Magnetbürste vorliegen, was Nachteile mit sich bringt, wie etwa eine zunehmende Verstreuung des Toners von der Magnetbürste oder Bildfehler.
Eine in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 2000-250294 oder JP 2000-250295 offenbarte Vorrichtung enthält eine Entwicklungseinheit, die eine Hybridentwicklung durchführt, indem sie mit einer in einer Donatorwalze (Entwicklungswalze) eingebetteten Elektrode eine Tonerwolke erzeugt. Sie weist einen Aufbau auf, der so kompliziert ist, daß Bürsten zum Anlegen von Ladung an die Elektroden an zwei Stellen vorgesehen sind, wo Toner von dem Entwicklungsplatz und von der Magnetwalze an die Donatorwalze angezogen wird. Dies erhöht die Herstellungskosten für die Vorrichtung.

KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist erfolgt, um die obenerwähnten Probleme zu lösen, und sie weist die Aufgabe auf, eine Bildgebungsvorrichtung mit einem kontaktlosen Entwicklungsverfahren bereitzustellen, das ein Zweikomponentenentwicklermaterial verwendet, insbesondere eine Bildgebungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, durch Unterdrückung der Erzeugung von Geisterbildern wie auch durch das Vermeiden der Schleierbildung ein klares Bild auszubilden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bildgebungsvorrichtung, die in der Lage ist, zu verhindern, daß sich Toner von einer Magnetwalze an die laterale Seite einer Entwicklungswalze anheftet.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Entwicklungsverfahren bereit, das in der Lage ist, eine kompakte hybridartige Entwicklungseinheit zu konstruieren, die sich für eine kompakte Tandembildgebungsvorrichtung eignet, die über lange Zeit hinweg stabile Bildqualität liefert, sowie eine Bildgebungsvorrichtung mit einer hybridartigen Entwicklungseinheit, die über eine lange Zeit hinweg stabile Bildqualität aufrechterhalten kann, indem die Tonermenge der Tonerschicht auf einer Entwicklungswalze konstant gehalten wird, ohne daß die Entwicklungseinheit komplizierter wird, indem sicher geladener Toner bereitgestellt wird, um die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgenden Entwicklungen zu verhindern, indem Fluktuationen der Tonermenge auf der Entwicklungswalze sowie das reduzieren der Bildtiefe vermieden werden, wodurch eine preiswerte und kompakte Tandembildgebungsvorrichtung konstruiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bildgebungsvorrichtung, durch die über eine lange Zeit hinweg eine stabile Bildqualität erhalten werden kann, indem die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgenden Entwicklungen verhindert wird, ohne daß die Entwicklungseinheit komplizierter wird, und indem sicher geladener Toner einer Entwicklungswalze zugeführt wird, und insbesondere in der Bereitstellung einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, durch die eine kompakte Prozeßeinheit konstruiert werden kann.
Die weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, die immer stabile Farbbilder erhalten kann, und zwar indem verschlechterter Toner vor der Bildverschlechterung aus der Prozeßeinheit freigesetzt wird, obwohl in der herkömmlichen Vorrichtung die Ladung des Entwicklermaterials zunimmt, um eine Entwicklungsmenge an Toner im Fall des Nacheinanderdruckens eines Bilds mit einer extrem niedrigen Bedruckrate oder im Fall des Druckens einer einzelnen spezifischen Farbe zu variieren.
Die weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bildgebungsvorrichtung mit einem Mittel zum Nachfüllen des Entwicklermaterials in einer Entwicklungseinheit und einem Mittel zum Steuern des Nachfüllmittels, wobei eine Abnahme der Bildtiefe und Schleierbildung verhindert werden sowie kein Toner verschwendet wird.
Zur Erzielung der obenerwähnten Aufgaben wird das Merkmal der vorliegenden Erfindung vorgestellt, daß, bei einer Bildgebungsvorrichtung mit mindestens einer Entwicklungseinheit, die ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Körper entwickelt, wobei eine auf der Oberfläche einer Entwicklungswalze ausgebildete dünne Schicht aus Toner mit einer Entwicklungsvorspannung durch eine Magnetbürste aufgeladen ist, die aus einem einen hohen spezifischen Widerstand aufweisenden oder isolierenden Toner und einem Träger besteht, ein Gebiet zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht in der axialen Richtung auf der Oberfläche der Entwicklungswalze kleiner ist als ein Gebiet zum Ausbilden der Magnetbürste in der axialen Richtung auf einer Magnetwalze.
Da ein Gebiet zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht in der axialen Richtung auf der Oberfläche der Entwicklungswalze kleiner ist als ein Gebiet zum Ausbilden der Magnetbürste in der axialen Richtung auf der Magnetwalze, kann gemäß der Erfindung auf der Oberfläche der entsprechenden Entwicklungswalze eine dünne Tonerschicht hergestellt werden, die ein Gebiet eines auf dem lichtempfindlichen Körper ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilds ausreichend bedeckt.
Falls ein Gebiet zum Ausbilden der Magnetbürste in der axialen Richtung auf der Magnetwalze kleiner ist als ein Gebiet zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht in der axialen Richtung auf der Oberfläche der Entwicklungswalze, kann im Gegensatz keine gleichförmige dünne Tonerschicht hergestellt werden, da die Magnetbürste beim Ausbilden eines Bilds an beiden Enden der Entwicklungswalze ungeordnet ist.
Wenn kein Bild ausgebildet wird, bürstet die Magnetbürste der Magnetwalze nicht das Gebiet der dünnen Tonerschicht auf der Entwicklungswalze entsprechend allen elektrostatischen latenten Bildern; somit bleibt auf der Entwicklungswalze ein Teil, der von der Magnetbürste nicht gebürstet worden ist und der nicht zurückgewonnen wird, so daß bei der Ausbildung des Bilds ein Geisterbild erzeugt wird.
Da ein Gebiet zum Ausbilden der Magnetbürste in der axialen Richtung auf der Magnetwalze größer ist als ein zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht in der axialen Richtung auf der Oberfläche der Entwicklungswalze, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung auf der Oberfläche der entsprechenden Entwicklungswalze eine dünne Tonerschicht hergestellt werden, die ein Gebiet eines auf dem lichtempfindlichen Körper ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilds ausreichend abdeckt, und zwar so, daß an den Außenseiten in Richtung der Breite des Gebiets des auf dem lichtempfindlichen Körper ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilds nicht unzureichend Toner zugefügt wird, wenn ein Bild ausgebildet wird, damit das Bild perfekt ausgebildet wird und gleichzeitig aufgrund der unvollständigen Rückgewinnung des Resttoners auf der Entwicklungswalze kein Geisterbild erzeugt wird.
Bevorzugt wird auf beiden Seiten des Gebiets zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht ein Tonerdünnschicht-Nichtausbildungsgebiet ausgebildet, das aus einem Isolatorgebiet oder einem Gebiet mit hohem spezifischen Widerstand besteht, der höher liegt als der spezifische Widerstand des Toners.
Da ein Tonerdünnschicht-Nichtausbildungsgebiet, bestehend aus einem Isolatorgebiet oder einem Gebiet mit hohem spezifischen Widerstand, der höher ist als der spezifische Widerstand des Toners, auf beiden Seiten des Gebiets zum Ausbilden einer dünnen Tonerschicht gebildet wird, so, daß der Toner nicht auf beiden Seiten haftet, kann gemäß derartigen technischen Mitteln eine ausgezeichnete Bildqualität erhalten werden, wodurch eine fehlerhafte Bildentstehung verhindert wird, die darauf zurückzuführen ist, daß der haftende Toner an dem lichtempfindlichen Körper haftet, oder darauf, daß er das Innere der Vorrichtung verunreinigt.
Es wird eine derartige Konstruktion bevorzugt, bei der die dünne Tonerschicht auf der Entwicklungswalze durch eine zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze zum Bildgebungszeitraum ausgebildete Potentialdifferenz ausgebildet wird und der Resttoner auf der Entwicklungswalze mit einer Magnetbürste der Magnetwalze zurückgewonnen wird, deren Umfangsdrehzahl größer ist als die der Entwicklungswalze im Nichtbildgebungszeitraum.
Wenn kein Bild ausgebildet wird, wird der Resttoner auf der Entwicklungswalze gemäß derartigen technischen Mitteln mit der Magnetbürste der Magnetwalze zurückgewonnen, deren Umfangsdrehzahl größer ist als die der Entwicklungswalze im Nichtbildgebungszeitraum im Zustand einer zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze ausgebildeten Potentialdifferenz von Null.
Wenn die Walzen gedreht werden, wobei die Umfangsdrehzahl der Magnetwalze größer ist als die der Entwicklungswalze, nimmt die Gelegenheit zu, daß die Magnetbürste die Entwicklungswalze kontaktiert; außerdem steigt die Scherbeanspruchung der Magnetbürste, was den Resttoner auf der Entwicklungswalze beeinflußt. Dementsprechend sinkt eine Druckkraft des Resttoners auf der Entwicklungswalze auf diese Entwicklungswalze, damit durch den stark magnetischen Träger auf ausgeglichenem Potential der Resttoner effektiv zurückgewonnen werden kann.
Der Abstand zwischen dem lichtempfindlichen Körper und der Entwicklungswalze, eingestellt auf 150 bis 400 Mikrometer (µm), zusammen mit der im Bildgebungsintervall von der Magnetwalze zur Entwicklungswalze ausgebildeten dünnen Tonerschicht mit einer Dicke des 5-10fachen des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen sind effektive Mittel für die vorliegende Erfindung.
Gemäß derartigen technischen Mitteln ist der Abstand zwischen dem lichtempfindlichen Körper und der Entwicklungswalze auf 150 bis 400 Mikrometer eingestellt, da es leicht zur Schleierbildung kommt, wenn der Abstand schmaler ist als 150 µm, während es schwierig ist, zu bewirken, daß Toner zu dem lichtempfindlichen Körper hinüberspringt, so daß eine ausreichende Bildtiefe nicht erhalten werden kann, wenn der Abstand breiter ist als 400 µm.
Die dünne Tonerschicht wird im Bildgebungsintervall von der Magnetwalze zur Entwicklungswalze mit einer Dicke des 5-10fachen des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen ausgebildete, so daß man eine Dicke von 35 bis 70 Mikrometern erhält, wenn angenommen wird, daß der mittlere Durchmesser der Tonerteilchen 7 Mikrometer beträgt, weil es schwierig ist, dem lichtempfindlichen Körper Toner zuzuführen, so daß die Differenz der Bildtiefe auftritt oder ein Geisterbild erscheint, da der entwickelnde Resttoner nicht gründlich zurückgewonnen werden kann, wenn die Dicke der dünnen Tonerschicht 70 Mikrometer übersteigt.
Bevorzugt wird der mittlere Durchmesser der Trägerteilchen auf das 3-9fache des der Tonerteilchen eingestellt. Falls der mittlere Durchmesser der Trägerteilchen kleiner als das 3fache des der Tonerteilchen ist, dann ist die Zurückgewinnung von Toner schwierig, da die Anziehungskraft zum Absorbieren schwach ist; falls der mittlere Durchmesser der Trägerteilchen größer ist als das 9fache des der Tonerteilchen, dann ist für das Zurückgewinnen von Toner eine längere Zeit erforderlich, da die Trägerteilchen weniger Gelegenheiten haben, wenn sie Tonerteilchen kontaktieren können.
Bevorzugt wird außerdem die dünne Tonerschicht mit einer Dicke des 5-10fachen des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen ausgebildet, indem zwischen der Magnetwalze und der Entwicklungswalze 100 bis 250 Volt einer Entwicklungsvorspannung angelegt werden.
Gemäß derartigen technischen Mitteln kann im Bildgebungszeitraum auf der Entwicklungswalze eine dünne Tonerschicht entsprechend einer Dicke vom 5- bis 10fachen des mittleren Durchmessers der Tonerteilchen hergestellt werden. Somit ist es möglich, ein Bild mit einer entsprechenden Tiefe ohne ein Geisterbild oder ein Schleierbild sowie eine für die Rückgewinnung des entwickelnden Resttoners geeignete dünne Tonerschicht auszubilden.
Weiterhin beinhaltet die vorliegende Erfindung, daß bei einer Bildgebungsvorrichtung, nach Anspruch 1, wo die Entwicklungsvorspannung eine Entwicklungsvorspannung eines ersten Gleichvorstroms addiert zu einem Wechselvorstrom und die angelegte Vorspannung der Magnetwalze ein zweiter Gleichvorstrom ist, wenn eine zum Entwickeln eines latenten Bilds auf einem lichtempfindlichen Körper verwendete dünne Tonerschicht ausgebildet wird, eine Potentialdifferenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom in einem Tonerdünnschichtausbildungsintervall eines ersten Drehungsumlaufs größer eingestellt ist als die in einem Tonerdünnschichtausbildungsintervall eines zweiten Drehungsumlaufs und danach.
Mit einer Potentialdifferenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom in einem Tonerdünnschichtausbildungsintervall eines ersten Drehungsumlaufs, die größer ist als die in einem Tonerdünnschichtausbildungsintervall eines zweiten und späteren Drehungsumlaufs, kann ein Phänomen, daß eine Tonermenge der Tonerschicht der Entwicklungswalze in der Eintrittsstufe des zweiten Umlaufs der Entwicklung von der des ersten Umlaufs variiert, und ein Phänomen, das heißt eine aufgrund des Mangels der Absolutmenge an Toner beim zweiten und späteren Umlauf herbeigeführte Verringerung der Bildtiefe verhindert werden, damit eine ausreichende Menge an Toner zum Entwickeln für den ersten Umlauf der Entwicklungswalze gesichert werden kann; gleichermaßen wird eine Verringerung der Bildtiefe aufgrund einer unzureichenden Menge an Toner selbst nach der Entwicklung einer hohen Bildtiefe vermieden.
Aufgrund des oben gesagten wird das Erscheinen des Geisterbilds bei aufeinanderfolgendem Drucken oder Variation der Tonermenge verhindert, wenn ordnungsgemäß geladener Toner der Entwicklung zugeführt wird, so daß eine Entwicklungseinheit, die in der Lage ist, über eine lange Zeit eine stabile Bildqualität beizubehalten, bereitgestellt werden kann, wodurch eine Tandembildgebungsvorrichtung, deren Bildqualität stabilisiert ist, kompakt und mit geringen Kosten konstruiert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch 2 beschrieben, beträgt die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom bei einem ersten Drehungsumlauf und die Potentialdifferenz bei einem zweiten und späteren Drehungsumlauf ungefähr 45 bis 55 Volt.
Falls die Potentialdifferenz des ersten Umlaufs, die größer ist als die des zweiten und späteren Umlaufs, größer als 55 Volt eingestellt ist, wird aufgrund der vergrößerten Menge an Toner auf der Entwicklungswalze Toner verstreut; falls die Potentialdifferenz kleiner ist als 45 Volt, ist kein nennenswerter Effekt zu sehen. Indem die Spannung auf etwa 50 Volt (45 Volt bis 55 Volt) eingestellt wird, kann jedoch ein derartiges Phänomen verhindert werden, so daß die für die Entwicklung beim ersten Umlauf der Entwicklungswalze erforderliche Tonerschicht gesichert und auch die Verringerung der Bildtiefe aufgrund des Mangels an absoluter Tonermenge selbst nach der Entwicklung eines tiefen Farbbilds verhindert werden kann.
Es wird bevorzugt, daß, wie bei der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Gleichvorstrom, ein ausgeglichener Potentialzustand erzeugt wird, indem die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in einem Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, wie etwa einem Intervall vor oder nach der Ausbildung eines Bilds und einem Raum von Aufzeichnungsmedien bei einer nachfolgenden Bildgebung, und gleichzeitig nur ein Wechselvorstrom angelegt wird, wodurch der Toner auf der Entwicklungswalze mit Hilfe der Magnetbürste zusammen mit dem Wechselvorstrom ausgetauscht wird.
Durch Erzeugen eines ausgeglichenen Potentialzustands, wie er für die Potentialdifferenz zwischen dem ersten und zweiten Gleichvorstrom erzeugt wird, wenn die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in einem Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, und durch Anlegen nur eines Wechselvorstroms zur gleichen Zeit kann somit Resttoner nach der Entwicklung mit dem Bürsteneffekt zurückgewonnen werden, und zwar aufgrund der Differenz der Umlaufdrehzahlen der Walzen, wenn die Magnetbürste die Tonerschicht auf der Entwicklungswalze kontaktiert und auch Entwicklermaterial kann durch Rühren mit einem Mischer ausgetauscht werden, ohne daß eine zusätzliche Vorrichtung wie etwa eine Rakel bereitgestellt wird oder daß der Toner eine große Last erhält. Somit kann ein klares Bild ausgebildet werden, da Resttoner, der eine Ursache für ein Geisterbild ist, leicht zurückgewonnen wird und das Erscheinen eines Geisterbilds verhindert wird und gleichzeitig die Erzeugung von Schleier vermieden wird.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet, daß bei einer Bildgebungsvorrichtung, nach Anspruch 1, wobei die Entwicklungsvorspannung eine Entwicklungsvorspannung eines ersten Gleichvorstroms addiert zu einem Wechselvorstrom ist und die angelegte Vorspannung der Magnetwalze ein zweiter Gleichvorstrom ist, ein ausgeglichener Potentialzustand des ersten und zweiten Gleichvorstroms erzeugt wird, wenn die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in einem Intervall vor oder nach dem Ausbilden des Bilds und/oder in einem Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, wie etwa einem Intervall zwischen einem Bildgebungsintervall und dem nächsten nachfolgenden Bildgebungsintervall oder einem Raum von Aufzeichnungsmedien auf einer späteren Bildgebung, und gleichzeitig nur ein Wechselvorstrom angelegt wird, wodurch der Toner auf der Entwicklungswalze mit Hilfe der Magnetbürste zusammen mit dem Wechselvorstrom ausgetauscht wird.
Durch Anlegen nur eines Wechselvorstroms durch das Erzeugen des ausgeglichenen Potentialzustands des angeglichenen Oberflächenpotentials der beiden Walzen, wenn sich die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in einem Nichtbildgebungsintervall drehen, wird somit Toner auf der Entwicklungswalze nicht nur mit der Magnetbürste zurückgewonnen, sondern der Austausch von Toner auf der Entwicklungswalze gegen Toner in der Magnetbürste wird gefördert, und gleichzeitig wird eine Variation der Tonerladungsverteilung fast entfernt, wodurch die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgenden Entwicklungen verhindert wird, ordnungsgemäß geladener Toner der Entwicklungswalze zugeführt wird und über eine lange Zeit eine stabile Bildqualität erhalten wird.
Der an die Entwicklungswalze angelegte Wechselvorstrom weist eine Rechteckwelle mit einem positiven Tastverhältnis unter 45% auf, wenn ein positiv geladener Toner verwendet wird, oder ein negatives Tastverhältnis von unter 45%, wenn negativ geladener Toner verwendet wird, wodurch Toner auf der Entwicklungswalze effektiv ausgetauscht wird, Probleme wie etwa anhaftender Toner an der Entwicklungswalze, Entwicklung von Geisterbildern und Verstreuen von Toner gelöst werden, die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgenden Entwicklungen verhindert wird, ohne daß die Entwicklungseinheit komplizierter wird, und ordnungsgemäß geladener Toner der Entwicklungswalze zugeführt werden kann.
Außerdem kann durch Steuern der Länge zwischen den Aufzeichnungsmedien, so daß sie länger ist als die Prozeßumfangslänge der Entwicklungswalze, der Austausch zwischen dem Toner auf der Entwicklungswalze und dem Toner in der Magnetbürste selbst zwischen den Aufzeichnungsmedien gefördert werden, wodurch bei aufeinanderfolgendem Drucken eine stabile Bildqualität beibehalten wird.
Um den Austausch zwischen dem Toner auf der Entwicklungswalze und dem Toner in der Magnetbürste zu fördern, wird bewirkt, daß die Drehzahl der Magnetwalze größer ist als die Drehzahl der Entwicklungswalze, und indem beide Walzen in der gleichen Richtung gedreht und die Magnetbürste mit der Entwicklungswalze in Berührung gebracht wird, wird Toner auf der Entwicklungswalze ausgetauscht, wodurch der effektive Austausch von Toner sichergestellt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin bei einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung mit mehreren Sätzen bezüglich der entsprechenden mehreren Farben der in Anspruch 1 definierten Entwicklungseinheiten und der entsprechenden lichtempfindlichen Trommeln, die durch Übertragung jedes Farbbilds von jeder Prozeßeinheit auf ein Aufzeichnungsmedium oder einen Zwischenübertragungskörper ein Bild ausbildet, der Resttoner auf der Entwicklungswalze durch die Magnetbürste mit dem ausgeglichenen Potentialzustand beider Walzen zurückgewonnen, die mit dem Potential zwischen den beiden gleichgesetzt sind, wenn die Entwicklungswalze und die Magnetwalze vor dem Beginn der Bildgebung gedreht werden.
Die auf der Magnetwalze ausgebildete Magnetbürste gewinnt somit den ganzen Toner auf der Entwicklungswalze zurück, indem beide Walzen in einen Zustand ausgeglichenen Potentials gebracht werden, in dem ein Potential zwischen den beiden Walzen angeglichen wird, wenn sich die Entwicklungswalze und die Magnetwalze im Nichtbildgebungsintervall drehen, oder bevor mit der Ausbildung eines Bilds begonnen wird, so daß die Entwicklung einer Hysterese auf der Entwicklungswalze vermieden wird und die Entstehung eines Geisterbilds oder eines Schleiers verhindert wird, wodurch für eine lange Zeit eine stabile Bildqualität erhalten wird und eine Prozeßeinheit kompakt konstruiert werden kann, was eine kompakte Tandembildgebungsvorrichtung ermöglicht.
In diesem Fall wird gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß, wenn der Tonerverbrauch unter die vorgeschriebene Menge abfällt, Toner zwangsweise von der Prozeßeinheit bei der Entwicklung in jeder Prozeßeinheit auf das Aufzeichnungsmedium oder den Zwischenübertragungskörper abgegeben wird.
Dementsprechend wird im Fall, daß ein Bild mit extrem niedrigem Bedruckverhältnis nacheinander gedruckt wird oder ein Bild mit nur einer eingeschränkten Farbe gedruckt wird, die Variation der Entwicklungsmenge aufgrund des Anstiegs der Ladung am Entwicklermaterial verhindert, und verschlechterter Toner wird aus der Prozeßeinheit ausgetragen, bevor es zur Bildverzerrung kommt, damit man über eine lange Zeit eine stabile Bildqualität erhält, indem Toner zwangsweise von einer Prozeßeinheit auf ein Aufzeichnungsmedium oder einen Zwischenübertragungskörper ausgetragen wird, falls der Tonerverbrauch in jeder Prozeßeinheit unter die vorgeschriebene Menge abfällt.
Weiterhin wird gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß Toner zwangsweise von einer Prozeßeinheit auf ein Aufzeichnungsmedium oder einen Zwischenübertragungskörper ausgetragen wird, und zwar wegen einer ansteigenden Tonerladung, wenn ein Tonerpermeabilitätssensor einen Wert unter dem definitiven Wert für eine Tonerverbrauchsmenge angibt, indem anhand einer Punktmenge von Bilddaten, die eine Tonerverbrauchsmenge drucken, eine Tonerverbrauchsmenge vermutet wird.
Tonerladung (im weiteren hier als Q/M bezeichnet) steigt an, um mit elektrostatischer Kraft gut an der Oberfläche des Trägers zu haften, und eine Tonerverbrauchsmenge wird abgeschätzt minus der tatsächlichen Menge, weil der Ausgabewert der Permeabilität des Entwicklermaterials von dem Tonerkonzentrationssensor (T/C)gesenkt wird, was zu einer fehlerhaft funktionierenden Tonerversorgung führt. Indem der Prozeß auf die obenerwähnte Weise durchgeführt wird, wird der Mangel vermieden und über eine lange Zeit wird eine stabile Bildqualität erhalten. Außerdem wird eine kompakte Prozeßeinheit konstruiert, wodurch eine Tandembildgebungsvorrichtung selbst kompakt konstruiert werden kann.
In Hinblick auf diese Steuerungen ist es bevorzugt, eine Tonermenge anhand jeder auf das Aufzeichnungsmedium oder den Zwischenübertragungskörper ausgetragenen Farbe mit einem Mittel zum Erfassen einer Entwicklungsmenge zu messen. Falls mehrere Prozeßeinheiten existieren, deren Tonerverbrauch unter die definitive Tonerverbrauchsmenge abfällt, ist es bevorzugt, [Lakune] als einen Zustand des Farbanhäufens auf dem Aufzeichnungsmedium oder in der gleichen Position des Zwischenübertragungskörpers, wo Papier nicht vorbeiläuft, zu übertragen.
Die ausgetragene Tonermenge findet man immer, und die Steuerung kann auch selbst dann durchgeführt werden, wenn Toner aus mehreren der Prozeßeinheiten ausgetragen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt weiterhin bei einer Bildgebungsvorrichtung mit einem Nachfüllmittel zum Nachfüllen des Entwicklermaterials in die Entwicklungseinheit, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel zum Steuern des Nachfüllmittels das Steuermittel ein Akkumuliermittel, das eine akkumulierte Bilddichte durch Akkumulieren von Bilddichten erhält, die durch Messen jeder Bilddichte jedes Aufzeichnungspapiers auf der Basis von Bilddaten erhalten wurden, ein Schätzmittel, das die Menge des Entwicklermaterialverbrauchs entsprechend der akkumulierten Bilddichte schätzt, und ein Verbotsmittel, das das Nachfüllen des Entwicklermaterials durch das Nachfüllmittel über eine Verbotszeit verbietet, bis die Verbrauchsmenge eine vorgeschriebene Menge erreicht.
Da bei der oben beschriebenen Vorrichtung zum Steuern des Nachfüllens von Entwicklermaterial das Nachfüllen von Entwicklermaterial verboten ist, bis die Verbrauchsmenge eine vorgeschriebene Menge erreicht, indem die Menge des Entwicklermaterialverbrauchs entsprechend der akkumulierten Bilddichte geschätzt wird, die durch Akkumulieren von aus den Bilddaten erhaltenen Bilddichten erhalten worden sind, wird altes Entwicklermaterial während des Verbotsintervalls verbraucht und neues Entwicklermaterial wird nach dem Verbotsintervall zugeführt, so daß neues Entwicklermaterial in die unmittelbare Nähe eines Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wodurch eine Verringerung der Bildtiefe und der Schleierbildung beim Bild verhindert werden und daneben Entwicklermaterial effektiv verwendet wird.
Weiterhin umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Bildgebungsvorrichtung mit einem Nachfüllmittel zum Nachfüllen von Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel zum Steuern des Nachfüllmittels das Steuermittel ein Akkumuliermittel, das eine akkumulierte Bilddichte durch Akkumulieren von durch Messen jeder Bilddichte jedes Aufzeichnungspapiers auf der Basis von Bilddaten erhaltenen Bilddichten erhält, und ein Verbotsmittel, das das Nachfüllen des Entwicklermaterials durch das Nachfüllmittel während einer Verbotszeit verbietet, bis die akkumulierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht.
Da in der oben beschriebenen Vorrichtung zum Steuern des Nachfüllens des Entwicklermaterials das Nachfüllen des Entwicklermaterials verboten ist, bis die akkumulierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht, indem die akkumulierte Bilddichte durch Akkumulieren von aus den Bilddaten erhaltenen Bilddichten erhalten wird, wird altes Entwicklermaterial während des Verbotsintervalls verbraucht und neues Entwicklermaterial wird nach dem Verbotsintervall zugeführt, so daß neues Entwicklermaterial in unmittelbarer Nähe eines Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wodurch die Verringerung der Bildtiefe und Schleierbildung eines Bilds verhindert werden und daneben Entwicklermaterial effektiv verwendet wird.
Das Akkumuliermittel berechnet die akkumulierte Bilddichte auf der Basis der Gleichung: Bilddichte X Anzahl der bedruckten Blätter.
Weiterhin umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Bildgebungsvorrichtung mit einem Nachfüllmittel zum Nachfüllen von Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel zum Steuern des Nachfüllmittels das Steuermittel ein Nachfüllmittel, das das Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit nachfüllt, indem das Nachfüllmittel gesteuert wird, wenn die erfaßte Entwicklermaterialmenge unter einer vorgeschriebenen Menge liegt, indem die Menge an Entwicklermaterial in der Entwicklungseinheit als erfaßte Entwicklermaterialmenge erfaßt wird, und ein Verbotsmittel, das das Nachfüllen des Entwicklermaterials durch das Nachfüllmittel während einer Verbotszeit verbietet, bis die Verbrauchsmenge eine vorgeschriebene Menge erreicht, indem die Menge des Entwicklermaterialverbrauchs entsprechend der durch Akkumulieren von Bilddichten erhaltenen akkumulierten Bilddichte geschätzt wird, was weiter dadurch erhalten wird, daß jede Bilddichte jedes Aufzeichnungspapiers auf der Basis von Bilddaten gemessen wird.
In der oben beschriebenen Entwicklermaterialnachfüll- und -steuervorrichtung füllt das Nachfüll- und Steuermittel Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit nach, wenn die erfaßte Entwicklermaterialmenge unter einer vorgeschriebenen Menge liegt, und das Verbotsmittel verhindert das Nachfüllen von Entwicklermaterial, bis die Verbrauchsmenge eine vorgeschriebene Menge erreicht, indem die Menge des Entwicklermaterialverbrauchs auf der Basis der von den Bilddaten erhaltenen akkumulierten Bilddichte geschätzt wird. Da altes Entwicklermaterial während des Verbotsintervalls verbraucht wird und Entwicklermaterial nach dem Verbotsintervall unter der Steuerung des Nachfüll- und Steuermittels nachgefüllt wird, wird dementsprechend neues Entwicklermaterial nach dem Verbotsintervall zugeführt, so daß neues Entwicklermaterial in unmittelbare Nähe eines Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wodurch eine Verringerung der Bildtiefe und Schleierbildung auf dem Bild verhindert werden. Da altes Entwicklermaterial ohne Scheinentwicklung verbraucht wird, wird außerdem kein Entwicklermaterial verschwendet.
Zudem umfaßt gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Bildgebungsvorrichtung mit einem Nachfüllmittel zum Nachfüllen von Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel zum Steuern des Nachfüllmittels das Steuermittel ein Nachfüllsteuermittel, das Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit nachfüllt, indem das Nachfüllmittel gesteuert wird, wenn die erfaßte Entwicklermaterialmenge unter einer vorgeschriebenen Menge liegt, indem die Menge an Entwicklermaterial in der Entwicklungseinheit als erfaßte Entwicklermaterialmenge erfaßt wird, und ein Verbotssteuermittel, das das Nachfüllen des Entwicklermaterials durch das Nachfüllmittel während eines Verbotsintervalls verbietet, bis die akkumulierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht, indem die akkumulierte Bilddichte durch Akkumulieren von Bilddichten erhalten wird, die durch Messen jeder Bilddichte jedes Aufzeichnungspapiers auf der Grundlage der Bilddaten gemessen werden.
In der oben beschriebenen Entwicklermaterialnachfüllsteuervorrichtung füllt das Nachfüllsteuermittel Entwicklermaterial in die Entwicklungseinheit nach, wenn die erfaßte Entwicklermaterialmenge unter einer vorgeschriebenen Menge liegt, und das Verbotssteuermittel verbietet das Nachfüllen des Entwicklermaterials, bis die akkumulierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht, indem die akkumulierte Bilddichte durch Akkumulieren von aus den Bilddaten erhaltenen Bilddichten erhalten wird. Da altes Entwicklermaterial während des Verbotsintervalls verbraucht wird und Entwicklermaterial nach dem Verbotsintervall unter der Steuerung des Nachfüll- und Steuermittels nachgefüllt wird, wird dementsprechend neues Entwicklermaterial nach dem Verbotsintervall zugeführt, so daß neues Entwicklermaterial in unmittelbare Nähe eines Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wodurch eine Verringerung der Bildtiefe und Schleierbildung auf dem Bild verhindert werden. Da altes Entwicklermaterial ohne Scheinentwicklung verbraucht wird, wird außerdem kein Entwicklermaterial verschwendet.
Beispielsweise berechnet das Verbotssteuermittel die akkumulierte Bilddichte auf der Basis der Gleichung: Bilddichte × Anzahl gedruckter Blätter. Wenn die Bildgebungsvorrichtung zu arbeiten beginnt, wird das Nachfüllsteuermittel aktiviert, um das Verbotssteuermittel zu dem Zeitpunkt zu aktivieren, wenn die Anzahl bedruckter Blätter bei der Bildgebungsvorrichtung eine vorgeschriebene Anzahl erreicht. Es kann auch erzwingbar sein, daß, wenn die Bildgebungsvorrichtung zu arbeiten beginnt, das Nachfüllsteuermittel aktiviert wird, so daß das Verbotssteuermittel zu dem Zeitpunkt aktiviert wird, zu dem die Bilddichte eine vorgeschriebene Dichte erreicht.
Falls das Verbotssteuermittel zum Zeitpunkt aktiviert wird, wenn die Anzahl der bedruckten Papiere eine vorbestimmte Anzahl erreicht, wobei das Nachfüllsteuermittel zum ersten Mal aktiviert wird oder zu dem Zeitpunkt, wenn die Bilddichte eine vorgeschriebene Dichte erreicht, wird somit Entwicklermaterial mit einer großen Teilchengröße (wie etwa altes Entwicklermaterial) während des Verbotsintervalls verbraucht, so daß neues Entwicklermaterial in unmittelbarer Nähe des Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wenn Entwicklermaterial nach dem Verbotsintervall unter der Steuerung des Nachfüllsteuermittels in die Entwicklungseinheit nachgefüllt wird, so daß eine Verringerung der Bildtiefe und eine Bildverschleierung verhindert werden können. Da altes Entwicklermaterial ohne Scheinentwicklung verbraucht wird, wird zudem kein Entwicklermaterial verschwendet.
Das Verbotsintervall wird auf der Basis eines in der Entwicklungseinheit erzeugten Welligkeitsverhältnisses definiert, wie etwa mit dem Welligkeitsverhältnis im Bereich 5 bis 50%. Im Hinblick auf die Entwicklungseinheit wird ein latentes Bild entwickelt, wie etwa durch ein magnetisches Einkomponentenentwicklungsverfahren.
Gemäß der Entwicklermaterialnachfüllsteuerung der vorliegenden Erfindung wird bei der Menge des Entwicklermaterials in der Entwicklungseinheit eine Welligkeit erzeugt. Aufgrund der Welligkeit in der Entwicklungseinheit wird neu nachgefülltes Entwicklermaterial schnell in die Nähe des Entwicklermateriallagerkörpers übertragen. Dadurch wird neues Entwicklermaterial dem Entwicklermateriallagerkörper zugeführt, während altes Entwicklermaterial verbraucht wird, so daß eine Verringerung der Bildtiefe und eine Bildverschleierung verhindert werden können. Bevorzugt liegt das Welligkeitsverhältnis von Entwicklermaterial im Bereich 5 bis 50% zum Entwicklermaterial in der Entwicklungseinheit. Wenn das Welligkeitsverhältnis von Entwicklermaterial unter 5% liegt, ist es schwierig, ein selektives Phänomen zu vermeiden. Wenn andererseits das Welligkeitsverhältnis von Entwicklermaterial über 50% liegt, wird das Verbotsintervall der Entwicklermaterialnachfüllung verlängert, so daß es schwierig wird, auf dem Entwicklermateriallagerkörper eine dünne Schicht aus Entwickler auszubilden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Entwicklungsvorrichtung in einer Prozeßeinheit darstellt, die in einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die ein grundlegendes Schichtkonstruktionsmodell zeigt, das aus a-Si (amorphem Silizium) auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) besteht, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 3 ist eine grafische Zeichnung, die einen entsprechenden Entwicklungsbereich von Vorspannungspotential zeigt, das an eine Entwicklungsvorrichtung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angelegt wird.
Fig. 4 ist eine schematische Zeichnung, die das Erzeugen eines Geisterbilds aufgrund eines Gehaltsverhältnisses von Träger mit hohem spezifischem Widerstand zu Träger mit niedrigem spezifischem Widerstand veranschaulicht.
Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht, die eine Ausführungsform einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 6 ist eine schematische Seitenansicht, die eine andere Ausführungsform einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist eine grafische Darstellung, die den Effekt der Tonerladung (Q/M) auf den Ausgabewert des Permeabilitätssensors zeigt.
Fig. 8 ist eine grafische Darstellung, die die Tonerladungsdifferenz (Q/M-Differenz) zwischen dem Fall der Entwicklungssteuerung auf der Basis der vorliegenden Erfindung und dem Fall ohne Entwicklungssteuerung zeigt.
Fig. 9 ist eine schematische Darstellung, die ein Modell der Beziehung zwischen einem lichtempfindlichen Körper und einer Entwicklungseinheit einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht von Fig. 9.
Fig. 11 ist eine schematische Zeichnung, die einen Zustand des Zurückgewinnens von Resttoner gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 12 ist eine Perspektivansicht einer Entwicklungseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 ist eine Schnittaufbauansicht, die eine in der in Fig. 9 gezeigten Erfindung verwendete Entwicklungswalze zeigt.
Fig. 14 ist eine Schnittaufbauansicht, die eine andere Ausführungsform einer in der in Fig. 9 gezeigten Erfindung verwendeten Entwicklungswalze zeigt.
Fig. 15 ist eine zweite schematische Zeichnung, die einen Zustand des Zurückgewinnens von Resttoner zeigt.
Fig. 16 ist eine dritte schematische Zeichnung, die einen Zustand des Zurückgewinnens von Resttoner zeigt.
Fig. 17 ist eine schematische Zeichnung, die ein Modell des Zustands zeigt, das ein Geisterbild erzeugt, um ein Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
Fig. 18 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung der Potentialdifferenz zwischen einer Entwicklungswalze und einer Magnetwalze zu der Anzahl der Drehungen der Entwicklungswalze zeigt.
Fig. 19 ist eine grafische Darstellung, die einen Zustand des Ausbildens einer Tonerschicht bezüglich der Anzahl von Drehungen der Entwicklungswalze gemäß dem Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung und dem herkömmlichen Verfahren zeigt.
Fig. 20 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Entwicklermaterialnachfüllsteuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 21 ist ein Flußdiagramm, das die Aktivierung der in Fig. 20 gezeigten Entwicklermaterialnachfüllsteuervorrichtung zeigt.
Fig. 22 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung der Anzahl bedruckter Blätter, in Fig. 20 gezeigt, zu einer Bildtiefe erläutert.
Fig. 23 ist eine grafische Darstellung, die die Beziehung der Anzahl bedruckter Blätter, in Fig. 20 gezeigt, zur mittleren Teilchengröße des Toners erläutert.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung wird unten nun ausführlich und beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, daß die hierin erfolgende Beschreibung spezifischer Ausführungsformen wie etwa hinsichtlich der Abmessungen, der Materialarten, der Konfigurationen und der relativen Anordnungen der Elementarteile und dergleichen die Erfindung nicht auf die offenbarten besonderen Formen beschränken soll, sondern die Offenbarung soll zum Zweck der Beispiele erfolgen, es sei denn, etwas anderes wird spezifisch beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Entwicklungsvorrichtung in einer Prozeßeinheit darstellt, die in einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die ein grundlegendes Schichtkonstruktionsmodell zeigt, das aus a-Si auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) besteht, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 3 ist eine grafische Zeichnung, die einen entsprechenden Entwicklungsbereich von Vorspannungspotential zeigt, das an eine Entwicklungsvorrichtung in einer Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angelegt wird. Fig. 4 ist eine schematische Zeichnung, die das Erzeugen eines Geisterbilds aufgrund eines Gehaltsverhältnisses von Träger mit hohem spezifischem Widerstand zu Träger mit niedrigem spezifischem Widerstand veranschaulicht. Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Ausführungsformen von tandemartigen Bildgebungsvorrichtungen, in denen ein Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Fig. 5 zeigt eine konstruktive Ausführungsform des Falls des Übertragens eines auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einem lichtempfindlichen Körper) ausgebildeten Tonerbilds direkt auf ein Aufzeichnungsmedium. Fig. 6 zeigt eine konstruktive Ausführungsform des Falls des Übertragens eines auf einem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (einem lichtempfindlichen Körper) ausgebildeten Tonerbilds zunächst auf einen Zwischenübertragungskörper und dann auf ein Aufzeichnungsmedium.
In Fig. 1 ist 1 eine Magnetwalze, die eine aus einem Träger 4 bestehende Magnetbürste 10 erzeugt. 2 ist eine Entwicklungswalze mit einer dünnen Schicht 6 aus Toner 5, der von der Magnetbürste 10 zugeführt wird und der ein elektrostatische latentes Bild auf einem das elektrostatische latente Bild tragenden Körper 3 entwickelt. 4 ist der Träger des Toners. 4-1 ist ein Träger mit niedrigem spezifischem Widerstand. 4-2 ist ein Träger mit hohem spezifischem Widerstand. 5 ist der Toner. 6 ist eine dünne Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 2. 7 ist eine Entwicklungsvorspannungsstromquelle, die zwischen dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) 3 und der Entwicklungswalze 2 eine Entwicklungsvorspannung anlegt. 7a ist eine Gleichvorstrom-Stromquelle (V_dc1). 7b ist eine Wechselvorstrom-Stromquelle. 8 ist eine Gleichvorstrom-Stromquelle (V_dc2) für die Magnetwalze 1. 9 ist eine Rakel, die die Dicke der Magnetbürste 10 auf der Magnetwalze 1 einschränkt.
In Fig. 2 ist 40 ein Basismaterial, 41 eine Barrierenschicht, 42 eine aus a-Si bestehende lichtempfindliche Schicht und 43 eine Oberflächenschutzschicht. Wenn im folgenden von der Dicke des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden a-Si-Körpers (des lichtempfindlichen Körpers) 3 die Rede ist, bedeutet die Dicke die Entfernung von der Oberfläche des Basismaterials 40 des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körpers (des lichtempfindlichen Körpers) 3 zur Außenfläche der Außenschicht auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) 3. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist deshalb in dem Fall, in dem der ein elektrostatisches latentes Bild tragende Körper (der lichtempfindliche Körper) 3 aus der Barrierenschicht 41, der lichtempfindlichen Schicht 42 und der Oberflächenschutzschicht 43 besteht, die Dicke des lichtempfindlichen Körpers 3 die Gesamtdicke dieser drei Schichten.
In Fig. 5 und Fig. 6 ist 50 ein Entwicklermaterialbehälter, 51 eine Magnetwalze wie als 1 in Fig. 1 gezeigt, 52 eine Entwicklungswalze wie als 2 in Fig. 1 gezeigt, 53 eine Blattzufuhrkassette, die Aufzeichnungsmedien enthält, 54 ein Förderband für Aufzeichnungsmedien, 55 ein ein elektrostatisches latentes Bild tragender Körper (im weiteren als ein lichtempfindlicher Körper bezeichnet), 56 eine Stromladeeinrichtung zum Laden des lichtempfindlichen Körpers, 57 eine Belichtungseinrichtung zum Belichten eines Bilds auf dem lichtempfindlichen Körper, 58 eine Übertragungsvorrichtung zum Anlegen einer Übertragungsvorspannung zum Übertragen eines Tonerbilds auf dem lichtempfindlichen Körper 55 auf ein Aufzeichnungsmedium. 59 ist eine Fixiervorrichtung zum Fixieren eines auf das Aufzeichnungsmedium übertragenen Tonerbilds. In Fig. 6 ist 60 ein Zwischenübertragungskörper auf den das Tonerbild auf jedem lichtempfindlichen Körper 55 zum Anhäufen übertragen wird; 61 ist eine Übertragungswalze zum Übertragen des Tonerbilds auf dem lichtempfindlichen Körper 55 auf den Zwischenübertragungskörper 60; 62 ist eine Sekundärübertragungswalze zum Übertragen des Tonerbilds auf dem Zwischenübertragungskörper 60 auf das Aufzeichnungsmedium, 63 ist eine Reinigungseinrichtung, 64 ist ein Entwicklungsmengenerfassungsmittel und eine Prozeßeinheit umfaßt den lichtempfindlichen Körper 55, die Entwicklungswalze 52, die Magnetwalze 51, die elektrische Ladeeinrichtung 56 und die Belichtungseinrichtung 57.
Zunächst wird die Tätigkeit dieser tandemartigen Bildgebungsvorrichtungen erläutert. Bei einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung mit einem Verfahren zum Übertragen eines auf dem in Fig. 5 gezeigten lichtempfindlichen Körper 55 ausgebildeten Tonerbilds direkt auf ein Aufzeichnungsmedium bildet Entwicklermaterial, das aus Toner entsprechend jeder Farbe, wie etwa Yellow, Cyan, Magenta und Schwarz, der in dem Entwicklermaterialbehälter 50 (50 ₄-50 ₁) gespeichert ist, und Träger besteht, auf der Magnetwalze 51 (51 ₄ --51 ₁) eine Magnetbürste. Die Magnetbürste erzeugt auf der Entwicklungswalze 52 (52 ₄-52 ₁) eine dünne Tonerschicht. Wenn eine nicht gezeigte Steuerschaltung ein Signal für den Druckbeginn erzeugt, wird ein Aufzeichnungsmedium aus einer Blattzufuhrkassette 53 auf einem Förderband 54 zugeführt, der lichtempfindliche Körper wird durch die elektrische Ladeeinrichtung 56 (56 ₄-56 ₁) geladen und dann durch das zu der Belichtungseinrichtung 57 (57 ₄-57 ₁) gesendete Bildsignal belichtet, damit ein latentes Bild entsteht, das so mit Toner auf der Entwicklungswalze 52 (52 ₄-52 ₁) entwickelt wird, daß der Zeitablauf getroffen wird, wenn das Aufzeichnungsmedium jeden lichtempfindlichen Körper 55 (55 ₄-55 ₁) jeder Farbe erreicht. Von der Übertragungsvorrichtung 58 (58 ₄-58 ₁) wird eine Übertragungsvorspannung angelegt, um das Tonerbild zu dem Zeitpunkt auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen, wenn das Aufzeichnungsmedium den lichtempfindlichen Körper erreicht. Der gleiche Prozeß wird auf jedem lichtempfindlichen Körper 55 ₄-55 ₁ wiederholt, so daß jedes Farbbild nacheinander auf das Aufzeichnungsmedium übertragen, von der Fixiervorrichtung 59 fixiert und das resultierende Aufzeichnungsmedium ausgeworfen wird.
Bei einer tandemartigen Bildgebungsvorrichtung mit einem Verfahren, um nach der Übertragung eines auf einem in Fig. 6 gezeigten lichtempfindlichen Körper 55 ausgebildeten Tonerbilds auf einen Zwischenübertragungskörper 60 das Tonerbild auf dem Zwischenübertragungskörper 60 auf ein Aufzeichnungsmedium zu übertragen, und zwar analog zu dem in Fig. 5 gezeigten Fall, bildet das Entwicklermaterial, das aus Toner entsprechend jeder Farbe, wie etwa Yellow, Cyan, Magenta und Schwarz, der in dem Entwicklermaterialbehälter 50 (50 ₄-50 ₁) gespeichert ist, und Träger besteht, auf der Magnetwalze 51 (51 ₁-51 ₄) eine Magnetbürste. Die Magnetbürste erzeugt auf der Entwicklungswalze 52 (52 ₁-52 ₂) eine dünne Tonerschicht. Wenn eine nicht gezeigte Steuerschaltung ein Signal für den Druckbeginn erzeugt, wird der lichtempfindliche Körper von der elektrischen Ladeeinrichtung 56 (56 ₄-56 ₁) geladen und dann von dem zu der Belichtungseinrichtung 57 (57 ₁-57 ₄) gesendeten Bildsignal belichtet, damit ein latentes Bild gebildet wird, das mit Toner auf der Entwicklungswalze 52 (52 ₁-50 ₄) entwickelt wird, wird das Tonerbild von der Übertragungswalze 61 (61 ₁-61 ₄) auf den Zwischenübertragungskörper 60 übertragen, damit jedes auf jedem lichtempfindlichen Körper 55 (55 ₁-55 ₄) ausgebildete Tonerbild auf dem Zwischenübertragungskörper angehäuft wird, der beispielsweise ein Zwischenübertragungsband umfaßt. Wenn alle Tonerbilder auf den Zwischenübertragungskörper 60 übertragen sind, wird das Aufzeichnungsmedium von der Blattzufuhrkassette 53 mit dem Zwischenübertragungskörper in eine Sekundärübertragungsposition vorgeschoben. Auf die Sekundärübertragungswalze wird eine Übertragungsvorspannung angelegt, um das Tonerbild auf das Aufzeichnungsmedium zu übertragen, das von der Fixiervorrichtung 59 fixiert und ausgeworfen wird.
Bei einer Prozeßeinheit der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, die wie oben gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, bildet ein Zweikomponentenentwicklermaterial, das aus Toner 5, der von einem nicht gezeigten Entwicklermaterialbehälter einer Magnetwalze 1 zugeführt wird, einem Träger 4-1 mit niedrigem spezifischem Widerstand und einem Träger 4-2 mit hohem spezifischem Widerstand besteht, eine Magnetbürste 10, wo Toner 5 positiv geladen und die Schichtdicke durch eine Rakel 9 eingeschränkt wird. Der geladene Toner 5 wird durch die Potentialdifferenz zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 auf die Seite der Entwicklungswalze 2 übertragen, um eine dünne Schicht 6 nur aus Toner zu bilden. Weiterhin fliegt der Toner 5 in der dünnen Schicht 6 zu einem elektrostatischen latenten Bild, das auf dem das elektrostatische latente Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) 3 ausgebildet ist, indem die Vorspannung eines Gleichvorstroms 7a (V_dc1) addiert zum Wechselvorstrom 7b zwischen der Entwicklungswalze und dem das elektrostatische latente Bild tragenden Körper angelegt wird, um zu entwickeln. Nach der Entwicklung wird Resttoner 5 in der dünnen Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2 zurückgewonnen und durch Kontaktieren der Magnetbürste 10 auf der Magnetwalze 1 mit der dünnen Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2 nur mit dem Bürsteneffekt der Umfangsdrehzahldifferenz ohne Bereitstellung einer spezifischen Vorrichtung wie etwa einer Rakel leicht ausgetauscht.
Der Träger 4-1 mit niedrigem spezifischem Widerstand gewinnt Resttoner auf der Entwicklungswalze zurück. Bei dieser Ausführungsform wurde ein Ferritträger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁴ Ωm, der Sättigungsmagnetisierung von 70 mA m²/g und der mittleren Teilchengröße von 35 µm verwendet. Zur Rückgewinnung des Resttoners von der Entwicklungswalze muß somit ein Träger mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωm oder geringer verwendet werden, um Toner, der aufgrund des Spalts zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze an der Entwicklungswalze haftet, mit der Magnetbürste loszureißen. Zur Vergrößerung der Losreißfähigkeit aufgrund des Elektrodeneffekts der im Spalt zwischen der Entwicklungswalze und Magnetwalze ausgebildeten Magnetbürste ist es effektiv, die Sättigungsmagnetisierung des Trägers mit niedrigem spezifischem Widerstand auf die Magnetkraft von 67 mA m²/g oder höher einzustellen. Wenn die Sättigungsmagnetisierung des Trägers mit niedrigem spezifischem Widerstand auf unter 67 mA m²/g absinkt, kann kein ausreichender Effekt erzielt werden, da sowohl der Elektrodeneffekt bei der Rückgewinnung als auch der Schabeffekt durch die Magnetbürste abnehmen. Zur Vergrößerung von Kontaktpunkten mit dem Toner wird ein Träger mit einer Teilchengröße unter 40 Mikrometern (40 µm) bevorzugt verwendet, um den Flächeninhalt des Trägers zu vergrößern. Unter den Trägern mit niedrigem spezifischem Widerstand und hoher Magnetkraft gibt es Magnetitträger, Mn-Serienferrit und Mn-Mg-Serienferrit. Obwohl diese Verbindungen, so wie sie sind, als Träger verwendet werden können, ist die Verwendung nach einer Oberflächenbehandlungsmodifikation möglich, soweit der spezifische Widerstand nicht zunimmt.
Der Träger 4-2 mit dem hohen spezifischen Widerstand ist negativ geladen, damit er den positiv geladenen Toner 5 hält. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Oberfläche des Ferrits mit ein hohes Molekulargewicht aufweisendem Polyethylen zusammen mit einem den spezifischen Widerstand einstellenden Reagens beschichtet, so daß es gegenüber Problemen wie dem Tonerhaften und dem Abreißen der Beschichtung eine hohe Abriebsfestigkeitscharakteristik aufweist. Das heißt, es wird ein beschichteter Träger verwendet, der bis zum Ende der Lebensdauer des Entwicklers durchhält. Allgemein geht die Fähigkeit zum richtigen Laden des Toners verloren, wenn sich 20% oder mehr der Oberflächenbeschichtung des beschichteten Trägers abgenützt haben. Im Fall des Entwicklungsverfahrens bei der vorliegenden Ausführungsform kommt es zu einer Verunreinigung des Bilds, wenn sich Toner aufgrund einer unzureichenden Aufladung bei der elektrischen Ladung von 5 µC/g oder darunter verstreut; eine derartige selektive Entwicklung tritt aufgrund der Abnahme der Entwicklungsfähigkeit mit Wahrscheinlichkeit auf, wenn die elektrische Ladung bei 20 µC/g oder darüber liegt.
Der Träger 4-2 mit hohem spezifischem Widerstand weist im Hinblick auf die Anwendung der Ladung auf Toner 5 eine große Bedeutung auf. Er legt Ladung an den Toner 5 an und verhindert auch, daß Toner von der Entwicklungswalze 2 verstreut wird, wenn ein Wechselstrom angelegt wird. Somit ist es unvermeidlich, den Träger 4-2 mit hohem spezifischem Widerstand, der eine Ladungsfähigkeit aufweist, mit dem Träger mit niedrigem Widerstand zu kombinieren, weil, obwohl der Träger 4-1 mit niedrigem spezifischem Widerstand, dem für die Verwendung zur Rückgewinnung große Bedeutung beigemessen wurde, mit dem entwickelnden Geisterbild gut fertig wird, es schwierig ist, weiterhin ohne Schleierbildung zu entwickeln, indem der Toner 5 eine präzise Ladung erhält, und weiterhin wird Toner 5 von der Oberfläche der Entwicklungswalze 2 verstreut, was bei einer großen Druckauflage zur Fehlfunktion durch Verunreinigen der Ladeeinrichtung oder der Belichtungseinrichtung führt.
Als Träger 4-2 mit hohem spezifischem Widerstand wird bevorzugt ein Träger zum Entwickeln elektrostatischer latenter Bilder verwendet, der so hergestellt werden kann, daß die Oberfläche des magnetischen Ferritträgers, dessen Sättigungsmagnetisierung 60-200 mA m²/g beträgt, mit einem Polymerisationskatalysator getragen wird und zur Polymerisation mit Ethylengas umgesetzt wird, um mit dem Film aus ein hohes Molekulargewicht aufweisendem Polyethylen mit einem mittleren Molekulargewicht von 50.000 oder darüber beschichtet zu werden, wobei die beschichtete Menge an Polyethylen auf 1-5 Gew.-% gebracht und der spezifische Widerstand seiner Oberfläche mit elektrisch leitenden Teilchen auf 10⁹-10¹² Ωcm eingestellt wird. Es ist wahrscheinlich, daß es bei einem spezifischen Widerstand unter 10⁹ Ωcm zu einer Trägerentwicklung oder einer Schleierbildung im Bild und bei einem spezifischen Widerstand über 10¹² Ωcm zu einer Bildverschlechterung wie etwa einer Abnahme der Bildtiefe kommt. Der spezifische Widerstand wird berechnet aus der Messung des Stroms, der zwischen Elektroden mit einem Flächeninhalt von 5 × 10^-3 m² fließt, die mit einer Last von 1 kg auf die obere und untere Oberfläche einer 5 mm dicken Trägerschicht gepreßt werden, wobei zwischen den Elektroden eine Spannung von 1-500 Volt angelegt ist.
Wie der Anmelder der vorliegenden Erfindung in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1998-142843 offenbart hat, besteht ein derartiger Träger mit hohem spezifischem Widerstand aus einem magnetischen Trägerkernmaterial und einer aufgebrachten Schicht, die aus Polyethylenharz mit hohem Molekulargewicht besteht, das die Oberfläche des Trägerkernmaterials beschichtet, wobei die aufgebrachte Schicht aus Polyethylenharz mit einem hohen Molekulargewicht besteht, das ein Ladungseinstellmittel enthält, ein den spezifischen Widerstand einstellendes Mittel, ein die Fließeigenschaft einstellendes Mittel und andere, wobei die Haltbarkeit und Ladbarkeit eingestellt werden können, indem der Oberfläche des Polyethylens mit hohem Molekulargewicht verschiedene Additive hinzugesetzt werden. Was den Träger mit hohem spezifischem Widerstand angeht, kann, falls eine hohe Haltbarkeit erwünscht ist, zusätzlich zu den obenerwähnten Trägern ein mit einem einen hohen spezifischen Widerstand aufweisenden Behandlungsmaterial behandelter Träger verwendet werden.
Was das Mischungsverhältnis des Trägers 4-2 mit hohem spezifischem Widerstand zum Träger 4-1 mit niedrigem spezifischem Widerstand angeht, so ist der Gehalt von 50-80% des Trägers mit niedrigem spezifischem Widerstand in der Trägermischung 4 angesichts der Rückgewinnungsfähigkeit von Resttoner auf der Entwicklungswalze und der Ladungsaufbringung auf den Toner 5 angemessen. Die Entstehung eines Geisterbilds wird erkannt, wenn der Gehalt unter 50% liegt; wenn der Gehalt über 80% liegt, dann kann eine Verstreuung von Toner 5 nicht verhindert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform beträgt das Mischungsverhältnis vom Toner 5 2-40 Gew.-% des Toners in der Gesamtmenge aus Träger 4 und Toner 5, bevorzugt 3-30 Gew.-%, besonders bevorzugt 4-25 Gew.-%. Das heißt, wenn das Mischungsverhältnis von Toner unter 2 Gew.-% liegt, kann man aufgrund übermäßiger elektrischer Ladung keine ausreichende Bildtiefe erhalten, über 40 Gew.-% wird aufgrund der unzureichenden elektrischen Ladung Toner von der Entwicklungseinrichtung verstreut, was zu einer Verunreinigung des Inneren der Bildgebungsvorrichtung oder zur Erzeugung von Tonerschleierbildung auf dem Bild führt.
Indem beide Träger mit dem definitiven Verhältnis kombiniert werden, kann Toner 5 der dünnen Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze zurückgewonnen werden, während richtig geladener Toner 5 wieder auf die Entwicklungswalze 2 aufgebracht wird. Der Toner 5 wird auf 5-20 µC/g gesteuert, um ein Verstreuen von Toner und Schleierbildung auf dem Bild zu verhindern; weiterhin wird das latente Bild mit einem niedrigen Potential entwickelt, um die Entstehung einer Hysterese auf der Entwicklungswalze zu verhindern; somit kann eine Bildgebungsvorrichtung mit einer guten Tonerrückgewinnbarkeit bereitgestellt werden.
Indem das Oberflächenpotential (geladenes Potential) des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körpers (lichtempfindlichen Körpers) 3 auf 250 Volt oder darunter und 100 Volt oder darunter nach der Belichtung gesetzt wird, kann man, wenn das an die Entwicklungswalze angelegte Potential niedrig gehalten wird, eine ausreichende Bildtiefe erhalten. Ein positiv geladener organischer lichtempfindlicher Körper (OPC) ist bisher als ein ein elektrostatisches latentes Bild tragender Körper (lichtempfindlicher Körper) 3 bekannt, der in einer Bildgebungsvorrichtung verwendet wird. Falls der organische lichtempfindliche Körper (OPC) als ein ein elektrostatisches latentes Bild tragender Körper (lichtempfindlicher Körper) 3 verwendet wird, ist es wichtig, die Dicke der lichtempfindlichen Schicht auf 25 Mikrometer oder darüber zu setzen und zum Reduzieren eines Restpotentials auf 100 Volt oder darunter die zugesetzte Menge an Ladungserzeugungsmaterial zu vergrößern. Insbesondere ist ein organischer lichtempfindlicher Körper mit einer einschichtigen Struktur vorteilhaft, da der lichtempfindlichen Schicht Ladungserzeugungsmaterial hinzugefügt werden kann.
Dennoch besteht ein Problem dahingehend, daß der lichtempfindliche OPC-Körper an der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht weich ist, so daß sie durch die Rakel leicht verkratzt wird. Dementsprechend wird in jüngster Zeit ein lichtempfindlicher a-Si-Körper mit einer mehr als 25 Mikrometer dicken lichtempfindlichen Schicht verwendet, da die Haltbarkeits- und Funktionsaufrechterhaltungscharakteristiken (wartungsfrei) im Vergleich mit dem lichtempfindlichen OPC-Körper ausgezeichnet sind. Da ein lichtempfindlicher a-Si-Körper durch ein Glühentladungszerlegungsverfahren zu einem Film wird, ist es angesichts der Wirtschaftlichkeit aufgrund einer langen Prozeßzeit und hohen Produktionskosten nachteilig, wenn die lichtempfindliche Schicht dick ist. Folglich hat der Anmelder der vorliegenden Erfindung in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 1995-175276 einen lichtempfindlichen a-Si-Körper mit einer weniger als 25 Mikrometer dicken lichtempfindlichen Schicht offenbart.
Falls ein lichtempfindlicher a-Si-Körper als das lichtempfindliche Material des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körpers (lichtempfindlichen Körpers) 3 verwendet wird, sinkt die Durchschlagsfestigkeit, obwohl das Oberflächenpotential nach der Belichtung charakteristisch bei unter 10 Volt sehr niedrig ist, aufgrund der Reduzierung des Sättigungsladungspotentials ab, falls der Film zu dünn wird. Mittlerweile wird die Oberflächenladungsdichte auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) 3 bei der Bildgebung verbessert, was wahrscheinlich die Entwicklungsfähigkeit verbessert. Diese Charakteristiken sind im Fall einer Dicke von unter 25 Mikrometern, besonders bevorzugt unter 20 Mikrometern, besonders offensichtlich, falls ein lichtempfindlicher a-Si-Körper mit einer hohen Dielektrizitätskonstante von etwa 10 verwendet wird.
Wenn jedoch die Dicke der lichtempfindlichen Schicht 42 unter 10 Mikrometer absinkt, wird das Einstellen des Potentials an dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (dem lichtempfindlichen Körper) 3 erschwert. Dadurch treten leicht sogenannte schwarze Punkte und Schleierbildung auf. Falls die Dicke der lichtempfindlichen Schicht 42 auf unter 10 Mikrometer reduziert wird, sinkt das Sättigungsladungspotential, und es ist im allgemeinen unmöglich, das erforderliche Ladungspotential sicherzustellen. Wenn jedoch die Dicke der lichtempfindlichen Schicht 25 Mikrometer übersteigt, ist es schwierig, ein Niedrigpotentialphänomen auszuüben, so daß leicht Ozon entsteht, oder die Produktionszeit der lichtempfindlichen Schicht wird verlängert, was im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit nachteilig ist. Weil die Zeit, über die hinweg ein in der Ladungserzeugungsschicht der lichtempfindlichen Schicht 42 entstandenes positives Loch sich zur Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht bewegt, verlängert ist, wird außerdem das Einstellen des Potentials des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körpers (des lichtempfindlichen Körpers) 3 erschwert, was zu dem Problem der Schleierbildung oder der Abnahme der Bildtiefe führt. Die Dicke der lichtempfindlichen Schicht 42 auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 wird bevorzugt auf den Bereich 11-25 Mikrometer und besonders bevorzugt auf den Bereich 12-18 Mikrometer eingestellt.
Weiterhin liegt als ein besonders bevorzugter Zustand der lichtempfindlichen Schicht die Dicke der Oberflächenschutzschicht 43 bevorzugt über 3 Mikrometer und unter 5 Mikrometer. Das heißt, falls die Dicke der Oberflächenschutzschicht 43 unter 0,3 Mikrometer liegt, sinken im allgemeinen die Charakteristiken wie etwa Sättigungsladungspotential, Abriebfestigkeit und Umwelthaltbarkeit der lichtempfindlichen Schicht 42. Falls dagegen die Dicke der Oberflächenschutzschicht 43 über 5 Mikrometer beträgt, bewirkt sie eine Bildverschlechterung und wird wegen der verlängerten Produktionszeit unprofitabel. Somit wird es besonders bevorzugt, wenn angesichts der ausgezeichneten Abwägung von Produktionszeit und Sättigungsladungspotential der lichtempfindlichen Schicht 42 die Dicke der Oberflächenschutzschicht 42 im Bereich 0,3-3 Mikrometer liegt.
Obwohl ein aus der lichtempfindlichen Schicht bestehendes Material nicht notwendigerweise eingeschränkt ist, solange es sich dabei um amorphes Silizium handelt, können als bevorzugte Materialien anorganische Materialien wie a-Si, a-SiC, a-SiO und a-SiON angeführt werden. Hinsichtlich der Oberflächenschutzschicht 43 weist a-Si einen besonders hohen spezifischen Widerstand auf und ergibt ein ausgezeichnetes Sättigungsladungspotential, eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit und Umweltbeständigkeit, so daß es sich für die vorliegende Ansführungsform eignet. Es wird ein a-SiC mit einem spezifischen Verhältnis Si zu C bevorzugt; a-Si_(1-X)C_x(0,3≤X≤1,0) kann als ein derartiger a-SiC angeführt werden, und besonders bevorzugt a-Si_(1-X)C_x(0,5≤X≤0,95). Der Grund dafür besteht darin, daß a-SiC einen besonders hohen spezifischen Widerstand im Bereich 10¹⁰ -10¹¹ Ωm aufweist und ein exzellentes Sättigungsladungspotential, eine exzellente Abriebfestigkeit und Umweltbeständigkeit (Feuchtigkeitsbeständigkeit) ergibt.
Was die Vorspannung zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 angeht, beträgt das Potential der Vorspannung V_dc2, obwohl es durch eine Gleichvorstromquelle 7a V_dc1 und Wechselvorstromquelle 7b bestimmt ist, bevorzugt unter 500 Volt. Wenn von der Gleichvorstromquelle 7a V_dc1 über 150 Volt angelegt werden, wird es schwierig, Toner durch die Magnetbürste zurückzugewinnen, da die elektrostatische Kraft des an der Entwicklungswalze 2 haftenden Toners vergrößert ist. Durch Anlegen des elektrischen Wechselstromfelds wird das Bild auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) präzise entwickelt und Resttoner auf der Entwicklungswalze wird leicht zurückgewonnen.
Fig. 3 zeigt den Bereich des angebrachten entwickelnden Gleichvorstrompotentials 7a V_dc1 und 8 V_dc2, das bei der Entwicklungseinheit der vorliegenden Ausführungsform zu keinem sich entwickelnden Geisterbild oder zu einer Schleierbildung führt. Die horizontale Achse bezeichnet die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1|; die vertikale Achse bezeichnet das Vorspannungspotential V_dc1. Wie in Fig. 3 gezeigt, erscheint ein Geisterbild, wenn das Vorspannungspotential V_dc1 über 150 Volt liegt, und ein Geisterbild erscheint auch, wenn das Vorspannungspotential V_dc1 unter 100 Volt liegt. Falls das Gleichvorstrompotential 7a V_dc1 der Entwicklungswalze unter 150 Volt liegt und die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| zwischen dem Gleichvorstrompotential 8 V_dc2 der Magnetwalze 1 und dem Gleichvorstrompotential 7a V_dc1 der Entwicklungswalze 2 im Bereich 100-350 Volt liegt, kann man somit eine hohe Bildqualität erhalten. Was die Wechselvorstromquelle 7b (AC-Vorspannung) anbetrifft, ist es bevorzugt, die Spitze-Spitze-Spannung V_p-p auf einen Bereich von 500-2000 Volt und die Frequenz auf einen Bereich von 1-3 kHz einzustellen.
Indem die entwickelnde Vorspannung niedrig eingestellt wird, wird somit der Isolationsdurchschlag eines a-Si-Dünnfilms auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 verhindert und gleichzeitig wird die Überladung des Toners vermieden, wodurch die Hysterese der Entwicklung effektiv unterdrückt wird. Die dünne Tonerschicht 6 von 10-100 Mikrometern, besonders bevorzugt 30-70 Mikrometern, wird auf der Entwicklungswalze ausgebildet, der Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 liegt im Bereich 150-400 Mikrometer, besonders bevorzugt im Bereich 200-300 Mikrometer, und das elektrische Gleichstrom- und Wechselstromfeld bewirkt, daß Toner zu dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 hinüberspringt, damit man ein klares Bild erhalten kann.
Der Spalt zwischen der Rakel 9 und der Magnetwalze 2 beträgt 0,3-1,5 mm, und der Spalt zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 beträgt ebenfalls etwa 0,3-1,5 mm. Durch diese Art von Anordnung ist die dünne Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze auf eine Dicke von 10-100 Mikrometer, besonders bevorzugt auf eine Dicke von 30-70 Mikrometer eingestellt. Die Dicke entspricht dem Wert von 5 bis 10 Tonerschichten bei einem mittleren Durchmesser des Toners von 5 von 7 Mikrometern. Der Spalt zwischen der Entwicklungswalze und dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 beträgt 150-400 Mikrometer, besonders bevorzugt 200-300 Mikrometer. Wenn er schmaler ist als 150 Mikrometer, dann kommt es zur Schleierbildung, falls er breiter als 400 Mikrometer ist, ist es schwierig zu bewirken, daß der Toner 5 auf den ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 hinüberspringt, damit man ausreichend Bildtiefe erhält, und dies wird der Grund für das Erzeugen einer selektiven Entwicklung.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn mehrere Bilder der Prozeßeinheiten nacheinander ausgebildet werden in einem Nichtbildgebungsintervall, d. h. einem Zeitintervall von dem Zeitpunkt der Entwicklung eines Bildes bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die nachfolgende Entwicklung beginnt oder bevor eine Bildgebung beginnt, ein ausgeglichener Potentialzustand zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze erzeugt, während sich die beiden Walzen drehen, damit man den Resttoner der dünnen Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2 durch die Magnetbürste 10 in dem Zustand davon zurückgewinnen kann.
Das Nichtbildgebungsintervall kann beispielsweise auf der Basis der der Belichtungseinrichtung 57 zugeführten Druckbilddaten oder dem Vorderende oder Hinterende des Aufzeichnungsmediums in der Blattzufuhrkassette 53 erfaßt werden.
Der ein elektrostatisches latentes Bild tragende Körper (lichtempfindliche Körper) 3 wurde aus a-Si mit einer Schichtdicke von 15 Mikrometern hergestellt, und das Oberflächenpotential von 230 Volt wurde an den Körper angelegt. An die Entwicklungswalze 2 wurde der Gleichvorstrom 7a V_dc1 von 50 Volt plus dem Wechselvorstrom von 1,1 kV bei Spitze-Spitze-Potential (V_p-p) und der Frequenz von 3,0 kHz angelegt. Der Gleichvorstrom 8 (V_dc2) von 200 Volt wurde an die Magnetwalze angelegt. Es wurde ein ausgeglichener Potentialzustand erzeugt, indem man sowohl das Oberflächenpotential der Entwicklungswalze (d. h. den Gleichvorstrom 7a (V_dc1)) und das Oberflächenpotential der Magnetwalze (d. h. den Gleichvorstrom 8 (V_dc2)) im Nichtbildgebungsintervall auf Null brachte. Durch Ausbildung eines Satzes von Bildern eines Bildmusters, die so angeordnet waren, daß ein aus einem rechteckigen massiven Schwarz bestehendes massives Bild und ein Halbtonbild, das breiter war als das massive Bild, nacheinander entwickelt wurden, wurde abgeschätzt, ob ein Geisterbild eine schwarzen massiven Bilds erschien oder nicht. Die Bildtiefe des Halbtonbilds betrug 25% der des massiven Bilds, so daß ein Geisterbild leichter erschien.
Als Vergleichsbeispiele wurden Tests unter der Bedingung durchgeführt, daß das Oberflächenpotential der Magnetwalze selbst im Nichtbildgebungsintervall nicht gleich dem der Entwicklungswalze war. Bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurde eine Vorspannung wie im Bildgebungsintervall im gleichen Ausmaß im Nichtbildgebungsintervall angewendet, d. h., der Gleichvorstrom 7a V_dc1 von 50 Volt plus dem Wechselvorstrom 7b von 1,1 kV beim Spitze-Spitze-Potential V_p-p und einer Frequenz von 3,0 kHz wurde an die Entwicklungswalze 2 angelegt, und der Gleichvorstrom 8 V_dc2 von 200 Volt wurde an die Magnetwalze angelegt. Im Vergleichsbeispiel 2 wurde die Vorspannung an der Entwicklungswalze 2 gegen die an der Magnetwalze 1 im Nichtbildgebungsintervall ausgetauscht, d. h. der Gleichvorstrom 7a V_dc1 von 200 Volt ohne den Wechselvorstrom 7b wurde an die Entwicklungswalze 2 angelegt, und der Gleichvorstrom 8 V_dc2 von 50 Volt wurde an die Magnetwalze angelegt. Es wurden Versuche durchgeführt und die Beobachtungsergebnisse wurden hinsichtlich der Bildtiefe, des Geisterbilds und der Schleierbildung von 3 Punkten aufeinanderfolgender Drucke gesammelt, d. h. beim Anfangszustand, nach dem Druck von 100 Blättern und nach dem Druck von 1000 Blättern. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
In Tabelle 1 bezeichnet ○ in der Tiefenspalte, daß ein ausgebildetes Bild kein verkratztes Muster aufwies, Δ in der Tiefenspalte bezeichnet, daß ein ausgebildetes Bild wenig verkratzte Muster aufwies. ○ in der Geisterbild- und Schleierspalte bezeichnet, daß ein Halbtonbild keine Geisterbilder oder kein Schleierbild aufwies, wie in Fig. 4(a) gezeigt, wenn ein in Fig. 4 gezeigtes Bildmuster gedruckt wurde. ▵ in der Geisterbild- und Schleierspalte bezeichnet, daß ein Halbtonbild etwas Geisterbild oder Schleier aufwies, wie in Fig. 4 (b) gezeigt. X in der Geisterbild- und Schleierspalte bezeichnet, daß in dem Halbtonbild klar ein Geisterbild oder eine Schleierbildung zu beobachten war.
Es versteht sich aus Tabelle 1, daß in dem Beispiel in jedem Zustand des Anfangszustands, nach dem Druck von 100 Blättern und nach dem Druck von 1000 Blättern ausgezeichnete Bilder ausgebildet wurden, die kein verkratztes Muster, kein Geisterbild oder keine Schleierbildung aufwiesen. Im Vergleich zum Beispiel hatte sich, da die gleiche Vorspannung wie im Bildgebungsintervall im Nichtbildgebungsintervall im Vergleichsbeispiel 1 angelegt wurde, allmählich ein Geisterbild angesammelt und konnte am Punkt nach dem Druck von 100 Blättern etwas beobachtet werden und schließlich an dem Punkt nach dem Druck von 1000 Blättern klar beobachtet werden. Obwohl die Erzeugung des Geisterbilds verhindert wurde, da die Vorspannung an der Entwicklungswalze 2 gegen die auf der Magnetwalze 1 im Nichtbildgebungsintervall ausgetauscht wurde, variierte im Vergleichsbeispiel 2 die Tonerladung, und es wurden verschleierte Bilder erzeugt, die am Punkt nach dem Druck von 100 Blättern etwas und nach dem Druck von 1000 Blättern offensichtlich erkannt wurden. Als Ergebnis von Tabelle 1 kann man verstehen, daß ein klares Bild ausgebildet werden kann und gleichzeitig durch Herstellen eines ausgeglichenen Potentialzustands im Nichtbildgebungsintervall die Erzeugung von Schleier und Geisterbildern verhindert wird.
Die obige Ausführungsform erläutert das Beispiel eines ausgeglichenen Potentialzustands im Nichtbildgebungsintervall bei der aufeinanderfolgenden Ausbildung mehrerer Bilder. Der Fall läßt sich auch auf einen ausgeglichenen Potentialzustand im Nichtbildgebungsintervall vor dem Beginn der Bildgebung anwenden. Obwohl das ausgeglichene Potential der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 auf Null gesetzt war, kann es auch gelten, daß ihre Oberflächenpotentiale einander gleich sind, z. B. das Potential beider Walzen beträgt 50 Volt. Durch das Steuern der Oberflächenpotentiale der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 kann auch der ausgeglichene Potentialzustand aktualisiert werden. Weiterhin muß der ausgeglichene Potentialzustand nicht über die ganze Spanne des Nichtbildgebungsintervalls bestehen, sondern es kann auch gelten, daß ein ausgeglichener Potentialzustand für einen Teil des Nichtbildgebungsintervalls aktualisisert wird.
Die Tonerentwicklungsmenge variiert aufgrund zunehmender Ladung des Toners im Fall des aufeinanderfolgenden Druckens von Bildern mit einem extrem niedrigen Bedruckverhältnis oder im Fall des Druckens von Bildern mit nur einer spezifischen Farbe. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird verschlechterter Toner ausgestoßen, bevor sich das Bild verschlechtert, damit man zu allen Zeiten ein stabiles Farbbild erhält.
Das heißt, die Manuskriptdichte auf jedem Bild wird ausgewertet, indem Bilddaten als Punktzahl durch eine nicht gezeigte CPU der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung gemessen werden, und wenn die mittlere Manuskriptdichte A der Manuskriptdichte a1, a2, a3, . . . jedes gemessenen Blatts unter 3% liegt, wird der Bildgebungsprozeß unterbrochen, um einen Nichtbildgebungszustand herbeizuführen, und es wird ein Auffrischprozeß durchgeführt, der ein elektrisches Wechselstromfeld an die Entwicklungswalze 2 anlegt, um zu bewirken, daß Toner auf der Entwicklungswalze 2 auf die Seite des lichtempfindlichen Körpers 3 springt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde zwar der Fall erläutert, bei dem der Bildgebungsprozeß sofort unterbrochen wurde, doch kann ein Auffrischungsprozeß nach einem späteren Druck durchgeführt werden.
Eine Oberfläche der Entwicklungswalze 2 wird durch Bestrahlen unbestimmt oder bestimmt geformter Teilchen behandelt. Das elektrische Wechselstromfeld ist ein Potential aus Gleichstromspannung plus einer Wechselstromkomponente mit einer Rechteckwelle, einer Sägezahnwelle oder einer sinusförmigen Welle. Die Bildbedruckdichte wird durch jeden Druck berechnet, oder ein mittleres Bedruckverhältnis eines bestimmten Drucks von Blättern (z. B. 1-500 Blätter) wird berechnet. Toner wird dadurch verbraucht, daß veranlaßt wird, daß Toner von der Entwicklungswalze entsprechend der Bedruckdichte zum Zeitpunkt, wenn das Bild nicht auf dem lichtempfindlichen Körper ausgebildet wird (d. h. Nichtbildgebungsintervall), springt oder nachdem der lichtempfindliche Körper und die Entwicklungswalze aufgehört haben sich zu drehen. Durch den Auffrischprozeß an dem lichtempfindlichen Körper 3 im Nichtbildgebungsintervall haftender Toner wird im Fall der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, die keinen in Fig. 5 gezeigten Zwischenübertragungskörper verwendet, vom licht empfindlichen Körper 3 auf das Aufzeichnungsmedium ausgeworfen und im Fall der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung, die einen in Fig. 6 gezeigten Zwischenübertragungskörper verwendet, auf den Zwischenübertragungskörper 60 ausgeworfen.
Somit wird der Wechselvorstrom so gesteuert, daß Toner verbraucht wird, wenn sich der lichtempfindliche Körper 3 und die Entwicklungswalze 2 im Betriebszustand befinden, nachdem das mittlere Bedruckverhältnis berechnet ist. Und es wurde experimentell beobachtet, daß es ohne weiteres zur Toneraufladung kam, wenn das mittlere Bedruckverhältnis 3% oder weniger betrug. Wenn das mittlere Bedruckerverhältnis abnimmt, steigt die Resttonermenge der Entwicklungswalze. Somit ist es notwendig, die Tonermenge zu vergrößern, die zu der lichtempfindlichen Körpertrommel springt, indem die Entwicklungswalze mehrere Umläufe gedreht und die Anlegungszeit des Wechselvorstroms verlängert wird, um den Resttoner abzureißen. Es ist wünschenswert, mehrere Arten von Auffrischmoden bereitzustellen, um mit allen Zuständen fertig werden zu können (wie etwa Umweltbedingungen), obwohl die Tonerverbrauchsmenge im Nichtbildgebungsintervall mindestens 3% der im Manuskriptdruckintervall beträgt. Beim Auffrischprozeß ist der effektive Wert des elektrischen Wechselstromfelds für das Auffrischen größer als der des Bildgebungsintervalls, damit leicht Toner verbraucht wird.
Im Fall des obenerwähnten Auffrischprozesses wird auf den Zwischenübertragungskörper 60 übertragener Toner durch ein Entwicklungsmengenerfassungsmittel 64 erfaßt, d. h., daß eine bestimmte Menge jeder Farbe entwickelt ist, und ein Tonerverschlechterungszustand kann gleichzeitig durch Messen der Entwicklungsmenge an zwangsmäßig verbrauchtem Toner erfaßt werden. Wenn zum Auffrischen Toner auf den Zwischenübertragungskörper 60 übertragen wird, wird Toner derart übertragen, daß sich Farben an der Stelle des Zwischenübertragungskörpers anhäufen, wo ein Aufzeichnungsblatt nicht kontaktiert, damit die Auffrischung in dem Fall schnell durchgeführt wird, wenn mehrere Prozeßeinheiten vorliegen, die die vorgeschriebene Entwicklungsmenge nicht zufriedenstellen.
Die Tonerentwicklungsmenge variiert aufgrund des Anstiegs der Tonerladung im Fall des Nacheinanderbedruckens von Bildern mit einem extrem niedrigen Bedruckverhältnis oder im Fall des Druckens von Bildern mit nur einer spezifischen Farbe, wie oben erwähnt. Wenn Toner durch elektrostatische Kraft gut an der Oberfläche des Trägers 4 haftet, wenn die Tonerladung (im weiteren als Q/M bezeichnet) zunimmt, sinkt der Ausgabewert der Permeabilität des Entwicklermaterials durch einen in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 2000-112220 und JP 2000-112221 ausführlich offengelegten Tonerkonzentrationssensor (T/C-Sensor), und die Permeabilität nimmt zu, da Toner allgemein abgeblättert wird und von der Oberfläche des Trägers wegtreibt, wenn Q/M abnimmt.
Ein in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung JP 2000-112220 und JP 2000-122221 offenbarter Permeabilitätssensor zum Messen der Tonerkonzentration ist unter einem Schneckenrührer angeordnet, der eine Schraube aufweist, die an einer Drehwelle fixiert ist, die drehbar in einem Entwicklermaterialbehälter gestützt wird, oder unter einem Rührer (einem Rührer von der Art mit einfacher harmonischer Bewegung) mit mehreren Lamellen, die in der axialen Richtung parallel geneigt und an einer ähnlichen Drehwelle fixiert sind.
Da das Entwicklermaterial an dem Permeabilitätssensor bei Drehen des Rührers variiert, pulsiert die Ausgangsspannung des T/C-Sensors wie in Fig. 7 70 gezeigt. Mit steigender Q/M des Toners haftet der Toner wie oben erwähnt durch elektrostatische Kraft gut an der Oberfläche des Trägers 4, so daß die vom Permeabilitätssensor erfaßte Permeabilität abnimmt. Die Permeabilität nimmt zu, wie in Fig. 7 72 gezeigt, da Toner von der Oberfläche des Trägers abgeblättert wird und leicht treibt, wenn Q/M abnimmt.
Wie oben erwähnt nimmt bei einer hybriden Entwicklung, da Tonervorspannung weiterhin unter gleichzeitigem Geriebenwerden durch die Magnetbürste 10 angelegt wird, dennoch die Toner-Q/M der dünnen Tonerschicht auf der Entwicklungwalze im allgemeinen zu. Tonernachfüllung erfolgt, wenn die Tonerkonzentration bei zunehmendem Wert des Tonerkonzentrationssensors abnimmt. Es existiert jedoch ein Fall, bei dem Toner nicht nachgefüllt wird, da die Tonerkonzentration (T/C) höher eingeschätzt wird als der tatsächliche Wert wegen des niedrig angezeigten Werts der Permeabilität bei Anstieg der Toner-Q/M trotz des fortgesetzten Verbrauchs von Toner durch das Drucken.
Dementsprechend wurde bei der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben eine Bedruckrate abgelesen, indem durch eine nicht gezeigte CPU der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung eine Punktzahl gemessen und die verbrauchte Tonermenge durch Berechnung geschätzt wurde. Wenn der Schätzwert unter der eigentlichen Tonerkonzentration lag, wurde der Auffrischprozeß ausgeführt, um Toner auszuwerfen.
ΔT ist wie in der folgenden Gleichung definiert, wobei T_ave (was durch Erhöhen von Q/M zunimmt) ein mittlerer Wert von Ausgangswerten von Mischerintervallen und T_ini ein Anfangswert ist,

ΔT = T_ini- T_ave (1)
Der verbrauchte Toner D zur Gesamtträgermenge im Entwicklermaterial wird wie folgt ausgedrückt, wobei C der Schätzwert des verbrauchten Toners bei einer vorgeschriebenen Anzahl von Blättern durch Berechnung mit gemessenen Punkten ist,

D = C/(Gesamtträgermenge im Entwicklermaterial) × 100(%) (2)

wobei D > 1(%), und falls

ΔT ≥ 0,2 V (i)

ein an die Entwicklungswalze 2 angelegtes Potential gleich dem an die Magnetwalze 1 angelegten Potential, und ein Modus wird gesetzt, um Toner aktiv auf den Zwischenübertragungskörper auszuwerfen, beispielsweise durch Entwickeln eines massiven Bilds auf dem lichtempfindlichen Körper; und im Fall

0 V < ΔT < 0,2 V (ii)

wird ein Modus gesetzt, um wenig Toner auszuwerfen, beispielsweise durch Entwickeln eines Halbtonbilds oder eines Linienbilds auf dem lichtempfindlichen Körper; und im Fall

ΔT ≤ 0 V (iii)

wird ein Modus gesetzt, um den Tonerbehälter auszutauschen, wenn sich Toner verschlechtert hat.
Bei dieser Steuerung werden von der nicht gezeigten CPU in der tandemartigen Bildgebungsvorrichtung eine Reihe von Punkten gezählt, wenn sich ein Tonernachfüllmotor nicht mehr dreht; wenn sich der Tonernachfüllmotor dreht, um Toner nachzufüllen, erfaßte der Tonerkonzentrationssensor (der Permeabilitätssensor) das Nachfüllen, um den Wert von T_ini, C und D zurückzusetzen und selbiges danach zu wiederholen.
Indem die Toner-Q/M auf diese Weise gesteuert wird, wurde bei der Q/M-Änderung eine bemerkenswerte Differenz beobachtet. Somit, wie in Fig. 8 gezeigt, ist 80 eine Tonerladungs-(Q/M)-Änderung mit einer Steuerung wie oben beschrieben und 81 eine Tonerladungs-(Q/M)- Änderung ohne Steuerung, wobei die x-Achse die Anzahl der Blätter und die y-Achse die Toner-Q/M(µC/g) bezeichnet. Infolgedessen fällt die Tonerladung (Q/M) offensichtlich in einen schmalen Bereich, obwohl die Tonerladung (Q/M) ohne Steuerung zunimmt. Da die auf der Magnetbürste ausgebildete Magnetbürste den ganzen Toner auf der Entwicklungswalze durch Ausgleichen des Potentials beider Walzen zurückgewinnt, während sich die Entwicklungswalze und die Magnetwalze im Nichtbildgebungsintervall oder vor dem Beginn der Ausbildung von Bildern drehen, um die sich entwickelnde Hysterese auf der Entwicklungswalze zu löschen und die Erzeugung von Geisterbildern und Schleiern zu verhindern, wird somit gemäß der vorliegenden Ausführungsform geladener Toner ordnungsgemäß der Entwicklungswalze zugeführt, eine stabile Bildqualität über eine lange Zeit kann erhalten werden, und die Prozeßeinheit kann außerdem kompakt konstruiert werden, so daß die Tandembildgebungsvorrichtung selbst einen kompakten Aufbau haben kann.
Wenn Bilder mit extrem niedriger Bedruckrate nacheinander gedruckt werden, oder Bilder mit nur einer eingeschränkten Farbe gedruckt werden, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform weiterhin der Ausfall verhindert, daß das Tonernachfüllen anhält, weil der Tonerververbrauch größer als der eigentliche Wert eingeschätzt wurde, und zwar aufgrund des von dem Tonerkonzentrationssensor (T/C-Sensor) erfaßten abnehmenden Permeabilitätsausgabewerts, wenn Toner aufgrund der zunehmenden Tonerladung (Q/M) gut an der Oberfläche des Trägers haftet, und zwar verhindert, damit eine stabile Bildqualität erhalten und die Prozeßeinheit kompakt konstruiert werden kann, wodurch die Tandembildgebungsvorrichtung selbst kompakt aufgebaut werden kann.
Wenngleich ausgeworfene Tonermenge immer gefunden werden kann, kann diese Steuerung weiterhin gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einer kurzen Zeit vorgenommen werden, auch wenn Toner aus mehreren Prozeßeinheiten ausgeworfen wird.
Gemäß einer derartigen Ausführungsform wird die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgender Entwicklung verhindert, ohne daß die Entwicklungseinheit komplizierter wird. Richtig geladener Toner wird der Entwicklungswalze zugeführt, wodurch man für eine lange Zeit eine stabile Bildqualität erhält, während eine kompakte Prozeßeinheit konstruiert werden kann. Obwohl Bilder mit extrem geringer Bedruckrate nacheinander gedruckt oder Bilder mit nur beschränkter Farbe gedruckt werden, wird eine Schwankung der Tonermenge aufgrund einer zunehmenden Ladung des Entwicklermaterials verhindert und verschlechterter Toner wird vor einer Bildänderung aus der Prozeßeinheit ausgeworfen, wodurch man immer stabile Farbbilder erhalten kann.
Fig. 3 zeigt den Bereich des Gleichvorstrompotentials 7a V_dc1 der Entwicklungswalze 2 und des Gleichvorstrompotentials 8 V_dc2 der Magnetwalze, woraus sich eine ausgezeichnete Bedingung ergibt, bei der keine sich entwickelnden Geisterbilder und keine Schleierbildung erscheint. Die horizontale Achse bezeichnet eine Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1|, die vertikale Achse bezeichnet ein Vorspannungspotential V_dc1 der Entwicklungswalze. Wie aus Fig. 3 zu verstehen ist, erscheinen Geisterbilder, wenn das Vorspannungspotential V_dc1 über 180 V liegt und wenn die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| unter 100 V liegt. Wenn die Potentialdifferenz über 350 V liegt, dann wird außerdem Toner verstreut, und es kommt zu Schleierbildung. Es hat sich herausgestellt, daß qualitativ hochwertige Bilder erhalten werden können, solange die Potentiale in den folgenden Bereich fallen. Das heißt, das Gleichvorstrompotential 7a V_dc1 liegt unter 180 V; die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| des Gleichvorstrompotentials 8 V_dc2 der Magnetwalze 1 und das Gleichvorstrompotential 7a V_dc1 der Entwicklungswalze 2 liegt im Bereich von 100-350 V. Was das Potential der an die Entwicklungswalze 2 angelegten Wechselvorstromquelle 7b betrifft, so ist es bevorzugt, ein Potential mit einer Rechteckwelle mit einer Spitze-Spitze- Spannung (V_p-p) von 500-2000 V, einer Frequenz von 2-4 kHz und einem positiven oder negativen Tastverhältnis von unter 45% für positiv bzw. negativ geladenen Toner anzulegen. Durch das tiefe Einstellen der Entwicklungsvorspannung wird somit ein Hochspannungsdurchbruch an einem a-Si-Dünnfilm auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 effektiv unterdrückt, und gleichzeitig wird die übermäßige Ladung des Toners 5 und eine Hysterese der Entwicklung verhindert.
Ein zweikomponentiges Entwicklermaterial bildet die Magnetbürste 10 auf der Magnetwalze 1, bestehend aus Träger 4 und Toner 5, der durch Rühren geladen wird. Der Träger 4 besteht aus Ferritteilchen, deren Oberfläche mit einem ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Polyethylen beschichtet und mit einem den spezifischen Widerstand einstellenden Mittel behandelt ist, so daß sie eine starke Oberflächeneigenschaft aufweisen, die mit dem Problem wie etwa der Tonerhaftung und dem Lagenablösen fertig wird, wodurch sich Beschichtungsmaterial nicht ablöst, bis ein Entwickler das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat. Allgemein gesprochen ändert sich die Ladungseigenschaft des Toners, falls mehr als 20% des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche des oberflächenbeschichteten Trägers sich ablöst. Im Fall des Entwicklungsverfahrens der vorliegenden Ausführungsform wird eine Bildverunreinigung aufgrund einer Verstreuung von nicht ausreichend geladenem Toner oder eine Verschlechterung der Entwicklungseigenschaft beobachtet, und eine sogenannte selektive Entwicklung wird erzeugt. Es ist deshalb wichtig, die Haltbarkeit des Trägers sicherzustellen. Wie oben erwähnt wird der Träger verwendet, dessen Oberflächenwiderstand dadurch eingestellt wird, daß auf die Oberfläche des Ferrits ein ein hohes Molekulargewicht aufweisendes Polyethylen aufgebracht wird, das mit dem Verfahren zur Herstellung eines für die ganze Lebensdauer des Entwicklers dauerhaft beschichteten Polymers polymerisiert wird.
Bei einer derartig aufgebauten Entwicklungsvorrichtung der Bildgebungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein aus Toner 5 und Träger 4 bestehendes Zweikomponentenentwicklermaterial von einem nicht gezeigten Entwicklermaterialbehälter der Magnetwalze 1 zugeführt. Das Entwicklermaterial lädt den Toner 5 durch Rühren positiv auf und bildet eine Magnetbürste 10, deren Schichtdicke durch die Rakel 9 eingeschränkt wird. Der geladene Toner 5 wird mit der Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc2| zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 übertragen, um auf der Entwicklungswalze 2 eine dünne Tonerschicht 6 auszubilden. Toner der dünnen Tonerschicht 6 springt hinüber, um das elektrostatische latente Bild auf dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 zu entwickeln, wobei die Vorspannung des Gleichvorstroms 7a V_dc1 plus Wechselvorstrom 7b mit Rechteckwellen zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) angelegt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zwischen zwei Walzen ein ausgeglichener Potentialzustand erzeugt, indem die Entwicklungswalze 2 und die Magnetwalze 1 in einem Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, wie etwa in einem Intervall vor oder nach der Ausbildung eines Bilds, und ein elektrisches Wechselstromfeld mit Rechteckwelle wird erzeugt. Auf der Entwicklungswalze nach der Entwicklung zurückgebliebener Toner der dünnen Tonerschicht 6 wird mit der Magnetbürste und dem Wechselvorstrom durch Kontaktieren der Magnetbürste 10 auf der Magnetwalze 1 mit der dünnen Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 2 ersetzt. Somit erfolgen Tonerrückgewinnung und -ersatz leicht mit dem Bürsteneffekt, der durch die Differenz der Drehzahlen beider Walzen ohne Verbreiterung oder Variieren einer Ladungsverteilung von Toner und ohne eine spezielle Einrichtung wie etwa eine Rakel erhalten wird.
Ein Nichtbildgebungsintervall enthält beispielsweise ein Intervall des Anlaufens der Vorrichtung, wenn die Entwicklungswalze nicht entwickelt, abgesehen von den obenerwähnten Intervallen. Ein Nichtbildgebungsintervall kann erfaßt werden auf der Basis gedruckter Bilddaten, die zu einer Anordnungseinrichtung übermittelt werden, die ein Bild an dem ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 anordnet oder durch das Vorderende oder Hinterende eines Aufzeichnungsmediums in der Aufzeichnungsmedien enthaltenden Blattvorratskassette. Weiterhin in der vorliegenden Ausführungsform wird die Länge zwischen Aufzeichnungsmedien länger gesteuert als die Prozeßumfangslänge auf der Entwicklungswalze 2 zum Ersetzen des ganzen Toners auf der Entwicklungswalze 2 in dem Nichtbildgebungsintervall wie etwa einem Intervall zwischen Aufzeichnungsmedien bei aufeinanderfolgender Bildgebung. Weiter bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Drehzahl der Magnetwalze 1 mindestens so schnell wie die Drehzahl der Entwicklungswalze 2.
Toner auf der Entwicklungswalze 2 wird wie oben beschrieben zurückgewonnen und ersetzt. Falls Toner nicht ausreichend ersetzt worden ist, wie in Fig. 4 (b) gezeigt, kann der dem massiven Bild 13 entsprechende Teil bei der nächsten Entwicklung des ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körpers nicht entwickelt werden, was auf einem Halbtonbild 16 zur Erzeugung eines Geisterbilds 44 führt. Falls das rechteckige massive schwarze Bild 13 und das Halbtonbild 16, das breiter ist als das massive Bild, so angeordnet sind, daß beide Bilder nacheinander entwickelt werden, wie in Fig. 4(b) gezeigt, bleibt der dem massiven Bild entsprechende Teil, der zuvor entwickelt worden ist, das heißt, das Geisterbild 14A, zurück.
In der auf diese Weise konstruierten Prozeßeinheit der vorliegenden Ausführungsform, wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden die mit der Testvorrichtung einer 12-Blätter- Vorrichtung ausgebildeten Bilder beobachtet und mit verschiedenen Vorspannungen im Nichtbildgebungsintervall eines Intervalls zwischen den Aufzeichnungsmedien durch Variieren eines Oberflächenpotentials (d. h. einem Gleichvorstrom 7a V_dc1) und einer Wechselstrompotentialquelle 7b der Entwicklungswalze 2 und eines Oberflächenpotentials (d. h. einem Gleichstrom 8 V_dc2) der Magnetwalze 1 abgeschätzt. Die Abschätzung erfolgte durch Beobachten der Bildtiefe, ob ein Geisterbild 14A des schwarzen massiven Bildes erschien oder nicht, und eines Zustands der Schleierbildung durch Ausbilden eines Bilds auf eine Weise, daß das rechteckige massive schwarze Bild 13 und das Halbtonbild 16, das breiter ist als das massive Bild, derart angeordnet waren, daß beide Bilder nacheinander entwickelt wurden, wie in Fig. 4(b) gezeigt, wobei das Ergebnis davon in Tabelle 2 angeordnet ist; und der Zustand des Erzeugens einer Tonerhaftung an der Entwicklungswalze 2 wurde weiterhin beobachtet durch das Drucken eines weißen Bilds, dessen Ergebnis in Tabelle 3 angeordnet ist. Die Entwicklungswalze 2 in der Testvorrichtung einer 12- Blätter-Vorrichtung wies einen Durchmesser von 16 mm und eine Umfangslänge von 50,24 mm auf, und da der Abstand zwischen Aufzeichnungsmedien, der dem Nichtbildgebungsintervall entspricht, 51 mm beträgt, kann Toner auf einem Umfang der Entwicklungswalze zwischen den Blättern ersetzt werden.
Was die Bedingungen dieser Auswertung anbetrifft, wurde das Oberflächenpotential von 250 V an den ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) angelegt, wobei a-Si mit einer Filmdicke von 14 µm, der Gleichvorstrom 7a V_dc1 von 50 V und der Wechselvorstrom von 1,3 kV als Spitze- Spitze-Spannung (V_p-p), die Frequenz von 3,0 kHz und das Tastverhältnis von 50% verwendet wurden. Der Gleichvorstrom 8 V_dc2 von 200 V wurde an die Magnetwalze 1 angelegt, sie wurde mit einer Drehzahl gedreht, die doppelt so schnell war wie die Entwicklungswalze. Als Beispiele 1-3 wurde ein ausgeglichener Zustand von Potentialen erzeugt durch Setzen des Oberflächenpotentials der Entwicklungswalze 2 (d. h. des Gleichvorstroms 7a V_dc1) und des Oberflächenpotentials der Magnetwalze 1 (d. h. des Gleichvorstroms 8 V_dc2) auf null V, während Wechselstromfelder mit einer Spitze- Spitze-Spannung von 1,3 kV, drei Variationen von Tastverhältnissen von 40%, 45% und 50% und eine Rechteckwelle angelegt wurden. Als Vergleichsbeispiel 1 wird das Oberflächenpotential der Entwicklungswalze 2 (d. h. der Gleichvorstrom 7a V_dc1) ohne Wechselvorstrom auf 50 V gesetzt. Als Vergleichsbeispiel 2 wird das Oberflächenpotential der Entwicklungswalze 2 (d. h. der Gleichvorstrom 7a V_dc1) ohne einen Wechselvorstrom auf 200 V gesetzt. Tabelle 2
Hinsichtlich der Abschätzung der Tiefe, Geisterbilder und Schleierbildung wie in Tabelle 3 gezeigt wurden die Erzeugung der Tiefe, Geisterbilder und Schleierbildung an drei Punkten: im Anfangszustand, nach dem Druck von 100 Blättern und nach Druck von 1000 Blättern beobachtet. In Tabelle 3 zeigt eine Markierung ○ in der Tiefenspalte, daß kein verkratztes Bild beobachtet wurde, und ▵ zeigt, daß ein verkratztes Bild etwas beobachtet wurde. Hinsichtlich der Markierungen ○, ▵, X in der Geisterbilder- und Schleierbildungsspalte wird, wenn ein in Fig. 4 gezeigtes Bildmuster gedruckt wird, eine Markierung ○ eingesetzt, falls in dem Halbtonbild wie in (a) kein Geisterbild oder keine Schleierbildung beobachtet wird, eine Markierung ▵ wird eingesetzt, falls wenig Geisterbilder oder Schleierbildung im Halbtonbild wie in (b) beobachtet wird, und eine Markierung X wird eingesetzt, falls offensichtlich Geisterbilder oder eine Schleierbildung beobachtet wird.

Tabelle 3
Wie aus Tabelle 3 zu verstehen ist, werden, wenn nur ein Gleichvorstrom zwischen Blättern angelegt wird und ein Wechselvorstrom abgeschnitten wird, Geisterbilder allmählich stärker und akkumulieren. Im Vergleichsbeispiel 2, in dem ein Gleichvorstrom absichtlich angelegt wird, wird zwar ein Geisterbild unterdrückt, aber die Tonerladung variiert, so daß eine Schleierbildung beobachtet wird. Dagegen sind in dem Beispiel 1-3, wo das Gleichstromfeld extrem gesenkt oder auf Null gebracht ist, und das Wechselstrompotential an die Entwicklungswalze angelegt wird, aufgrund einer effektiven Ersetzung von Toner auf der Entwicklungswalze alle Eigenschaften des Bilds hinsichtlich Tiefe, Geisterbild und Schleierbildung ausgezeichnet, selbst nach dem Druck von 1000 Blättern.
Tabelle 4 vergleicht Zustände der Tonerhaftung an der Entwicklungswalze 2 durch Drucken eines weißen Musters bei den vier Punkten: im Anfangszustand, nach dem Druck von 100 Blättern, dem Druck von 1000 Blättern und dem Druck von 10.000 Blättern. In dieser Tabelle 4 bezeichnet eine Markierung ○ den Zustand, wenn kein an der Entwicklungswalze 2 haftender Toner beobachtet wird, eine Markierung ▵ bezeichnet den Zustand, wenn etwas Tonerhaften beobachtet wird, und eine Markierung X bezeichnet den Zustand, wenn Toner an der ganzen Oberfläche der Entwicklungswalze 2 haftet, eine Verunreinigung des Unterteils der Entwicklungswalze aufgrund der Verstreuung von Toner und Abfallen von Toner von dem Entwickler beobachtet werden. Tabelle 4
Wie man aus Tabelle 4 verstehen kann, haftete im Vergleichsbeispiel 1 nach dem Druck von 100 Blättern etwas Toner an der Entwicklungswalze. Es wird vermutet, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß Toner auf der Entwicklungswalze kaum ersetzt wurde. Da der haftende Toner nicht die Entwicklung betraf, sondern die ganze Zeit auf der Entwicklungswalze blieb, war die Ladung des neu getragenen Toners gesenkt, was eine Streuung von Toner verursachte. Aufgrund der Senkung der Tonerladung wurde außerdem die Bildtiefe des haftenden Teils tief. Bemerkenswerterweise erschien ein entwickelndes Geisterbild, da die an der Entwicklung teilnehmende Tonerschicht wegen der Ladung des haftenden Toners dünn wurde. Nach dem Druck von 10000 Blättern kam es zu einer nennenswerten Verunreinigung unter der Entwicklungswalze und Toner fiel aus dem Entwickler.
Im Vergleichsbeispiel 2 wurde zwar nicht beobachtet, daß nach dem Druck von 100 und 1000 Blättern Toner haftete, doch wurde beobachtet, daß Toner nach dem Druck von 3000 Blättern überall auf der Entwicklungswalze haftete. Bei Messung der Tonerladung des Zweikomponentenentwicklermaterials betrug die Ladung in der Anfangsphase bis zu 16 µC/g, sie wurde nach dem Druck von 3000 Blättern auf 5 µC/g gesenkt. Die Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze von 1,4-1,6 mg/cm² im Anfangszustand änderte sich zunehmend zu 2,5-2,8 mg/cm² nach dem Druck von 3000 Blättern. Weiterhin lagen beim Messen von Tonerladungsverteilungen im Zweikomponentenentwicklermaterial 90% Frequenz von 2,2 ± 0,5 fC/µm im Anfangsstadium vor. Im Gegensatz war es nach dem Druck von 3000 Blättern recht verbreitert, mit 50% Frequenz von 0,7 ± 0,5 fC/µm.
Man vermutet, daß dies darauf zurückzuführen ist, daß der stark geladene Toner auf der Entwicklungswalze wie oben erwähnt aufgrund des Wiedergewinnens von Toner von der Entwicklungswalze auf die Magnetwalze mit dem Gleichvorstrom schnell mit dem vergleichsweise gering geladenen Toner im Zweikomponentenentwicklermaterial vermischt wurde.
Dagegen haftete im Beispiel 1-3 Toner ab der Anfangsstufe überhaupt nicht, bis 1000 Blätter gedruckt worden waren. Die Situation änderte sich beim Druck von 3000 Blättern, so daß im Hinblick auf das Haften von Toner Beispiel 2 ein besseres Ergebnis lieferte als Beispiel 1 und Beispiel 3 ein besseres Ergebnis lieferte als Beispiel 2. Aus diesem Ergebnis kann man verstehen, daß die Tonerhaftung an der Entwicklungswalze 2 reduziert war, da Toner auf der Entwicklungswalze richtig ersetzt wurde, indem das Tastverhältnis (das positive Tastverhältnis wegen der Verwendung des positiv geladenen Toners) eines aus einer Rechteckwelle bestehenden und an die Entwicklungswalze angelegten Wechselstrompotentials auf unter 45% abgesenkt wurde.
Es wird somit bevorzugt, daß das Tastverhältnis unter 45% liegt, besonders verständlich aus Beispiel 3 von Tabelle 1, da der Toner auf der Entwicklungswalze richtig ersetzt wird, indem ein Wechselstrompotential von 1,3 kV und 50% Tastverhältnis an die Entwicklungswalze angelegt und die Gleichstrompotentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze auf Null gebracht wurde, während sich die Magnetwalze und die Entwicklungswalze drehten, und zwar nach oder vor dem Druck oder in der Druckpause. Probleme hinsichtlich der Tonerhaftung an der Entwicklungswalze, der Entwicklung von Geisterbildern und der Tonerstreuung werden dadurch gelöst.
Als Erläuterung der obenerwähnten Ausführungsform: Obwohl das Potential der Entwicklungswalze und der Magnetwalze zum Ausgleichen auf 0 V gesetzt sein kann, kann es jeweils z. B. 50 V betragen, da es anlegbar ist, falls beide Oberflächenpotentiale zueinander gleich sind. Weiterhin kann der ausgeglichene Zustand erzielt werden, indem das Oberflächenpotential sowohl der Entwicklungswalze 2 als auch der Magnetwalze 1 gesteuert wird oder so gesteuert wird, daß ein Oberflächenpotential mit einem anderen zusammenfällt oder indem nur ein Teil des Nichtbildgebungsintervalls auf den ausgeglichenen Potentialzustand gebracht wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, Schwankungen der Ladungsverteilung von Toner im Ersatzintervall loszuwerden, wenn der Ersatz von Toner in der Magnetbürste und auf der Entwicklungswalze mit Wechselvorstrom durch Anlegen nur eines Wechselvorstroms verstärkt wird, was einen ausgeglichenen Potentialzustand von ausgleichendem Oberflächenpotential erzeugt, während sich die Entwicklungswalze und die Magnetwalze in dem Nichtbildgebungsintervall drehen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wechselvorstrom mit einer Rechteckwelle an die Entwicklungswalze angelegt. Falls positiv geladener Toner verwendet wird, liegt das positive Tastverhältnis unter 45%. Falls negativ geladener Toner verwendet wird, liegt das negative Tastverhältnis unter 45%. Dadurch wird Toner auf der Entwicklungswalze entsprechend ersetzt und Probleme hinsichtlich Tonerhaftung an der Entwicklungswalze 2, Entwicklung von Geisterbildern und Verstreuen von Toner werden gelöst. Wie oben erwähnt wird die Erzeugung von Geisterbildern bei aufeinanderfolgendem Druck verhindert, ohne daß die Entwicklungseinrichtung komplizierter wird, und richtig geladener Toner kann der Entwicklungswalze zugeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Ersatz von Toner auf der Entwicklungswalze zu der Magnetbürste verbessert werden, indem die Länge zwischen den Aufzeichnungsmedien so gesteuert wird, daß sie länger ist als die Prozeßumfangslänge, wodurch über eine lange Zeit selbst bei aufeinanderfolgendem Druck eine stabile Bildqualität erhalten werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform muß weiterhin die Drehzahl der Magnetwalze 1 geringfügig schneller sein als die Drehzahl der Entwicklungswalze. Toner auf der Entwicklungswalze wird durch den Kontakt der Magnetbürste mit der Entwicklungswalze ersetzt, und die Differenz bei den Drehzahlen stellt den ordnungsgemäßen Ersatz von Toner sicher.
Es wird nun der Aufbau einer in der vorliegenden Ausführung verwendeten Entwicklungseinheit 50 wie folgt erläutert. In Fig. 5 und Fig. 6 werden zwar vier Arten von Entwicklungseinheiten offenbart, doch weisen sie die gleiche Wirkung auf. Eine schwarzen Toner verwendende Entwicklungseinheit 50A wird als ein typisches Beispiel erläutert. Fig. 9 ist eine Ansicht einer Entwicklungseinheit 50A im Querschnitt von der Seite. Fig. 10 ist eine Draufsicht im Querschnitt, Fig. 12 ist eine Perspektivansicht und Fig. 13 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Entwicklungswalze 2.
Eine Entwicklungswalze 2 ist in einer vorgeschriebenen Entfernung von einem lichtempfindlichen Körper 3 in einem Rahmenkörper 12 angeordnet. Eine Magnetwalze 1 ist in in einer vorgeschriebenen Entfernung von der Entwicklungswalze 2 angeordnet. Die Magnetwalze ist zylindrisch und aus unmagnetischem Metallmaterial ausgebildet. Im Zylinder sind mehrere Magnete fixiert. Eine Laufbuchse ist drehbar um die fixierten Magnete herum angeordnet. Die Breite H₃ in der axialen Richtung der Laufbuchse ist länger ausgebildet als die Breite H₁ in axialer Richtung der Entwicklungswalze.
22 ist ein Paddelrührer. Eine Vorspannung DC7a und AC7b wird zwischen dem lichtempfindlichen Körper 3 und der Entwicklungswalze 2 angelegt. DC8 ist eine an die Magnetwalze 1 angelegte Vorspannung. 9 ist eine Rakel, die die Dicke der Magnetbürste einschränkt. 25 ist ein Tonersensor.
Es wird nun unter Verwendung von Fig. 12 und Fig. 13 ausführlich der Aufbau der Magnetwalze weiter erläutert. Eine Entwicklungswalze 2A umfaßt eine Zylinderlaufbuchse 33 aus einem unmagnetischen Material, deren eines Ende an einem einen großen Durchmesser aufweisenden Teil eines Flansches 18 aus Aluminium befestigt ist. Ein Lager 28 aus Isoliermaterial stützt einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teil des Flansches 18 drehbar an einem Entwicklungsgefäß 12. Eine Spitze des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils ist mit einem nicht gezeigten Anschluß und Zuleitungsdraht an die elektrische Vorspannungsquelle 7 (in Fig. 1) angeschlossen.
Die äußere Ebene 18a des Flansches 18 ist mit einer isolierenden Folie 27 aus PET (Polyethylenterephthalat) laminiert. Die äußere Ebene 18a des Flansches 18 ist von dem Ende der Zylinderlaufbuchse 33 mit der Entfernung m mm beabstandet.
Der einen kleinen Durchmesser aufweisende Teil des Flansches 18 ist drehbar an einer Lückenwalze 21 angebracht, die die Entfernung zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 und der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse 33 des Entwicklungskörpers 2A einschränkt.
Das andere Ende der Zylinderlaufbuchse 33 ist an einem einen großen Durchmesser aufweisenden Teil eines Flansches 19 aus Aluminium angebracht. Das Lager 28 aus isolierendem Material stützt einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teil des Flansches 19 drehbar am Entwicklungsgefäß 12. Der einen kleinen Durchmesser aufweisende Teil des Flansches 19 ist drehbar an einer Lückenwalze 21 angebracht, die die Entfernung zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 und der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse 33 des Entwicklungskörpers 2A einschränkt.
Die Spitze des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils des Flansches 19 tritt vom Rahmenkörper 12 aus nach außen vor. Die Spitze ist an einem Antriebszahnrad 29 angebracht, um Antriebskraft von einer nicht gezeigten Antriebsquelle zu erhalten.
Die äußere Ebene 19a des Flansches 19 ist ebenfalls mit einer isolierenden Folie 27 aus PET (Polyethylenterephthalat) laminiert. Der einen kleinen Durchmesser aufweisende Teil des Flansches 18 ist drehbar an einer Lückenwalze 21 angebracht, die die Entfernung zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 und der Oberfläche der Zylinderlaufbuchse 33 des Entwicklungskörpers 2A einschränkt.
Obwohl der Flansch 19 aus einem leitenden Material hergestellt wurde, kann er auch aus Isoliermaterial hergestellt werden, wobei dann die isolierende Folie 27 unnötig ist.
Da die Entwicklungswalze 2A Flansche 18, 19 aufweist, deren beide Enden mit einem Isoliermaterial bedeckt sind, haftet kein Toner an den beiden Enden durch die Magnetbürste 10 der Magnetwalze 1, so daß kein Toner aufgrund des verbleibenden Toners an beiden Enden, der nicht auf die Magnetwalze 1 zurückgewonnen werden kann, verstreut wird.
Nun wird die Wirkung des lichtempfindlichen Körpers, der Magnetwalze 1 in der Entwicklungseinheit 50 und der Entwicklungswalze 2 wie folgt erläutert.
Diese Prozeßeinheit weist, wie in Fig. 1, Fig. 10 und Fig. 5 gezeigt, eine Magnetwalze 1 auf, eine Entwicklungswalze 2 mit einem Durchmesser von 16 mm und einen lichtempfindlichen Körper 3.
Die Magnetwalze 1 erzeugt eine Magnetbürste 10, die aus einem Träger 4 besteht, der Toner 5 lädt und hält. Eine dünne Tonerschicht wird ausgebildet, wobei der Toner 5 durch die Magnetbürste 10 auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 2 zugeführt wird. Ein Bild wird auf dem lichtempfindlichen Körper 3 ausgebildet, indem selektiv bewirkt wird, daß Toner der dünnen Tonerschicht 6 zu einem elektrostatischen latenten Bild hinüberspringt. Ein Zweikomponentenentwicklermaterial wird auf der Oberfläche der Magnetwalze gehalten. Toner 5 wird, während Entwicklermaterial von einem Rührmischer 23 und einem Paddelrührer 22 gerührt wird, auf ein entsprechendes Niveau von 5-20 µC/g aufgeladen. Entwicklermaterial kontaktiert die Entwicklungswalze 2, indem eine definitive Schichtdicke die Rakel 9 durchläuft.
Die dünne Tonerschicht auf der Entwicklungswalze wird auf eine Dicke von 10-100 µm, besonders bevorzugt 35-70 µm, eingestellt. Dieser Dickenwert entspricht 5-10 Schichten aus Tonerteilchen bei einer mittleren Teilchengröße von 7 µm.
Der Spalt zwischen der Entwicklungswalze und der lichtempfindlichen Walze beträgt 150-400 µm, bevorzugt 200-300 µm. Ein Spalt, der schmaler ist als 150 µm, bewirkt Schleierbildung. Ein Spalt, der breiter ist als 150 µm, macht es schwierig zu bewirken, daß Toner auf den lichtempfindlichen Körper hinüberspringt, so daß nicht ausreichend Bildtiefe erhalten werden kann, und bewirkt eine selektive Entwicklung.
Da Entwicklermaterial die Rolle des Zurückgewinnens und Zuführens von Toner aufweist, wird ein einen hohen spezifischen Widerstand aufweisender oder ein isolierender Träger mit einem spezifischen Volumenwiderstand über 10⁴ Ωm und unter 10⁷ Ωm verwendet. Die Magnetbürste 10 reißt Toner 5 ab, der elektrostatisch fest haftet, mit dem Spalt des Trägers 4, der zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze ausgebildet ist, indem die Oberfläche der Entwicklungswalze gerieben wird, und führt den zur Entwicklung erforderlichen Toner der Entwicklungswalze zu.
Um bei dieser Gelegenheit die Kontaktpunkte zum Toner 5 zu vergrößern, wird bevorzugt der Entwicklungswalze 2 unter Verwendung des Trägers mit einer unter 40 µm liegenden Teilchengröße viel Toner 5 zugeführt und bevorzugt die Magnetbürste 10 vergrößert, so daß der Flächeninhalt des Trägers 4 vergrößert ist, um die Magnetbürstendichte zu vergrößern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt weiterhin ein Träger 4 ein Trägerkernmaterial mit Magnetisierung und eine Beschichtungsschicht, die ein ein hohes Molekulargewicht aufweisendes Polyethylenharz enthält, das durch Polymerisation auf der Oberfläche des Trägerkernmaterials ausgebildet ist. Der Träger ist ein Ferritträger mit einer mittleren Teilchengröße von 35 µm mit einem spezifischen Widerstand von 10⁵-10⁶ Ωm und einer Sättigungsmagnetisierung von 60-100 mA m²/g. Diese Beschichtungsschicht weist mindestens eine Schicht, die hydrophobes Silika, magnetisches Pulver und/oder kleinteiliges Harz als äußerste Schalenschicht enthält.
Insbesondere weist das Trägerkernmaterial eine Rauheit auf, in der ein Ethylenpolymerisationskatalysator gehalten wird und worauf Ethylengas gerichtet wird, um eine Polymerisation zu einem ein hohes Molekulargewicht aufweisenden Polyethylen mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von über 50.000 zu erhalten.
Dementsprechend weist der Träger eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit auf, so daß die Qualität des Trägers selbst bei wiederholter Verwendung kaum abnimmt. Dadurch könnte eine stabile geladene dünne Tonerschicht ausgebildet werden. Folglich ist auf dem lichtempfindlichen Körper eine präzise Entwicklung möglich. Da die Haltbarkeit des Trägers groß ist, braucht der Träger vor dem Ende der Lebensdauer der Entwicklungsvorrichtung nicht gewechselt zu werden.
Ein einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweisender Träger mit einem spezifischen Widerstand von 10⁶ Ωcm oder darunter ist gut für die Tonerrückgewinnung und bekämpft die Geisterbildererzeugung effektiv. Ein derartiger Träger ist jedoch mit Schwierigkeiten beim Geben von präzise geladenem Toner und zur Aufrechterhaltung von Entwicklung ohne Erzeugung verbunden. Weiterhin wird Toner von der Oberfläche der Entwicklungswalze verstreut und verunreinigt im Fall einer großen Druckauflage Ladeeinrichtungen oder eine Belichtungseinrichtung 57.
Durch einen Träger mit einem spezifischen Widerstand von 10⁷ Ωm oder darüber erhält man eine Ladungsfähigkeit, aber auch das Problem, daß die Ladung üblicherweise zunimmt. Es ist möglich, wieder richtig geladenen Toner auf die Entwicklungswalze 2 zuzuführen und gleichzeitig unter Verwendung eines Trägers mit einem entsprechenden spezifischen Widerstand Toner auf der Entwicklungswalze zurückzugewinnen.
Was das Mischverhältnis von Toner in der vorliegenden Ausführungsform anbetrifft, enthält eine Gesamtmischung aus Träger und Toner 2-40 Gew.-% Toner, bevorzugt 3-30 Gew.-% und besonders bevorzugt 4-25 Gew.-%.
Falls das Mischverhältnis von Toner unter 2 Gew.-% liegt, kann die Tonerladung zur Erzielung einer ausreichenden Bildtiefe nicht ausreichend erhöht werden. Falls das Mischverhältnis des Toners über 40 Gew.-% liegt, kann man eine unzureichende Tonerladung erhalten, und Toner wird vom Entwickler verstreut und verunreinigt den inneren Teil der Bildgebungsvorrichtung oder erzeugt eine Schleierbildung auf dem Bild.
Der geladene Toner wird als eine dünne Schicht durch die Potentialdifferenz zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 auf der Entwicklungswalze 2 gehalten. Ein Bild wird entwickelt, indem eine kombinierte Vorspannung aus Gleichstrom plus Wechselstrom angelegt wird. Um ein Verstreuen von Toner zu vermeiden, wird unmittelbar vor dem Anlegen von Gleichstrom Wechselstrom angelegt.
Ein Bürsteneffekt des Drehens einer Differenz beider Walzen, erzeugt durch Kontaktieren der Magnetbürste auf der Magnetwalze 1 mit der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 2, und Ersatz von Entwicklermaterial durch Rühren von Entwicklermaterial der Magnetbürste ermöglichen Wiedergewinnung und Ersatz von Toner.
Die Magnetwalze 1 dreht sich mit einer Drehzahl, die das 1,8fache der Drehzahl der Entwicklungswalze 2 ist, um Toner auf der Entwicklungswalze zurückzugewinnen, als Verfahren zum Verbessern des Ersatzes auf der Entwicklungswalze 2. Eine gleichförmige Tonerschicht kann ausgebildet werden, indem auf eine angemessene Tonerkonzentration eingestelltes Entwicklermaterial zugeführt wird.
Zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Entwicklungskonzentration ist es effektiv, Toner auf der Entwicklungswalze 2 auf die Magnetwalze 1 zurückzugewinnen, ohne für der Toner eine Last vorzunehmen, durch Ausgleichung der Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 im Intervall, außer für das Entwicklungsintervall.
Wenn a-Si als lichtempfindliches Material des lichtempfindlichen Körpers 3 verwendet wird, zeigt das Potential der Oberfläche nach Belichtung einen charakteristisch sehr niedrigen Wert von 10 V oder darunter an. Falls die Filmdicke verringert wird, sinkt das Sättigungsladungspotential ab, so daß auch die Spannung des dielektrischen Durchschlags sinkt.
Dagegen nimmt die Ladungsdichte auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 zu und die Entwicklungseigenschaft verbessert sich im allgemeinen, wenn ein latentes Bild ausgebildet wird. Diese Charakteristik ist bemerkenswert, wenn die Filmdicke 25 µm oder dünner ist, besonders bevorzugt 20 µm oder dünner im Fall eines lichtempfindlichen a-Si-Körpers mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 10.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Stromquelle vorgesehen, die eine erste Gleichstromquelle 7a, die eine Vorspannung von 0-200 V zwischen dem lichtempfindlichen Körper und der Entwicklungswalze 2 anlegt, und eine Wechselstromquelle 7b umfaßt. Weiterhin legt die Wechselstromquelle 7b an den ein elektrostatisches latentes Bild tragenden Körper (lichtempfindlichen Körper) 3 eine Wechselspannung mit einer Spitzenspannung von V_p-p = 500-2000 V und einer Frequenz von f = 1-3 kHz an.
Es ist eine zweite Gleichstromquelle 8 vorgesehen, die eine Spannung V_dc2 an die Magnetwalze 1 anlegt. Spannungen der ersten und zweiten Gleichstromquelle werden bestimmt, so daß die Potentialdifferenz Δ = |V_dc2-V_dc1| zwischen Entwicklungswalze 2 und Magnetwalze 1 100-350 V beträgt. Beispielsweise wird V_dc2 auf 250 V und die Entwicklungsvorspannung V_dc1 auf 150 V oder darunter, bevorzugt 100 V oder darunter, gesetzt. Weiterhin wird |V_dc2-V_dc1| bevorzugt auf 100-250 V gesetzt. Und die Wechselstromkomponente wird auf V_p-p von 500-2000 V und eine Frequenz von 1-3 kHz gesetzt.
Eine Magnetbürste 10 auf der Magnetwalze 1 wird mit ihrer Schicht durch eine Rakel 10 eingeschränkt. Eine dünne Tonerschicht wird durch die Potentialdifferenz ▵ |V_dc2-V_dc1| zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 auf der Entwicklungswalze 2 ausgebildet.
Obwohl die dünne Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2 mit dem Widerstand des Entwicklermaterials oder der Drehzahlendifferenz der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 variiert, kann sie durch die obenerwähnte Potentialdifferenz Δ gesteuert werden.
Je höher ▵ gemacht wird, um so dicker wird die Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2. Je kleiner Δ gemacht wird, um so dünner wird die Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2. Ein Bereich von ▵ zwischen 100 V und 250 V ist allgemein angebracht.
Nun werden anhand von Ergebnissen von Experimenten die Effekte der Vorspannung V_dc1 und der Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| auf die Entwicklungseigenschaft erläutert.
Falls die Vorspannung V_dc1 über 200 V liegt, erscheinen Geisterbilder. Falls die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| unter 100 V liegt, erscheinen ebenfalls Geisterbilder.
Dagegen kommt es zur Schleierbildung, falls die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| größer als 350 V ist.
Deshalb kann ein Bild hoher Qualität erhalten werden, wenn die Vorspannung V_dc1 im Bereich 0-200 V liegt (vorausgesetzt, daß 0 V ausgeschlossen ist) und die Potentialdifferenz |V_dc2-V_dc1| im Bereich 100-350 V liegt.
Ein lichtempfindlicher OPC-Körper war bisher als ein in der Bildgebungsvorrichtung verwendeter lichtempfindlicher Körper wohlbekannt. Der lichtempfindliche OPC-Körper weist eine weiche Oberfläche seiner lichtempfindlichen Schicht auf und ist mit dem Problem behaftet, daß die Schicht durch Abreiben mit einem Reinigungsmesser sich allgemein ablöst. Folglich ist in jüngster Zeit ein lichtempfindlicher a-Si-Körper mit einer lichtempfindlichen Schicht mit einer Dicke von 25 µm oder dicker verwendet worden, da die Oberfläche hart ist und die Haltbarkeit oder Funktionsaufrechterhaltungseigenschaft (wartungsfrei) im Vergleich mit dem lichtempfindlichen OPC-Körper ausgezeichnet ist. Da jedoch der lichtempfindliche a-Si-Körper durch ein Glühentladungszersetzungsverfahren hergestellt wird, ist die Herstellung im Fall einer dicken lichtempfindlichen Schicht mit Zeit und Kosten verbunden. Somit ist er ein ökonomischer Nachteil.
Wenn ein positiv geladener organischer lichtempfindlicher Körper (OPC) verwendet wird, um ein Restpotential auf 100 Volt oder darunter zu senken, ist es wichtig, daß die Filmdicke der lichtempfindlichen Schicht auf 25 µm oder dicker gesetzt ist und vermehrt Ladungsmaterial hinzugefügt wird. Insbesondere ist Monoschicht-OPC vorteilhaft, da sich die Empfindlichkeit selbst dann wenig ändert, wenn der Film durch Abrieb abgenutzt wird, weil das Ladungserzeugungsmittel zugesetzt wird.
Selbst in diesem Fall beträgt die Entwicklungsvorspannung bevorzugt 400 V oder weniger, besonders bevorzugt 300 V oder weniger, um das Anlegen eines starken elektrischen Felds an den Toner zu verhindern.
Die Entwicklungsvorspannung auf diese Weise niedrig zu setzen, verhindert effektiv einen dielektrischen Durchschlag eines dünnen a-Si-Films des lichtempfindlichen Körpers und eine übermäßige Ladung des Toners und die Erzeugung einer Hysterese bei der Entwicklung. Die Tonerschicht von 10-100 µm, bevorzugt 35-70 µm, wird auf der Entwicklungswalze ausgebildet. Der Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem lichtempfindlichen Körper 3 von 150-400 µm, bevorzugt von 200-300 µm, ist vorgesehen. Toner fliegt durch ein elektrisches Gleichstrom- und Wechselstromfeld in den Raum, wodurch man ein klares Bild erhält.
Wieder unter Bezugnahme auf Fig. 1 erzeugt bei der Bildgebung, falls Entwicklermaterial gerührt wird, das den auf der Magnetwalze gehaltenen Träger 4 und Toner 5 umfaßt, während der Toner 5 auf ein entsprechendes Niveau geladen wird, Entwicklermaterial die Magnetbürste 10, die die Entwicklungswalze 2 mit einer definitiven Dicke kontaktiert, indem sie durch die Rakel 9 hindurchläuft. Hierbei beträgt der Spalt zwischen der Rakel 9 und der Magnetwalze 1 0,3-1,5 mm.
Analog beträgt der Spalt zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 0,3-1,5 mm.
Der Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem lichtempfindlichen Körper 3 beträgt 150-400 µm, bevorzugt 200-300 µm. Wenn die dünne Tonerschicht 6 unter einer derartigen Spalt- und angelegten Spannungsbedingung ausgebildet wird, ergibt sich eine dünne Tonerschicht 6, die 10-70 µm dick ist, bevorzugt 35-70 µm.
Die Entwicklungswalze wird mit einer Umfangsdrehzahl von 72 mm/s und die Magnetwalze mit einer Geschwindigkeit gedreht, die das 1,8fache der Geschwindigkeit der Entwicklungswalze ist. Dadurch kann Resttoner vom Entwicklungs- und Zuführungstoner mit einem Bürsteneffekt der Umfangsdrehzahldifferenz leicht ausgetauscht werden. Folglich kann ein klares Bild unter Verhinderung der Erzeugung eines Geisterbilds ausgebildet werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird im Nichtbildgebungsintervall, das ein Intervall nach dem Ende der Entwicklung eines Bilds zum Beginn der nächsten darauffolgenden Entwicklung ist, wenn mehrere Bilder gleichzeitig ausgebildet werden, ein ausgeglichener Potentialzustand erzeugt, nämlich daß das Oberflächenpotential der Entwicklungswalze 2 an das der Magnetwalze angeglichen ist. Und der Resttoner der Tonerschicht 6 auf der Entwicklungswalze 2 wird mit der Magnetbürste mit dem ausgeglichenen Potentialzustand zurückgewonnen.
Das Nichtbildgebungsintervall kann auf der Basis der gedruckten Bilddaten oder beispielsweise auf der Basis der Vorderendes oder des Hinterendes des Aufzeichnungsblatts bei einer Blattzufuhreinrichtung erfaßt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Entfernung zwischen Aufzeichnungsblättern entsprechend einem Nichtbildgebungsintervall, d. h. die Entfernung vom Hinterende eines Blatts zum Vorderende des nächsten darauffolgenden Blatts, wenn Blätter zugeführt werden, auf 51 mm gesetzt. Da der Durchmesser der Entwicklungswalze 2 16 mm beträgt, beläuft sich dagegen die Gesamtumfangslänge auf 16 π = 50,27 mm. Falls der ausgeglichene Potentialzustand für das ganze Nichtbildgebungsintervall gemacht wird, kann der ausgeglichene Potentialzustand somit mindestens für eine Umdrehung der Entwicklungswalze andauern.
Um die Effekte der vorliegenden Ausführungsform auszuwerten, wurden als Beispiel und Vergleichsbeispiele Experimente vorgenommen. Das Beispiel ist ein Fall, bei dem das Oberflächenpotential sowohl der Bildwalze als auch der Magnetwalze in dem Nichtbildgebungsintervall 0 V beträgt. Die Vergleichsbeispiele sind Fälle, bei denen an die Bildwalze und die Magnetwalze verschiedene Potentiale angelegt werden. Nach der Durchführung dieser Experimente wurde das Ausmaß der Bildtiefe, der Geisterbilder und der Schleierbildung beobachtet.
Wie in Fig. 11 gezeigt, wurde die axiale Breite der Laufbuchse, auf der die Magnetbürste der Magnetwalze 1 ausgebildet wurde, und die axiale Breite, auf der die dünne Tonerschicht der Entwicklungswalze 2 ausgebildet wurde, auf die gleiche Größe wie H₁ gesetzt, so daß relative Höhenpositionen von beiden nicht abwichen.

Beispiel

In dem folgenden Beispiel, Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 wurde ein in Fig. 4 gezeigtes Bildmuster ausgebildet. Bezüglich dieses Bildmusters sind ein rechteckiges massives Muster 13 und ein Halbtonbild 16, das breiter ist als das massive Bild 13, derart angeordnet, daß das Halbtonmuster 17nacheinander nach der Entwicklung des massiven Musters 13 entwickelt wird.
Hier beträgt die Tiefe des Halbtonbilds 17 25% der des massiven Bilds 13. Unter der Bedingung von 25% erscheint ein Geisterbild vergleichsweise leicht.
Bei diesem Beispiel wurde ein lichtempfindlicher Körper 3 mit einer 14 µm dicken lichtempfindlichen a-Si-Schicht verwendet.
Im Bildgebungsintervall ist das Oberflächenpotential des lichtempfindlichen Körpers 3 auf 200 V gesetzt, das Oberflächenpotential (V_dc1) der Entwicklungswalze 2 ist auf 50 V gesetzt, und das Oberflächenpotential (V_dc2) der Magnetwalze 1 ist auf 200 V gesetzt.
Zwischen dem lichtempfindlichen Körper 3 und der Entwicklungswalze 2 wird eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 2,4 kHz und einer Spitzenspannung von 1,3 kV angelegt. Die Magnetwalze 1 wird mit dem 1,8fachen der Geschwindigkeit der Entwicklungswalze 2 gedreht.
Bei diesem Beispiel wurde ein ausgeglichener Potentialzustand hergestellt, indem beide Oberflächenpotentiale der Entwicklungswalze 2 (V_dc1) und der Magnetwalze 1 (V_dc2) im Nichtbildgebungsintervall auf 0 V gesetzt wurden.

Vergleichsbeispiel 1

Im Vergleichsbeispiel 1 wurde noch nicht einmal im Nichtbildgebungsintervall ein ausgeglichener Potentialzustand hergestellt, sondern das gleiche Vorspannungspotential wie im Bildgebungsintervall wurde zur Ausbildung eines Bilds angelegt.
Das Oberflächenpotential (V_dc1) der Entwicklungswalze 2wurde auf 50 V Gleichstrom gesetzt, das Oberflächenpotential (V_dc2) der Magnetwalze 1 wurde auf 200 V Gleichstrom gesetzt.
Das gleiche Wechselstrompotential wie das im Bildgebungsintervall wurde zwischen der Entwicklungswalze und dem lichtempfindlichen Körper 3 angelegt.
Die gleiche Versuchsbedingung wie im Beispiel mit Ausnahme des Vorspannungspotentials im Nichtbildgebungsintervall wurde hier angewendet.

Vergleichsbeispiel 2

Im Vergleichsbeispiel 2 wurde ein Bild ausgebildet, indem im Nichtbildgebungsintervall ein umgekehrtes Vorspannungspotential angelegt wurde.
Das Oberflächenpotential (V_dc1) der Entwicklungswalze 2 wurde auf 200 V Gleichstrom gesetzt, und das Oberflächenpotential (V_dc2) der Magnetwalze 1 wurde auf 50 V Gleichstrom gesetzt. Die gleiche Versuchsbedingung wie im Beispiel mit Ausnahme des Vorspannungspotentials im Nichtbildgebungsintervall wurde hier angewendet.
Nachdem der Bildgebungsprozeß entlang der drei obengenannten Bedingungen des Beispiels, des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 2 durchgeführt wurde, wurden Ergebnisse am Punkt des Anfangszustands, am Punkt nach dem Druck von 100 Blättern und am Punkt nach dem Druck von 1000 Blättern hinsichtlich Tiefe, Geisterbildern und Schleierbildung beobachtet.
Im Beispiel werden an beliebigen Punkten des Anfangszustands, nach dem Druck von 100 Blättern und nach dem Druck von 1000 Blättern ausgezeichnete Bilder erhalten, so daß hinsichtlich der Tiefe und Geisterbildern und Schleierbildung ebenfalls kein verkratztes Bild erschien.
Im Gegensatz hatte sich beim Vergleichsbeispiel 1 ein Geisterbild allmählich akkumuliert, da das gleiche Potential wie in dem Bildgebungsintervall auch im Nichtbildgebungsintervall angelegt wurde. Dadurch wurde ein Geisterbild ein wenig am Punkt nach dem Druck von 100 Blättern beobachtet und schließlich am Punkt nach dem Druck von 1000 Blättern klar beobachtet.
Da beim Vergleichsbeispiel 2 das Potential im Nichtbildgebungsintervall umgekehrt war, wurde ein Geisterbild verhindert, obwohl die Tonerladung variierte, um Schleierbildung zu erzeugen. Somit war am Punkt nach dem Druck von 100 Blättern ein wenig Schleierbildung und am Punkt nach dem Druck von 1000 Blättern offensichtlich zu erkennen.
Anhand des obigen Auswertungsergebnisses stellt man somit fest, daß ein klares Bild ausgebildet werden konnte, während die Schleierbildung und Geisterbilder verhindert wurden, indem im Nichtbildgebungsintervall ein ausgeglichener Potentialzustand hergestellt wurde.
Als nächstes wurde wie in Fig. 11 gezeigt die Breite H₃ in Richtung der Achse der Laufbuchse, auf der die Magnetbürste der Magnetwalze 1 ausgebildet war, um 0,5 mm länger auf einer Seite als die Breite H₁ in Richtung der Achse der Walze, auf der die dünne Tonerschicht ausgebildet war. Das in Fig. 17(a) gezeigte Halbtonbild wurde ausgebildet, um die Anfangsstufe, den Druck nach 100 Blättern und den Druck nach 1000 Blättern zu testen. Es wurde bestätigt, daß bei allen Stufen ein ausgezeichnetes Bild erhalten wurde, ohne Geisterbild, Schleierbildung oder verkratztes Bild. Es ist zu verstehen, daß der Resttoner 15a, 15b, 15c durch den Träger 24c2, 24c3, 24c4 der Magnetbürste zurückgewonnen wurde.
Obwohl bei der obenerwähnten Ausführungsform das ausgeglichene Potential der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 auf Null gesetzt war, um im Nichtbildgebungsintervall einen ausgeglichen Potentialzustand zu erhalten, kann es auch angewendet werden, wenn ihre Oberflächenpotentiale zueinander gleich sind, z. B. das Potential beider Walzen 50 V beträgt.
Um den ausgeglichenen Potentialzustand herzustellen, können beispielsweise die Oberflächenpotentiale beider Walzen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze gesteuert werden; oder es kann beispielsweise so gesteuert werden, daß ein Oberflächenpotential der Entwicklungswalze oder der Magnetwalze mit einem anderen Oberflächenpotential der Entwicklungswalze oder der Magnetwalze zusammenfällt.
Wie oben ausführlich erläutert wird, kann eine Bildgebungsvorrichtung, bei der auf der Entwicklungswalze kein Entwicklungshysteresephänomen zurückbleibt und die eine ausgezeichnete Rückgewinnungseigenschaft besitzt, dadurch bereitgestellt werden, daß Tonerverstreuung und Schleierbildung verhindert werden. Da der Magnetbürstenausbildungsbereich H₃ die Breite darstellt, mit der Toner auf der Entwicklungswalze 2 zurückgewonnen wird, kann der nichtzurückgewinnbare Bereich sicherlich dadurch eliminiert werden, daß die Breite der Entwicklungswalze H₁ kürzer gemacht wird als die Breite des Magnetbürstenausbildungsbereichs H₃.
Dadurch kann man den an dem Bereich außerhalb der Magnetwalze auf der Entwicklungswalzenlaufbuchse haftende Toner loswerden und eine Tonerverstreuung der beiden Enden kann verhindert werden.
Im Bildgebungsintervall wird die Tonerschicht auf der Entwicklungswalze durch die zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze ausgebildete Potentialdifferenz ausgebildet. Im Nichtbildgebungsintervall wird der Resttoner auf der Entwicklungswalze im Zustand der Nullpotentialdifferenz durch die Magnetbürste auf der Magnetwalze mit einer größeren Umfangsdrehzahl als der der Entwicklungswalze zurückgewonnen. Die Gelegenheiten, bei denen die Magnetbürste die Entwicklungswalze kontaktiert, können dadurch vermehrt werden, daß die Magnetwalze im Hinblick auf die Umfangsdrehzahl schneller gedreht wird als die Entwicklungswalze. Gleichzeitig wird die Druckkraft des Resttoners auf die Entwicklungswalze gesenkt, da die hohe Scherbeanspruchung der Magnetbürste auf den Resttoner auf der Entwicklungswalze einwirkt, so daß bei dem ausgeglichenen Potential der Resttoner effektiv durch den stark magnetischen Träger zurückgewonnen werden kann, ohne daß zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze eine Potentialdifferenz angelegt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 14 wird eine zweite Ausführungsform einer Entwicklungswalze wie folgt erläutert. Die Differenz zwischen der ersten Ausführungsform in Fig. 13 und der zweiten Ausführungsform ist derart, daß zwar leitendes Material im Flansch der ersten Ausführungsform auf der Seitenebene verwendet wird, auf der Isolierband befestigt ist, in der zweiten Ausführungsform Isoliermaterial zum Ausbilden des Flansches verwendet wird.
Wie in Fig. 14 gezeigt umfaßt gemäß der vorliegenden zweiten Ausführungsform eine Entwicklungswalze 2B einen Zylinder 33 aus leitendem Aluminium, an dessen einem Ende ein einen größeren Durchmesser aufweisender Teil eines Flansches 3, der aus POM-(Polyacetal)-Material besteht, mit einer Entfernung von m (etwa 1 mm) zwischen der Endebene des Zylinders 33 und dem Flansch 38b befestigt ist. Ein einen kleinen Durchmesser aufweisender Teil des Flansches 38 ist drehbar mit einem Metallager 48 an einem Rahmen 12 gestützt. Eine Spitze des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils steht von dem Rahmen 12 vor und weist ein Loch 38a in Richtung der Achse der Entwicklungswalze 2B auf. Ein Vorspannungsanschluß 30 aus Federmaterial ist in dem Loch 38a angeordnet und mit einem Anschluß und einem Zuleitungsdraht, der nicht gezeigt ist, an die in Fig. 1 gezeigte Vorspannungsquelle 7 angeschlossen. Der Vorspannungsanschluß bildet einen runden Kontaktring, der die Innenfläche des Zylinders kontaktiert.
Eine Lückenwalze 21, die die Lücke zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 und der Oberfläche des Zylinders 33 der Entwicklungswalze 2B einschränkt, ist drehbar an dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teil des Flansches 38 befestigt.
Ein einen größeren Durchmesser aufweisender Teil eines Flansches 39, der aus POM-Material besteht, ist am anderen Ende des Zylinders 33 befestigt, wobei zwischen der Endebene des Zylinders 33 und dem Flansch 39b eine Entfernung von m (etwa 1 mm) besteht. Ein einen kleinen Durchmesser aufweisender Teil des Flansches 39 ist drehbar mit einem Metallager 48 an einem Rahmen 12 gestützt, von dem aus eine Spitze des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils vorsteht.
Eine den Spalt zwischen der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 3 und der Oberfläche des Zylinders 33 der Entwicklungswalze 2B einschränkende Lückenwalze 21 ist drehbar an dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teil des Flansches 39 befestigt. Eine Spitze des einen kleinen Durchmesser aufweisenden Teils ist mit einem Antriebszahnrad 29 befestigt, um eine Antriebskraft von einer nichtgezeigten Antriebsquelle zu erhalten.
Da die Entwicklungswalze 2B die aus isolierendem Material bestehenden Flansche 38 und 39 aufweist, haftet gemäß der vorliegenden Ausführungsform Toner von der Magnetbürste 10 der Magnetwalze nicht an den Seitenflächen der Flansche 38 und 39, weshalb an diesen Flanschen vorbei kein Toner verloren geht.
Da der Tonerdünnschichtbereich der Achsenrichtung der Entwicklungswalze kleiner definiert ist als der Magnetbürstenausbildungsbereich der Achsenrichtung auf der Magnetwalze, kann deshalb gemäß der vorliegenden Erfindung ein ausreichend großer Tonerdünnschichtbereich auf der Oberfläche der entsprechenden Entwicklungswalze ausgebildet werden, um das elektrostatische latente Bild auf dem lichtempfindlichen Körper zu bedecken.
Da der Magnetbürstenausbildungsbereich der Achsenrichtung auf der Magnetwalze größer definiert ist als der Tonerdünnschichtausbildungsbereich der Achsenrichtung auf der Entwicklungswalze, kann weiterhin ein Tonerdünnschichtbereich, der ausreicht, um das elektrostatische latente Bild auf dem lichtempfindlichen Körper zu bedecken, auf der Entwicklungswalze ausgebildet werden. Dadurch ist die Tonerzufuhr zum äußeren Teil des ein elektrostatisch latentes Bild aufweisenden Bereichs in der Richtung der Breite auf dem lichtempfindlichen Körper nicht unzureichend, so daß ausreichend Bildgebung vorgenommen wird und kein Geisterbild erscheint, indem der Resttoner auf der Entwicklungswalze erfolgreich zurückgewonnen wird.
Außerdem haftet Toner nicht an den Seitenflächen der Entwicklungswalze, so daß die Tonerverstreuung verhindert wird und ausgezeichnete Bilder entstehen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1, Fig. 18 und Fig. 19 wird wie folgt ein Entwicklungsverfahren der zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Fig. 18 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung von Potentialdifferenzen zwischen der Magnetwalze und den Entwicklungswalzendrehzahlen der Entwicklungswalze zeigt. Fig. 19 ist eine graphische Darstellung, die den Effekt der Drehzahl der Entwicklungswalze auf die Tonerschichtausbildung zeigt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Potentialdifferenz Δ der Entwicklungswalze 2 beim ersten Umlauf vom Beginn der Entwicklung größer gesetzt als die beim zweiten Umlauf oder später, wie in Fig. 18 30 gezeigt, indem die Vorspannung DC31a der in Fig. 1 gezeigten Entwicklungswalze variiert wird. Obwohl die Potentialdifferenz Δ im Bereich 100-250 V gesetzt werden kann, wenn die Standardpotentialdifferenz auf 150 V gesetzt ist, ist es angebracht, die Potentialdifferenz Δ der Entwicklungswalze 2 beim ersten Umlauf ab dem Beginn der Entwicklung auf etwa +50 V (+45-55 V) zu setzen. Zu große Potentialdifferenz bewirkt wegen der vergrößerten Tonermenge auf der Entwicklungswalze eine Tonerverstreuung. Durch eine unter 45 V liegende Potentialdifferenz erhält man einen unvollkommenen Effekt.
Falls die Potentialdifferenz Δ der Entwicklungswalze 2 beim ersten Umlauf ab Beginn der Entwicklung so gesetzt ist, daß sie gleich der beim zweiten Umlauf oder später ist, wie durch die Zahl 31 in Fig. 18 gezeigt, kann sich selbst bei dem zweiten Drehungsumlauf der Entwicklungswalze wie durch die Zahl 41 in Fig. 19 gezeigt auf der Entwicklungswalze 2 keine zum Erhalt einer gleichförmigen Entwicklungseigenschaft erforderliche Tonermenge 42 ausbilden, was Geisterbilder und eine Abnahme der Tiefe nach aufeinanderfolgendem Druck bewirkt. Das Phänomen tritt aufgrund der Ungleichheit der Tonermenge auf der Entwicklungswalze nach dem Entwickeln auf. Wie oben in der vorliegenden Ausführungsform angegeben, kann die Dicke der Tonerschicht vom ersten Umlauf der Entwicklungswalze gleichförmig sein, wie durch die Zahl 40 in Fig. 19 gezeigt, indem die Potentialdifferenz Δ der Entwicklungswalze beim ersten Umlauf ab Beginn der Entwicklung größer als die beim zweiten Umlauf oder später gesetzt wird.
Weiter in der vorliegenden Ausführungsform wird ein ausgeglichener Potentialzustand des Angleichens des Oberflächenpotentials DC31a der Entwicklungswalze 2 an das Oberflächenpotential DC30a der Magnetwalze 1 im Nichtbildgebungsintervall ab dem Ende der Entwicklung eines Bilds bis zu dem Beginn der Entwicklung des nachfolgenden Bilds oder bei einem beliebigen vorgeschriebenen Zeitintervall vor dem Beginn der Bildung eines Bilds realisiert, während die Entwicklungswalze, die Magnetwalze und der Paddelrührer gedreht werden. Die Magnetbürste gewinnt den Resttoner auf der Entwicklungswalze 2 im Zustand dieses ausgeglichenen Potentialzustands zurück. Das Nichtbildgebungsintervall kann das Intervall vor der Ausbildung eines Bilds sein; beispielsweise das Intervall ab dem von einer nichtgezeigten Steuereinheit ankommenden Signal zum Druckstart bis zu der Zuführung eines Aufzeichnungsmediums von der Blattzuführkassette 53 zum Förderband 54. Das Nichtbildgebungsintervall kann auf der Basis des von der nichtgezeigten Steuerschaltung übertragenen Signals zum Druckstart, der zur Belichtungseinheit 57 übertragenen Druckbilddaten oder des Vorderendes oder des Hinterendes eines Aufzeichnungsmediums der Blattzufuhrkassette erfaßt werden.
Da der ausgeglichene Potentialzustand der Oberflächenpotentiale der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 realisiert werden kann, wenn die Potentialdifferenz |DC31a-DC30a| (Δ) beider Oberflächenpotentiale auf 0 V gebracht wird, können beide Potentiale beispielsweise auf 0 V oder auf beliebige willkürliche Potentiale wie etwa 50 V gebracht werden. Der ausgeglichene Potentialzustand kann realisiert werden durch Steuern der Oberflächenpotentiale sowohl der Entwicklungswalze 2 als auch der Magnetwalze 1, durch Einstellen eines Oberflächenpotentials gleich dem anderen Oberflächenpotential oder weiterhin durch Gleichsetzen der Potentialzustände über einen Teilintervall des Nichtbildgebungsintervalls, aber nicht für das ganze Nichtbildgebungsintervall.
Durch Realisieren eines ausgeglichenen Potentialzustands im Nichtbildgebungsintervall oder vor dem Beginn der Ausbildung eines Bilds, wenn die Entwicklungswalze, die Magnetwalze und der Paddelrührer gedreht werden, verschwindet die elektrostatische Kraft, mit der Toner an der Entwicklungswalze haftet. Dadurch kann der Resttoner effektiv mit dem Effekt der Magnetbürste aufgrund der Umfangsdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze, ohne daß dem Toner eine Last auferlegt wird, auf die Magnetwalze zurückgewonnen werden. Der Resttoner, d. h. eine Ursache für Geisterbilder, wird leicht zurückgewonnen, um Schleierbildung und Geisterbilder zu vermeiden, wodurch ein klares Bild erhalten werden kann.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform der Toner, der nicht bei der Entwicklung des latenten Bilds auf dem lichtempfindlichen Körper im Toner der dünnen Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 2 verwendet worden ist, d. h. der Resttoner nach der Entwicklung, mit dem durch eine Umfangsdrehzahldifferenz der Walzen erzeugten Bürsteneffekt, wobei die auf der Magnetwalze ausgebildete Magnetbürste mit der Entwicklungswalze kontaktiert wird, wiedergewonnen. Der zurückgewonnene Toner, der mit der Magnetbürste auf der Magnetwalze 1 zurückgewonnen wurde, kann mit neuem Toner vermischt werden, indem die Magnetbürste mit dem Paddel des Paddelrührers 22 geschabt wird. Das gemischte Entwicklermaterial wird wieder der Entwicklungswalze 2 zugeführt, so daß Toner leicht zurückgewonnen und ersetzt wird, ohne daß ein spezielles Instrument wie etwa eine Rakel installiert wird.
In der Entwicklungseinheit verwendeter Träger ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Ferritträger mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁷ Ωcm, einer Sättigungsmagnetisierung von 70 mA m²/g und einer mittleren Teilchengröße von 35 µm. Zu den Trägern mit hoher Magnetisierung und niedrigem spezifischem Widerstand zählen Magnetit, Ferrit der Mn-Serie und Ferrit der Mn-Mg-Serie. Obwohl diese Träger so verwendet werden können, wie sie sind, können oberflächenbehandelte Beispiele von ihnen verwendet werden, solange ihr spezifischer Widerstand auf einem niedrigen Niveau gehalten wird. Der Träger hat die Rolle, den Resttoner zurückzugewinnen und dann Toner zuzuführen. Der Träger kann fest haftenden Toner mit einer elektrostatischen Kraft durch den Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und der Magnetwalze 1 ablösen, um den erforderlichen Toner für die Entwicklung zuzuführen, solange sein spezifischer Widerstand im Bereich 10⁴-10⁷ Ωm liegt.
In diesem Fall wird die Verwendung eines Trägers mit kleiner Teilchengröße bevorzugt, der eine große Oberfläche aufweist, um die Kontaktpunkte mit Tonerteilchen zu vermehren. Falls der spezifische Widerstand des Trägers 10⁴ Ωm oder weniger beträgt, ist es schwierig, eine genaue Ladung an den Toner anzulegen, um die Entwicklung ohne Schleierbildung beizubehalten, aber effektiv, mit Geisterbildern fertigzuwerden, und weiterhin würde Toner verstreut werden und die Ladeeinrichtung oder die Belichtungseinrichtung 57 im Fall eines langen Kopierlaufs verunreinigen. Falls der spezifische Widerstand des Trägers 10⁷ Ωm oder höher liegt, ist es möglich, eine Ladefähigkeit zu geben, doch ist dies mit einem Problem verbunden, daß die Tonerladung höher wird. Richtig geladener Toner kann nachgefüllt werden, wenn Toner auf der Entwicklungswalze zurückgewonnen wird.
Dagegen werden die Tonerverstreuung und Schleierbildung durch Steuern der Tonerladung auf 5-20 µC/g verhindert. Auf der Entwicklungswalze 21 bleibt durch Entwicklung bei einem geringen elektrischen Feld kein Entwicklungshysteresephänomen zurück. Dadurch kann ein Entwicklungssystem bereitgestellt werden, bei dem der Toner eine gute Rückgewinnbarkeit aufweist. Geladener Toner zusammen mit Träger bilden eine Magnetbürste auf der Magnetwalze. Die Tonerschicht wird auf der Entwicklungswalze 2 durch die Potentialdifferenz | DC31a-DC30a|(Δ) zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 ausgebildet. Toner fliegt durch eine kombinierte Vorspannung aus Gleichvorstrom plus einer Wechselvorspannung zu dem lichtempfindlichen Körper 3.
Der Resttoner auf der Entwicklungswalze 2 wird mit dem Bürsteneffekt zurückgewonnen, der aus der Differenz der Umfangsdrehzahl der beiden Walzen entsteht, während die Magnetbürste auf der Magnetwalze die Tonerschicht auf der Entwicklungswalze kontaktiert. Durch Rühren mit einem Paddelrührer 22 wird Toner leicht zurückgewonnen und ersetzt, ohne ein spezielles Instrument wie etwa eine Rakel zu installieren.
Was das Mischungsverhältnis von Toner in der vorliegenden Ausführungsform anbetrifft, enthält eine Gesamtmischung aus Träger und Toner 2-40 Gew.-% Toner, bevorzugt 3-30 Gew.-% und besonders bevorzugt 4-15 Gew.-%. Falls das Mischungsverhältnis von Toner unter 2 Gew.-% liegt, ist der Tonerladungsanstieg nicht in der Lage, ausreichend Bildtiefe zu erhalten. Falls das Mischungsverhältnis von Toner über 40 Gew.-% liegt, kann nicht ausreichend Tonerladung erhalten werden, so daß Toner vom Entwickler verstreut wird und den Innenteil der Bildgebungsvorrichtung verunreinigt oder auf dem Bild eine Schleierbildung erzeugt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird zum Verbessern des Ersatzes von Entwicklermaterial die Magnetwalze 1 schneller gedreht als die Entwicklungswalze, und die Drehzahl der Magnetwalze 1 liegt unter dem zweifachen der der Entwicklungswalze 2, um Toner auf der Entwicklungswalze zurückzugewinnen. Die Zufuhr von Entwicklermaterial, dessen Tonerkonzentration entsprechend eingestellt ist, auf die Entwicklungswalze 2 kann eine gleichförmige Tonerschicht ausbilden.
Wenn ein positiv geladener organischer lichtempfindlicher Körper (OPC) als lichtempfindlicher Körper 3 verwendet wird, dann wird die Entwicklungsvorspannung DC7a auf 500 V oder weniger gebracht, bevorzugt 400 V oder weniger, um das Anlegen eines starken elektrischen Felds an den Toner zu verhindern.
Wenn die Entwicklungsvorspannung niedrig gesetzt wird, wird dadurch effektiv ein dielektrischer Durchschlag eines dünnen Films eines lichtempfindlichen a-Si-Körpers und eine übermäßige Ladung von Toner verhindert. Eine Tonerschicht von 10-100 µm, bevorzugt 30-70 µm, wird auf der Entwicklungswalze 2 ausgebildet, und ein Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem lichtempfindlichen Körper 3 wird auf 150-400 µm, bevorzugt 200-300 µm, gesetzt. Klare Bilder werden ausgebildet, indem man Toner auf dem lichtempfindlichen Körper 3 mit einem elektrischen Gleichstrom- plus Wechselstromfeld durch den Spalt fliegen läßt.
Ein Spalt zwischen der Rakel 9 und der Magnetwalze 1 ist auf 0,3-1,5 mm gesetzt. Analog ist ein Spalt zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 auf 0,3-1,5 mm gesetzt. Die Dicke der dünnen Tonerschicht auf der Entwicklungswalze ist auf 6-100 µm, bevorzugt 30-70 µm, gesetzt. Diese Dicke entspricht 5-10 Schichten aus Tonerteilchen bei einer mittleren Teilengröße von Toner von 7 µm. Ein Spalt zwischen der Entwicklungswalze 2 und dem lichtempfindlichen Körper 3beträgt 150-400 µm, bevorzugt 200-300 µm. Ein Spalt, der schmaler ist als 150 µm, bewirkt Schleierbildung. Falls der Spalt breiter ist als 400 µm ist es schwierig, zu bewirken, daß ausreichend Toner zum lichtempfindlichen Körper hinüberspringt, so daß ausreichende Bildtiefe erhalten werden kann. Außerdem bewirkt er eine selektive Entwicklung.
Bei diesem Verfahren der vorliegenden Ausführungsform wurde unter Verwendung einer Testmaschine einer tandemartigen Bildgebungseinrichtung, in Fig. 5 gezeigt, eine Auswertung vorgenommen, bei der mit einer Prozeßgeschwindigkeit von 84 mm/s und 14 Blättern/min. gedruckt wurde. Die Zahl 30 in Fig. 18 gibt in diesem Fall ein Modell der Potentialdifferenz Δ zwischen der Magnetwalze 1 und der Entwicklungswalze 2 an. Dabei gibt die Zahl 40 in Fig. 19 das Tonergewicht auf der Entwicklungswalze 2 an. Um die Entwicklung von Geisterbildern zu verhindern und eine stabile Tiefe aufrechtzuerhalten, selbst wenn Drucke mit hoher Tiefe nacheinander vorgenommen werden, sollte ausreichend Toner von 1,0 mg/cm² oder mehr ab dem ersten Drehungsumlauf der Entwicklungswalze 2 sichergestellt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform konnte ab dem ersten Umlauf Toner von 1,0 mg/cm² oder mehr sichergestellt werden, und ein stabiler Druck war möglich.
Mit dem Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann die erforderliche Tonermenge ab dem ersten Drehungsumlauf der Entwicklungswalze 2 erhalten werden, wodurch entsprechend verhindert wird, daß das in Fig. 4 gezeigte Geisterbild erscheint. Bei dem Entwicklungsverfahren der vorliegenden Erfindung läuft somit die Entwicklungswalze nicht im Leerlauf bis zum nächsten Entwicklungszeitpunkt oder ein nicht ausreichendes Entwicklungsintervall wird genommen, wie im Fall des üblichen Verfahrens. Es kommt zu keiner vergrößerten Last auf dem Entwicklermaterial, Verschlechterung der Tonerladung, Abnahme der Druckgeschwindigkeit und Abnahme der Entwicklungseigenschaft durch die selektive Entwicklung. Die Entwicklungsmenge jeder Farbe kann dadurch konstant gehalten werden, damit eine ausgezeichnete Entwicklungseigenschaft beibehalten wird.
Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, kann die Tonerschicht auf der Entwicklungswalze gemäß der vorliegenden Ausführungsform gleichförmig ausgebildet werden, indem die Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze in der hybridartigen Entwicklungseinheit trotz einer kompakten tandemartigen Farbvorrichtung gesteuert wird. Durch Ausgleichen der Potentialdifferenz beim Ablauf der Entwicklung wird eine Entwicklungshysterese unterdrückt und die Tonerladung wird stabilisiert, wodurch klare Bilder erhalten werden. Selbst im Fall des Drucks einer Mischung von Farbbildern und monochromatischer Bilder kann die Entwicklungsmenge jeder Farbe konstant gehalten werden, so daß eine ausgezeichnete Entwicklungseigenschaft aufrechterhalten werden kann.
Wenn die dünne Tonerschicht zum Entwickeln des latenten Bilds auf dem lichtempfindlichen Körper ausgebildet wird, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und zweiten Gleichvorstrom im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des ersten Umlaufs größer gesetzt wird als die im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des zweiten Umlaufs oder danach, diejenigen Phänomene, bei denen eine Tonermenge der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze zu Beginn des zweiten Umlaufs von der beim ersten Umlauf variiert und die Bildtiefe beim zweiten Umlauf oder danach wegen eines Mangels an Absolutmenge an Toner nach der Entwicklung eines Bilds mit tiefer Tiefe gesenkt wird, verhindert, die bis dahin auftraten, wenn die Potentialdifferenz des zweiten Umlaufs oder danach die gleiche ist wie die des ersten Umlaufs. Weiterhin wird eine Tonermenge der Schicht, die für die Entwicklung des ersten Umlaufs der Entwicklungswalze erforderlich ist, sichergestellt, während eine Bildtiefe nach einer Entwicklung mit großer Tiefe nicht aufgrund eines Mangels an absoluter Tonermenge gesenkt wird.
Folglich kann ein Steuerverfahren in einer Entwicklungseinheit bereitgestellt werden, einer Entwicklungseinheit, in der das Erscheinen eines Geisterbilds verhindert werden und eine stabile Bildqualität über eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann, ohne daß die Tonermenge variiert oder die Bildtiefe reduziert wird, indem sicher geladener Toner der Entwicklungswalze zugeführt wird, wodurch eine Tandembildgebungseinrichtung, die die Bildqualität stabilisieren kann, kompakt und mit geringen Kosten konstruiert werden kann.
Weiter gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Potentialdifferenz bei der ersten Runde, die höher ist als die bei der zweiten Runde oder danach, höher als 50 V gesetzt wird, nimmt die Tonermenge auf der Entwicklungswalze zu, was eine Verstreuung von Toner bewirkt. Wenn sie unter 50 V gesetzt wird, kann kein offensichtlicher Effekt gesehen werden. Diese Phänomene können durch Setzen auf etwa 50 V vermieden werden. Dadurch kann unter Lösung der obenerwähnten Phänomene eine erforderliche Menge an Toner sichergestellt werden, während das Phänomen verhindert wird, daß die Bildtiefe aufgrund eines Mangels an Absolutmenge an Toner nach dem Entwickeln eines Bilds mit großer Tiefe gesenkt wird.
Weiter gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Erzeugen eines ausgeglichenen Potentialzustands, in dem die erste und die zweite Vorspannung ausgeglichen sind, wenn sich die Entwicklungswalze und die Magnetwalze im Nichtbildgebungsintervall drehen, während nur die Wechselvorspannung angelegt wird, Resttoner mit dem Bürsteneffekt der Umfangsdrehzahldifferenz von Walzen beim Kontaktieren der Magnetbürste auf der Magnetwalze mit der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze zurückgewonnen werden, ohne ein bestimmtes Instrument wie etwa eine Rakel zu installieren, und Entwicklermaterial kann durch Rühren mit einem Rührmischer ersetzt werden. Deshalb wird Restentwicklungstoner, der ein Geisterbild bewirkt, leicht zurückgewonnen und ein klares Bild kann ausgebildet werden, indem das Erscheinen von Geisterbildern verhindert und gleichzeitig Erzeugung einer Schleierbildung vermieden wird.
Eine weitere Ausführungsform mit einer Tonernachfüllsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird wie folgt erläutert. Wie in Fig. 10 und 20 gezeigt, weist die Entwicklungseinheit einen Tonerbehälter 24 mit einer Nachfüllwalze 25 im oberen Teil des Entwicklungsgefäßes 12 und einen Tonersensor 71 an der Entwicklungsgefäßwand einem Rührmischer 23 in dem Entwicklungsgefäß gegenüber auf, wobei Tonersensor 71 an dem Entwicklungsgefäß 12 befestigt ist. Der Tonersensor 71 ist an einen Steuerteil (CPU) 72 angeschlossen. Die CPU 72 steuert einen Tonermotor 73, der die Nachfüllwalze 25 dreht, damit Toner von dem Tonerbehälter 24 wie unten festgestellt zu dem Entwicklungsgefäß 12 nachgefüllt wird.
Wenn übrigens, wie in Fig. 5 gezeigt, die Belichtungseinheit 57 die lichtempfindliche Trommel 55 belichtet, d. h., wenn die Belichtungseinheit 57 angetrieben wird, erhält die Belichtungseinheit 57 ein Belichtungseinheitsantriebssignal. Beispielsweise wird ein Manuskript von einem Scanner (CCD: nicht gezeigt) gelesen und ein Ausgangssignal wird als Bildsignal (Bilddaten) genommen. Die Bilddaten werden als eine Punktmatrix ausgedrückt. Ein Belichtungseinheitsantriebssignal entsprechend den Bilddaten wird an die Belichtungseinheit 57 geliefert. Die lichtempfindliche Trommel 55 wird auf der Basis der Bilddaten belichtet. Bei einem Beispiel der Zeichnung werden die Bilddaten an die CPU 72 geliefert. Ein Bedruckte-Blätter-Zählsignal, das die Anzahl bedruckter Blätter angibt, wird an die CPU 72 geliefert.
Unter Bezugnahme zusammen auf Fig. 21, wenn die Bildgebungsvorrichtung startet (Schritt S1), reagiert die CPU 72 mit einem Modus A (Schritt S2). Im Modus A unterzieht die CPU 72 wie oben erwähnt den Tonermotor 23 einer Ein-Aus-Steuerung gemäß einem von dem Tonersensor 71 erhaltenen Tonererfassungssignal. Das heißt, der Tonersensor 71 überwacht die Tonermenge im Entwicklungsgefäß 12 und überträgt ein Niedrigfüllstandssignal, wenn die Tonermenge unter die vorgeschriebene Menge abfällt. Wenn die CPU 72 das Niedrigfüllstandssignal empfängt, schaltet sie den Tonermotor 73 ein. Dadurch wird die Nachfüllwalze 25 so gedreht, daß der Toner in einem vorgeschriebenen Intervall aus dem Tonerbehälter 24 in das Entwicklungsgefäß 12 nachgefüllt wird. Der Tonersensor 21 überträgt ein Hochfüllstandssignal, wenn die Tonermenge im Entwicklungsgefäß 12 über einer vorgeschriebenen Menge liegt. Wenn die CPU 72 das Hochfüllstandssignal empfängt, schaltet sie den Tonermotor 73 aus. Dadurch wird das Nachfüllen von Toner aus dem Tonerbehälter 24 in die Entwicklungsvorrichtung gestoppt. Somit wird die Tonermenge im Entwicklungsgefäß 12 mit dem Modus A auf die ungefähr definitive Menge gesteuert.
Wie oben erwähnt, kennt die CPU 72 die Anzahl der bedruckten Blätter, da sie ein Bedruckte-Blätter-Zählsignal erhält. Wenn die bedruckten Blätter die vorgeschriebene Anzahl (z. B. 500 Blätter) übersteigen (Schritt S3), schaltet die CPU 72 in den Modus B um (Schritt S4).
Mit dem Modus B stoppt die CPU 72 das Nachfüllen von Toner ungeachtet des Tonermengenerfassungssignals. Die CPU 72 mißt die Bilddichte bei allen Bilddaten auf der Basis eines Zählwerts der Anzahl von Punkten in den Bilddaten, um eine gemessene Bilddichte (Wt) zu erhalten. Die CPU 72 addiert nacheinander die gemessenen Bilddichten, um eine addierte Bilddichte (Σ Wt) zu erhalten. Beispielsweise berechnet die CPU 72 die addierte Bilddichte (Σ Wt) durch die Gleichung addierte Bilddichte (Σ Wt) = gemessene Bilddichte × Anzahl bedruckter Blätter. Die CPU 72 beurteilt, ob die addierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert (α) übersteigt oder nicht (Schritt S5). Wenn die addierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert (α) übersteigt, geht die CPU zu Schritt S1 weiter und reagiert mit dem Modus A.
Wie oben erwähnt wird die Bilddichte von der Anzahl von Punkten gemessen und gemessene Bilddichten werden addiert, um eine addierte Bilddichte zu erhalten. Toner wird solange nachgefüllt, bis die addierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert übersteigt, und danach wird das Auffüllen des Toners angehalten. Mit anderen Worten wird zuvor eine Beziehung der addierten Bilddichte mit der Tonerverbrauchsmenge definiert, und die Tonerverbrauchsmenge wird auf der Basis der addierten Bilddichte abgeschätzt. Das heißt, die CPU 72 mißt die Bilddichte bei allen Bilddaten, addiert nacheinander die gemessenen Bilddichten, um eine addierte Bilddichte zu erhalten, und schätzt eine Tonerverbrauchsmenge. Die CPU 72 verbietet das Nachfüllen von Toner für die verbotene Zeit, bis die Tonerverbrauchsmenge eine vorgeschriebene Menge erreicht. Folglich wird Toner (große und alte Tonerteilchen) in der Nähe der Entwicklungswalze 2 verbraucht.
Es stellt ein effektives Mittel dar, z. B. in dem Fall daß eine mittlere Druckdichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht, eine Rückgewinnungsaktion, eine sogenannte Scheinentwicklung, angemessen zu betreiben, so daß Toner auf der Entwicklungswalze auf die lichtempfindliche Trommel 55 übertragen wird und danach Toner mit einer nicht gezeigten Reinigungseinrichtung zum Zeitpunkt des Nichtbildgebungsintervalls im Modus B zurückgewonnen wird.
Wie man anhand der oben erwähnten Erläuterung leicht verstehen kann, wird ein Zeitintervall, währenddessen der Modus B ausgeführt wird, als addierte Bilddichte (Σ Wt) = (gemessene Bilddichte × Anzahl bedruckter Blätter) bestimmt. Wenn das Zeitintervall bestimmt ist, kann eine Welligkeit in der Tonermenge im Entwicklungsgefäß 12 unabhängig von der gemessenen Bilddichte gesteuert werden. (Eine Welligkeit der Tonermenge wird hierin definiert als (1) Senken des Verhältnisses an Tonermenge im Modus B zu der Menge, die im Modus A im Entwicklungsgefäß 14a auf eine ungefähr vorgeschriebene Menge gesteuert wird, oder (2) Senken des Verhältnisses an Tonermenge in der Nähe der Laufbuchse 14c im Modus B zu der Menge, die im Modus A im Entwicklungsgefäß 14a auf eine ungefähr vorgeschriebene Menge gesteuert wird.) Falls nämlich ein Zeitintervall des Ausführens von Modus B nur bezüglich der Anzahl bedruckter Blätter bestimmt wird, wird eine Welligkeitsrate an Tonermenge auf klein eingestellt, da die Verbrauchsmenge an Toner in der Nähe der Entwicklungswalze 2 im Fall einer niedrigen gemessenen Bilddichte klein ist. Falls weiterhin die Bilddichte hoch ist, steigt die Tonerverbrauchsmenge in der Nähe der Entwicklungswalze an, so daß eine Welligkeitsrate an Tonermenge auf hoch eingestellt wird. (Das heißt die Tonermenge in der Nähe der Entwicklungswalze 2 nimmt ab). Infolgedessen wird auf der Entwicklungswalze 2 keine dünne Tonerschicht ausgebildet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 22 werden nun die Änderungen der Bildtiefe im Fall einer herkömmlichen Tonernachfüllsteuerung (herkömmliches Beispiel) und einer Tonernachfüllsteuerung (die vorliegende Nachfüllsteuerung) gemäß der in Fig. 21 erläuterten vorliegenden Erfindung hier erläutert. In Fig. 22 zeigt eine Kurve mit ◊ ein herkömmliches Beispiel an; eine Kurve mit ▪ zeigt eine gegenwärtige Nachfüllsteuerung an. Wie man leicht in Fig. 22 erkennen kann, fällt die Bildtiefe beim herkömmlichen Beispiel abrupt ab, wenn die Anzahl bedruckter Blätter 7000-8000 übersteigt, während die Bildtiefe mit der vorliegenden Steuerung stabil bleibt, selbst wenn die Anzahl bedruckter Blätter 30.000 Blätter übersteigt. Durch die Verwendung der vorliegenden Nachfüllsteuerung wird die Bildtiefenstabilität erhöht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 23 wird weiterhin eine Änderung der mittleren Tonerteilchengröße (µm) im Entwicklungsgefäß 14a (z. B. in der Nähe der Entwicklungswalze 2) im Fall eines herkömmlichen Beispiels und einer vorliegenden Nachfüllsteuerung erläutert.
In Fig. 23 zeigt eine Kurve mit ◊ ein herkömmliches Beispiel und eine Kurve mit ▪ zeigt eine vorliegende Nachfüllsteuerung an. Wie man leicht aus Fig. 23 verstehen kann, nimmt beim herkömmlichen Beispiel die mittlere Tonerteilchengröße nach dem Druckbeginn stark zu (nach dem Druck von 100-200 Blättern) und steigt danach weiter an. Die mittlere Tonerteilchengröße variiert selbst nach dem Druck von 50.000 Blättern. Während man bei der vorliegenden Nachfüllsteuerung erkennen kann, daß, obwohl die mittlere Tonerteilchengröße nach Druckbeginn zunimmt, die mittlere Tonerteilchengröße nach dem Druck von ungefähr 50.000 Blättern stabilisiert wird. Es ist außerdem zu erkennen, daß zwischen dem herkömmlichen Beispiel und der vorliegenden Nachfüllsteuerung eine große Differenz bei der mittleren Tonerteilchengröße existiert. (Die mittlere Tonerteilchengröße ist in der vorliegenden Nachfüllsteuerung im Vergleich zu der im herkömmlichen Beispiel extrem klein).
Wie oben angemerkt, wenn die in Fig. 21 erläuterte Tonernachfüllsteuerung durchgeführt wird, wird, da eine Welligkeit bei der Tonermenge im Entwicklungsgefäß 14a erzeugt wird, der neu in die Nähe der Entwicklungswalze 2 nachgefüllte Toner aufgrund der Welligkeit in kurzer Zeit in das Entwicklungsgefäß 14c übertragen. Dadurch wird alter Toner (Toner mit großer Teilchengröße und verschlechterter Toner) verbraucht, während neuer Toner in die Nähe der Entwicklungswalze 2 zugeführt wird, was dazu führt, daß die Abnahme der Bildtiefe und der Schleierbildung effektiv verhindert werden.
Gemäß Experimenten des Erfinders der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß die Tonerwelligkeitsrate bevorzugt im Bereich 5-50% der Tonermenge im Entwicklungsgefäß 14a lag. Wenn die Tonerwelligkeitsrate unter 5% liegt, kann eine selektive Entwicklung nicht vermieden werden, während bei einem Tonerwelligkeitsverhältnis über 50% die verbotene Zeit für das Nachfüllen von Toner zu lang wird, so daß es schwierig wird, die dünne Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 2 auszubilden.
In Fig. 21 wurde jedoch ein Beispiel erläutert, bei dem die CPU 72 aus dem Modus A in den Modus B umschaltet, wenn die Anzahl bedruckter Blätter die vorgeschriebene Anzahl (z. B. 500 Blätter) übersteigt. Die CPU 72 kann aus dem Modus A in den Modus B umschalten, wenn die gemessene Bildtiefe unter dem vorgeschriebenen Wert liegt. Das heißt, CPU 72 kann unmittelbar vor dem Erzeugen der Abnahme der Tiefe von dem vorgeschriebenen Wert aus dem Modus A in den Modus B umschalten.
Da in der vorliegenden Ausführungsform das Nachfüllen von Toner auf der Basis des addierten Ergebnisses verboten ist, das dadurch erhalten wird, daß die Bilddichten der Bilddaten addiert werden, wird somit alter Toner verbraucht, während neuer Toner in der Nähe des Entwicklermateriallagerkörpers zugeführt wird, wodurch eine Abnahme der Bildtiefe und eine Schleierbildung effektiv verhindert werden.
Weiterhin werden bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Abnahme der Bildtiefe und die Schleierbildung ohne Scheinentwicklung effektiv verhindert; dadurch wird kein Toner verschwendet.

Claims

1. Bildgebungsvorrichtung mit mindestens einer Entwicklungseinheit, die ein elektrostatisches latentes Bild auf einem lichtempfindlichen Körper mit einer dünnen Tonerschicht entwickelt, die auf der Oberfläche einer Entwicklungswalze ausgebildet ist, an die eine Entwicklungsvorspannung durch eine Magnetbürste aus einem isolierenden oder einen hohen spezifischen Widerstand aufweisenden Toner und einem Träger auf einer Magnetwalze angelegt wird, wobei ein Tonerdünnschichtausbildungsbereich in der Achsenrichtung auf der Entwicklungswalze kleiner ausgebildet ist als ein Magnetbürstenausbildungsbereich in der Achsenrichtung auf der Magnetwalze.

2. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Tonerdünnschicht-Nichtausbildungsbereich eines einen hohen spezifischen Widerstand aufweisenden Bereichs, der aus einem isolierenden oder einen hohen Widerstand aufweisenden Bereich besteht, der höher ist als der von Toner, an den Enden des Tonerdünnschichtausbildungsbereichs ausgebildet ist.

3. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die dünne Tonerschicht auf der Entwicklungswalze mit einer Potentialdifferenz zwischen der Entwicklungswalze und der Magnetwalze in einem Bildgebungsintervall ausgebildet ist und der Resttoner auf der Entwicklungswalze mit einer Magnetbürste auf der Magnetwalze zurückgewonnen wird, die eine Umfangsdrehzahl aufweist, die schneller ist als die der Entwicklungswalze in einem Nichtbildgebungsintervall.

4. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Entfernung zwischen dem lichtempfindlichen Körper und der Entwicklungswalze 150-400 µm beträgt, während die dünne Tonerschicht mit einer Dicke, die das 5-10fache der mittleren Teilchengröße von Toner beträgt, von der Entwicklungswalze im Bildgebungsintervall ausgebildet wird.

5. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mittlere Teilchengröße des Trägers das 3-9fache der des Toners beträgt.

6. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Entwicklungsvorspannung zwischen der Magnetwalze und der Entwicklungswalze 100 V-250 V beträgt und eine dünne Tonerschicht mit einer Dicke, die das 5-10fache der mittleren Teilchengröße des Toners beträgt, auf der Entwicklungswalze ausgebildet wird.

7. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei:
die Entwicklungsvorspannung eine kombinierte Vorspannung aus einem ersten Gleichvorstrom plus einem Wechselvorstrom ist und die an die Magnetwalze angelegte Vorspannung ein zweiter Gleichvorstrom ist; und
die Differenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des ersten Umlaufs der Entwicklungswalze größer ist als die im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des zweiten Umlaufs oder danach.

8. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Differenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des ersten Umlaufs der Entwicklungswalze um 45-55 V größer ist als die im Tonerdünnschichtausbildungsintervall des zweiten Umlaufs oder danach.

9. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Differenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom Null beträgt, um einen ausgeglichenen Potentialzustand zu erzeugen, während die Entwicklungswalze und die Magnetwalze im Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, während nur der Wechselvorstrom angelegt wird, wobei das Nichtbildgebungsintervall ein Intervall nach oder vor der Ausbildung eines Bilds ist, ein Intervall zwischen einem Bildgebungsintervall und einem nächsten darauffolgenden Bildgebungsintervall oder ein Intervall zwischen den Aufzeichnungsmedien in einem nachfolgenden Bildgebungsintervall, wobei Toner auf der Entwicklungswalze durch die Magnetbürste und den Wechselvorstrom ersetzt wird.

10. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei:
die Entwicklungsvorspannung eine kombinierte Vorspannung aus einem ersten Gleichvorstrom plus einem Wechselvorstrom ist und die an die Magnetwalze angelegte Vorspannung ein zweiter Gleichvorstrom ist; und
die Differenz zwischen dem ersten Gleichvorstrom und dem zweiten Gleichvorstrom Null beträgt, um einen ausgeglichenen Potentialzustand zu erzeugen, während die Entwicklungswalze und die Magnetwalze im Nichtbildgebungsintervall gedreht werden, während nur der Wechselvorstrom angelegt wird, wobei das Nichtbildgebungsintervall ein Intervall nach oder vor der Ausbildung eines Bilds ist, ein Intervall zwischen einem Bildgebungsintervall und einem nächsten darauffolgenden Bildgebungsintervall oder ein Intervall zwischen den Aufzeichnungsmedien in einem nachfolgenden Bildgebungsintervall, wobei Toner auf der Entwicklungswalze durch die Magnetbürste und den Wechselvorstrom ersetzt wird.

11. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Wechselvorstrom eine Rechteckwelle umfaßt, deren positives Tastverhältnis, falls ein positiv geladener Toner verwendet wird, oder deren negatives Tastverhältnis, falls ein negativ geladener Toner verwendet wird, kleiner ist als 45%.

12. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Länge zwischen den Aufzeichnungsmedien länger ist als die Prozeßumfangslänge der Entwicklungswalze, falls das Nichtbildgebungsintervall ein Intervall zwischen den Aufzeichnungsmedien ist.

13. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei Toner auf der Entwicklungswalze dadurch ersetzt wird, daß die Magnetwalze geringfügig schneller gedreht wird als die Entwicklungswalze und die Magnetwalze die Entwicklungswalze mit der Drehratendifferenz berührt, wenn beide Walzen in der gleichen Richtung gedreht werden.

14. Tandemartige Bildgebungsvorrichtung mit Entwicklungseinheiten, in Anspruch 1 definiert, und mehreren Prozeßeinheiten mit mehreren Farben, die jeweils eine entsprechende lichtempfindliche Trommel umfassen, wobei:
ein Bild ausgebildet wird, indem jedes Farbbild von jeder Prozeßeinheit auf ein Aufzeichnungsmedium oder einen Zwischenübertragungskörper übertragen wird;
das Potential der Entwicklungswalze gleich dem der Magnetwalze ist, um einen ausgeglichenen Potentialzustand zu erzeugen, wenn beide Walzen im Nichtbildgebungsintervall oder vor dem Ausbilden eines Bilds in der Prozeßeinheit gedreht werden; und
der Resttoner auf der Entwicklungswalze bei dem ausgeglichenen Potentialzustand mit der Magnetbürste zurückgewonnen wird.

15. Tandemartige Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei Toner zwangsmäßig aus der Prozeßeinheit auf das Aufzeichnungsmedium oder den Zwischenübertragungskörper ausgeworfen wird, wenn die Tonerverbrauchsrate bei Entwicklung in jeder Prozeßeinheit unter einer vorbeschriebenen Rate liegt.

16. Tandemartige Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei Toner zwangsmäßig aus der Prozeßeinheit auf das Aufzeichnungsmedium oder den Zwischenübertragungskörper ausgeworfen wird, wenn der Tonerladungswert erhöht wird, wenn ein Tonerpermeabilitätssensor einen Wert anzeigt, der unter einem vorgeschriebenen Wert für die Tonerverbrauchsrate liegt, der geschätzt wird, indem automatisch die Anzahl der Punkte pro Blatt gezählt und eine CPU verwendet wird, um Berechnungen zum Schätzen der Tonerverbrauchsrate durchzuführen.

17. Tandemartige Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die auf das Aufzeichnungsmedium oder den Zwischenübertragungskörper ausgeworfene Tonermenge für jede Farbe mit einem Entwicklungsmengenerfassungsmittel gemessen wird.

18. Tandemartige Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei Toner übertragen wird, so daß er sich an einer Stelle des Aufzeichnungsmediums oder des Zwischenübertragungskörpers anhäuft, wo ein Aufzeichnungsblatt nicht berührt, falls die Tonerverbrauchsrate für mehrere Prozeßeinheiten unter einer vorgeschriebenen Rate liegt.

19. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Nachfüllmittel, das den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel, das das Nachfüllmittel steuert, wobei das Steuermittel folgendes umfaßt:

1. ein Addiermittel, das die Bilddichte jedes Aufzeichnungsblatts auf der Basis der Bilddaten mißt und die Bilddichten addiert, um eine addierte Bilddichte zu erhalten,

2. ein Schätzmittel, das eine Tonerverbrauchsrate gemäß der addierten Bilddichte abschätzt, und

3. ein Verhinderungsmittel, das das Nachfüllen des Entwicklermaterials durch das Nachfüllmittel solange verhindert, bis die Tonerverbrauchsrate einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat.

20. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Nachfüllmittel, das den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel, das das Nachfüllmittel steuert, wobei das Steuermittel folgendes umfaßt:

1. ein Addiermittel, das die Bilddichte jedes Aufzeichnungsblatts auf der Basis der Bilddaten mißt und die Bilddichten addiert, um eine addierte Bilddichte zu erhalten, und

2. ein Verhinderungsmittel, das das Nachfüllen des Toners durch das Nachfüllmittel solange verhindert, bis die addierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat.

21. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Nachfüllmittel, das den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel, das das Nachfüllmittel steuert, wobei das Steuermittel folgendes umfaßt:

1. ein Nachfüllsteuermittel, das die Menge der Tonerverbrauchsrate erfaßt, das Nachfüllmittel steuert, wenn die erfaßte Tonerverbrauchsrate einen Wert erreicht, der unter einem vorgeschriebenen Wert liegt, und den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt und

2. ein Verhinderungssteuermittel, das die Bilddichte jedes Aufzeichnungsblatts auf der Basis der Bilddaten mißt, die Bilddaten addiert, um eine addierte Bilddichte zu erhalten, eine Tonerverbrauchsrate gemäß der addierten Bilddichte abschätzt und das Nachfüllen des Toners durch das Nachfüllmittel solange verhindert, bis die Entwicklermaterialverbrauchsrate einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat.

22. Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Nachfüllmittel, das den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt, in Anspruch 1 definiert, und einem Steuermittel, das das Nachfüllmittel steuert, wobei das Steuermittel folgendes umfaßt:

1. ein Nachfüllsteuermittel, das die Tonerverbrauchsrate erfaßt, das Nachfüllmittel steuert, wenn die erfaßte Tonerverbrauchsrate einen Wert erreicht, der unter einem vorgeschriebenen Wert liegt, und den Toner in die Entwicklungseinheit nachfüllt und

2. ein Verhinderungssteuermittel, das die Bilddichte jedes Aufzeichnungsblatts auf der Basis der Bilddaten mißt, die Bilddaten addiert, um eine addierte Bilddichte zu erhalten und das Nachfüllen des Toners durch das Nachfüllmittel solange verhindert, bis die addierte Bilddichte einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat.

23. Entwicklermaterialnachfüllsteuervorrichtung nach Anspruch 19, wobei das Addiermittel die addierte Bilddichte auf Basis der Gleichung Bilddichte × Anzahl bedruckter Blätter berechnet.

24. Entwicklermaterialnachfüllsteuervorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Verhinderungssteuermittel die addierte Bilddichte auf Basis der Gleichung Bilddichte × Anzahl bedruckter Blätter berechnet.