DE3650246T2

DE3650246T2 - Entwicklungsverfahren und Gerät.

Info

Publication number: DE3650246T2
Application number: DE3650246T
Authority: DE
Inventors: Norihisa Hoshika; Atsushi Hosoi; Takashi Saito; Hiroshi Tajika; Hatsuo Tajima; Masaaki Yamaji
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2006-09-18
Also published as: EP0371011B1; EP0219233A2; DE3689887D1; US4933254A; HK12494A; EP0371011A3; US5574545A; EP0371011A2; DE3683584D1; EP0364007B1; EP0364007A1; EP0219233A3; EP0219233B1; DE3689887T2; DE3650246D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Entwicklungsverfahren und eine Entwicklungseinrichtung, welche das Verfahren verwendet, wobei ein latentes Bild mittels eines zwei Komponenten-Entwicklers entwickelt wird, welcher miteinander vermischte magnetische Teilchen sowie Tonerteilchen enthält.
Ein Entwicklungssystem, welches einen Einkomponenten- Magnetik-Toner verwendet sowie ein Entwicklungssystem, welches einen Zweikomponenten-Entwickler benutzt, ist bekannt. Bezüglich eines jeden der Entwicklungssysteme ist es ebenfalls bekannt, daß die Entwicklungswirkung durch Beaufschlagung mittels eines alternierenden elektrischen Felds (elektrisches Wechselfeld) an der Entwicklungsstation gesteigert werden kann, wie es beispielsweise in den US- Patenten Nr. 4,395,476; 4,425,373; 4,292,387; 4,548,489; 4,579,082; und 4,563,978 offenbart ist, wobei alle diese Offenbarungen dem Publizisten der vorliegenden Anmeldung zuzuweisen ist.
In dem Entwicklungssystem, weiches in den US-Patenten, 4,395,476; 4,425,373 und 4,292,387 offenbart wird, ist eine dünne Schicht des Entwicklers mit einer solchen Dicke, daß der Entwickler nicht mit dem latenten Bild in Kontakt kommt, auf einem Entwicklerträgerbauteil ausgebildet, welcher im folgenden als "Buchse" bezeichnet wird, wobei dann der Entwickler in der Form einer dünnen Schicht in die Nähe des latenten Bilds gebracht wird, wo ein elektrisches Feld zwischen dem latenten Bild und der Entwicklerschicht ausgebildet wird. Da dieses System einen Einkomponenten- Magnetiktoner verwendet, ist es vorteilhaft, einen Entwicklungsmagnetikpol zu verwenden und die Buchse und das das latente Bild tragende Bauteil, welches im folgenden als "Trommel" bezeichnet wird, mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit in gleiche Richutung zu bewegen.
Dieses System wurde als besonders hilfreich empfunden, da die Bildreproduzierbarkeit gut ist, weil die Entwicklungseffizienz (das Verhältnis zwischen dem Tonerverbrauch für die Entwicklungsarbeit und dem an der Entwicklungsposition präsenten Toner) hoch ist und daß desweiteren das Baumaß der Entwicklungseinrichtung reduziert werden kann. Jedoch hat das Entwicklerteilchen eine verhältnismäßig große Menge an magnetischein Material, wodurch es daher nicht geeignet ist für die Bilderzeugung in nicht schwarzen Farben beispielsweise in rot, blau oder ähnlichem, da die Farbe infolge der Anwesenheit des magnetischen Materials, welches für gewöhnlich eine schwarze Farbe aufweist, nicht hell genug ist. Desweiteren wird das Bild, welches mit dem Einkomponenten- Magnetikentwickler gebildet wird, nicht fest genug auf einem Aufzeichnungsbauteil wie beispielsweise Papier durch Fixiermittel fixiert. In praktischer Hinsicht sind diese Probleme nicht besonders signifikant, jedoch von dem Standpunkt der Qualitätssteigerung eines Bildes sollten diese Probleme gelöst werden. Als ein Entwicklungssystem, in welchem diese Probleme gelöst wurden, haben die US- Patente Nr. 4,548,489; 4,579,082 und 4,563,978 ein System vorgeschlagen, in welchem ein Zweikomponenten-Entwickler, der nicht magnetische Tonerteilchen und magnetische Teilchen enthält, in einem Entwicklercontainer untergebracht ist. Eine dünne Schicht, welche lediglich die nicht magnetischen Tonerteilchen enthält, wird auf einer Entwicklerträgerbuchse ausgebildet. Die dünne Schicht von nicht magnetischen Tonerteilchen ist gegenüber einem zu entwicklenden latenten Bild angeordnet, wo ein alternierendes elektrisches Feld zwischen dem latenten Bild und der Buchse ausgebildet wird. Dieses System weist nicht die vorstehend beschriebenen Probleme auf, welche von dem magnetischen Material herrühren, da in der Entwicklungsposition ein Einkomponenten-Entwickler verwendet ist. Jedoch zeigt dieses System das Problem, daß die Bilddichte des entwickelten Bildes relativ niedrig ist, wobei ein Problem hinsichtlich der Entwicklungscharakteristiken auftritt, wie beispielsweise eine negative Eigenschaft (die Bilddichte verringert sich mit der Erhöhung des latenten Bildpotentials), welche im einzelnen nachfolgend beschrieben wird.
Auf der anderen Seite ist ein Entwicklungssystem, in welchem ein Zweikomponenten-Entwickler zu der Entwicklungsposition gebracht wird, bekannt, wie er in der japanischen, offengelegten Patentanmeldung Nr. 93841/1978 beispielsweise offenbart wird. In diesem System wird eine große Menge an durch magnetische Teilchen gebildete magnetische Bürsten zu der Entwicklungsposition gebracht, mit dem Ergebnis, daß lediglich die Tonerteilchen, welche angrenzend der freien Enden der magnetischen Bürsten existieren, an dem tatsächlichen Entwicklungsvorgang teilnehmen. Um die Bilddichte zu erhöhen, in dem eine große Menge an magnetischen Bürsten (nicht kleiner als 5 mm) dazu gebracht werden, die Trommel zu berühren, wird die Rotationsgeschwindigkeit der Buchse so erhöht, daß sie nicht kleiner als das dreifache der Trommelumdrehungsgeschwindigkeit wird. Da zusätzlich der Prozentsatz an Tonerteilchen, welcher für die Entwicklung in den magnetischen Bürsten verbrauchbar ist, gering wird, ist die Entwicklungseffizienz niedrig. Über dies hat das entwickelte Bild eine Bürsten- bzw. Pinselspur. Damit die Buchse die große Menge an magnetischen Bürsten transportieren kann, ist eine hohe Antriebsleistung notwendig. Dies ist nicht vorteilhaft, da die gleichmäßige Rotation gestört werden kann, sowie ein verschwenderischer Energieverbrauch auftreten kann.
Für ein Entwicklungssystem mit einer hohen Entwicklungseffizienz in der magnetischen Bürstenentwicklung unter Verwendung eines Zweikomponenten- Entwicklers wurde in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 32060/1980, welche durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung ebenfalls angemeldet wurde, ein entsprechender Vorschlag gemacht. In diesem System ist die magnetische Bürste an der Entwicklungsposition in einem alternierenden elektrischen Feld ausgebildet, womit die nichtmagnetischen Tonerteilchen, welche in der magnetischen Bürste enthalten sind, sowie jene Teilchen, welche angrenzend an die freien Enden der magnetischen Bürste sich befinden für den Entwicklervorgang verwendbar sind, wodurch die Entwicklereffizienz erhöht wird. Es wurde herausgefunden, daß gute Bilder durch dieses System ausgebildet werden können. Dieses System jedoch, welches eine große Menge an magnetischen Bürsten an der Entwicklungsstation ausbildet, hat das Problem, daß dann, wenn der in dem Entwicklercontainer kontrollierte Tonergehalt bzw. Tonerinhalt sich verändert, diese Änderung die Qualität des hiermit entwickelten Bildes direkt beeinflußt. Es ist daher zwangsläufig nötig, daß der Tonerinhalt in dem Entwicklercontainer strikt überwacht wird. Es ist praktisch unmöglich, die Tonerinhaltsüberwachungseinrichtung weg zu lassen. Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, ist die Entwicklereffizienz sogar besser als jene der eingangs beschriebenen konventionellen Systeme. Jedoch müssen in verschwenderischer Weise magnetische Teilchen sowie Tonerteilchen zu der Entwicklungsstation gefördert werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine Reduktion im Baumaß der Bilderzeugungseinrichtung bei Aufrechterhaltung der Bildqualität zu erreichen.

Zusammenfassung der Erfindung:

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Entwicklungsverfahren folgende Schritte: Tragen magnetischer Teilchen und Tonerteilchen auf einem zylindrischen Entwicklerträgerbauteil, welches nahe gegenüberliegend zu einem zylindrischen elektrostatisch latenten Bildträgerbauteil angeordnet ist; Ausbilden eines elektrischen Felds an der Entwicklerposition, wo das elektrostatisch latente Bild Trägerbauteil und das Entwicklerträgerbauteil nahe gegenüberliegend angeordnet sind, um die Tonerteilchen an den magnetischen Teilchen vom Entwicklerträgerbauteil zum elektrostatisch latenten Bildträgerbauteil zu übertragen, wobei der folgende Zustand vorliegen muß:
g&sub2; - g&sub1; ist nicht kleiner als 0,25 mm, wobei g&sub1; (mm) der Abstand zwischen dem latenten Bildträgerbauteil und dem Entwicklerträgerbauteil entlang einer Linie G1 gemessen, ist, welche die am engsten beieinanderliegende Punkte dazwischen verbindet, wobei g&sub2; (mm) ein Abstand zwischen dem latenten Bildträgerbauteil und dem Entwicklerträgerbauteil entlang einer Linie G2 gemessen, ist, welche parallel zu der Linie G1 in einem Abstand von 2 mm von dieser verläuft.
Gemäß der Erfindung wird desweiteren eine Einrichtung für das Entwickeln eines elektrostatisch latenten Bildes geschaffen, welches folgende Bauteile hat: Ein zylindrisches Entwicklerträgerbauteil für das Tragen magnetischer Teilchen und Tonerteilchen, ein zylindrisches elektrostatisch latentes Bildträgerbauteil, welches nahe gegenüberliegend zu dem Trägerbauteil angeordnet ist, Mittel für das Ausbilden eines elektrischen Feldes an einer Entwicklerposition, wo das elektrostatisch latente Bildträgerbauteil und das Entwicklerträgerbauteil nahe gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, um die Tonerteilchen auf den magnetischen Teilchen von dem Entwicklerträgerbauteil zu dem elektrostatisch latenten Bildträgerbauteil zu übertragen, wobei die folgende Bedingung erfüllt sein muß
g&sub2; - g&sub1; ist nicht kleiner als 0,25 mm wobei g&sub1; (mm) ein Abstand zwischen dem latenten Bildträgerbauteil und dem Entwicklerträgerbauteil gemessen entlang einer Linie G1 ist, welche die am engsten zueinanderliegenden Punkte dazwischen verbindet, und g&sub2; (mm) ein Abstand zwischen dem latenten Bildträgerbauteil und dem Entwicklerträgerbauteil gemessen entlang einer Linie G2 ist, welche parallel zu der Linie G1 und in einem Abstand von 2 mm zu dieser verläuft.
Im folgenden wird anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wie die Erfindung im einzelnen ausgeführt werden kann.

Kurzbeschreibung der Figuren:

Figur 1 ist eine Schnittansicht, einer Entwicklereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Figur 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht an der Entwicklerposition der Entwicklereinrichtung gemäß der Figur 1.
Figur 3 ist ein Graph, welcher die Entwicklereigenschaft der Entwicklereinrichtung gemäß der Figur 1 darstellt.
Figur 4 ist eine Schnittansicht, die eine bevorzugte Kettenformation an magnetischen Teilchen in der Entwicklereinrichtung darstellt.
Figur 5 ist eine Schnittansicht, die eine unerwünschte Kettenformation an magnetischen Teilchen darstellt.
Figur 6 ist eine Schnittansicht eines Teils eines bevorzugten Ausführungsbeispiels für einen Entwicklerkontainer.
Figur 7 ist ein Graph, der die Entwicklereigenschaft der Entwicklereinrichtung darstellt.
Figur 8 ist eine Schnittansicht, welche die Abmessungen der Entwicklerposition der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt.
Figur 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die die Lagebeziehung zwischen einem Entwicklerzirkulations-Beschränkungsbauteil und einem zugehörigen Magneten darstellt.
Figur 10 ist eine Schnittansicht einer Weiterentwicklung des Ausführungsbeispiels gemäß der Figur 9.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele:

Mit Bezug auf die Figur 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer Entwicklereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei ein elektrostatisch latentes Bildträgerbauteil für das Tragen bzw. Lagern des elektrostatisch latenten Bildes, welches entwickelt werden soll, durch eine Bezugsziffer 1 bezeichnet ist. Das Bildträgerbauteil 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine photosensitive Trommel, welche jedoch auch als eine photosensitive oder dielektrische Trommel oder Riemen ausgebildet sein kann, welcher entlang eines Endlospfades sich bewegt. Der Ausbildungsprozeß eines elektrostatisch latenten Bildes auf dem Bildträgerbauteil ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung, so daß jeder geeignete elektrostatisch latente Bildausbildungsprozeß verwendet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Bildträgerbauteil eine photosensitive Trommel, auf welcher ein elektrostatisch latentes Bild mittels eines elektrophotographischen Prozesses ausgebildet wird. Die photosensitive Trommel 1 ist in die durch einen Pfeil A angezeigte Richtung drehbar gelagert. Die Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat eine Entwicklercontainer 21, eine Entwicklerbuchse 22 (im folgenden lediglich als "Buchse" bezeichnet) als das Entwicklerträgerbauteil, einen Magneten 23 als das magnetische Felderzeugungsmittel, eine Reglerblatt 24 (im folgenden lediglich als "Blatt" bezeichnet) für das Einregeln der Menge an Entwickler, welche zur Entwicklerposition auf der Buchse 22 gefördert wird, sowie eine elektrische Kraftquelle 34 als das alternierende elektrische felderzeugende Mittel. Die Strukturen der jeweiligen Elemente werden im folgenden beschrieben.
Der Container 21 enthält den Entwickler bestehend aus den magnetischen Teilchen 27 und den Tonerteilchen 28, welche miteinander vermischt sind. Das Tonerteilchen gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ein nicht magnetisches Tonerteilchen mit einer Teilchengröße von 7 bis 20 Mikrometer und besteht beispielsweise im wesentlichen aus 10 Teilen Karbon und 90 Teilen Polystyren. Die Tonerteilchen und die magnetischen Teilchen sind in diesem Ausführungsbeispiel derart untergebracht, daß der magnetische Teilchengehalt in der Nachbarschaft zu der Oberfläche der Buchse 22 hoch ist, während er in einer Entfernung von der Oberfläche der Buchse 22 niedrig wird.
Jedoch können sie auch bei gleichförmigen Gehalt in dem Container 21 angeordnet sein. Der Container 21 hat an einer linken Bodenposition eine Öffnung, wie es insbesondere in der Figur 1 gezeigt wird. Die Buchse 22 ist aus einem nicht magnetischem Material wie beispielsweise Aluminium gefertigt und in der Öffnung des Containers 21 derart angeordnet, daß ein Teil ihrer Oberfläche freiliegt, während der Rest der Oberfläche sich innerhalb des Container 21 befindet. Die Buchse 22 ist drehbar entlang einer Achse gelagert, welche sich senkrecht zur Zeichnungsoberfläche der Figur 1 erstreckt und ist im Betrieb in die Richtung gemäß der Pfeiles b drehbar. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Buchse 22 als eine zylindrische Buchse dargestellt, welche jedoch auch ein Endlosriemen sein kann.
Die Buchse 22 ist gegenüber der photosensitiven Trommel 1 unter Ausbildung eines schmalen Zwischenraumes angeordnet, um eine Entwicklerposition oder Zone auszubilden, zu welcher der Toner und die magnetischen Teilchen auf der Buchse 22 getragen werden, so daß das Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen darin 1,5 - 30 % beträgt. Dies wird im folgenden im einzelnen näher beschrieben.
Der Magnet 23 ist in der Buchse 22 angeordnet. Der Magnet 23 ist so befestigt, daß er nicht rotiert, wenn die Buchse 22 sich dreht. Der Magnet 23 hat einen magnetischen Pol 23a (N), der mit dem Blatt 24 zusammenwirkt, welches nachfolgend beschrieben wird, um die Entwicklermenge zu regeln, welche auf die Buchse 22 als eine Entwicklerschicht gefördert wird, einen Entwicklerpol 23b (S), magnetische Pole 23c (N) und 23d (S) für das Sammeln des Entwicklers zurück in den Container 21, nachdem dieser durch die Entwicklerposition gefördert wurde. Die Polaritäten der magnetischen Pole können umgekehrt sein. Der Manget 23 ist ein Permanentmagnet in diesem Ausführungsbeispiel, er kann jedoch auch ein Elektromagnet sein. Das Blatt 24 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist aus einem nichtmagnetischen Material wie beispielsweise Aluminium zumindest an seinem freien Endabschnitt gefertigt. Das Blatt 24 erstreckt sich entlang der Länge der Buchse 22 in der Nachbarschaft des oberen Abschnitts der Öffnung des Container 21. Der Grundabschnitt des Blatts 24 ist an dem Container 21 befestigt. Das freie Ende des Blatts 24 ist gegenüber der Oberfläche der Buchse 22 mit einem Abstand angeordnet, welcher 50 bis 500 Mikrometer, und vorzugsweise 100 - 350 Mikrometer beträgt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand 250 Mikrometer. Wenn der Abstand weniger als 50 Mikrometer beträgt, wird der Abstand auf einfache Weise durch die magnetischen Teilchen verstopft, während falls er größer als 500 Mikrometer ist, wird eine zu große Menge an magnetischen Teilchen und Tonerteilchen durch den Spalt bzw. Abstand mit dem Ergebnis hindurch geschleust, daß die geeignete Dicke der Entwicklerschicht nicht auf der Buchse 22 ausgebildet werden kann. Die Dicke der Schicht ist kleiner als der Spalt zwischen der Fläche der photosensitiven Trommel 1 und der Fläche der Buchse 22 an der Entwicklerposition unter der Annahme, daß keine magnetische Kraft existiert. Um eine Entwicklerschicht dieser Dicke auszubilden, ist es vorteilhaft, daß der Abstand zwischen der Kante des Blatts 24 und der Fläche der Buchse 22 gleich oder kleiner ist als der Spalt zwischen der Fläche der photosensitiven Trommel 1 und der Fläche der Buchse 22. Jedoch ist es auch möglich, eine solche Schicht mit einem größeren Abstand zwischen dem Blatt 24 und der Buchse 22 auszubilden. An der Innenwandung des Blatts 24 ist ein Bauteil 26 vorgesehen, mittels dem die Zirkulationsbewegung der magnetischen Teilchen beschränkbar ist. Das Bauteil 26 dient dazu, den Zirkulationsbereich der magnetischen Teilchen innerhalb des Containers 21 zu beschränken. Die Zirkulation wird im nachfolgenden beschrieben.
Die Kraftquelle 34 erzeugt eine Spannung zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22, um ein alternierendes elektrisches Feld über den dazwischen sich ausbildenden Spalt auszubilden, wodurch die Tonerpartikel von der Entwicklerschicht auf der Buchse 22 auf die photosensitive Trommel 1 übertragen werden. Die durch die Kraftguelle 34 geschaffene Wechselspannung kann auch symmetrisch sein, d.h., die Spitzenspannungen an der positiven Seite und der negativen Seite sind gleich oder sie kann auch eine asymmetrische Spannung sein, welche durch eine Überlagerung der symmetrischen Spannung durch eine DC Spannung geschaffen wird. Wenn als ein Beispiel das elektrostatisch latente Bild mit einem dunklen Abschnittspotential von -600 V und einem hellen Abschnittspotential von -200 V entwickelt wird, wird die Buchse 22 mit einer asymmetrischen Spannung von 200 - 3000 Hz beaufschlagt, welche eine Spitzenspannung von 300 bis 2000 Vpp hat, die durch eine Überlagerung einer DC Spannung von -300 V geschaffen wird, während die photosensitive Trommel 1 geerdet ist.
Der Bodenabschnitt des Containers 21 erstreckt sich in Richtung der photosensitiven Trommel 1, um eine Verlängerung auszubilden, um den Entwickler, insbesondere die Tonerteilchen daran zu hindern, sich zu zerstreuen oder nach außen auszulecken. Um diese Verhinderung zu gewährleisten, ist ein Bauteil 29 an der oberen Fläche der Verlängerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel befestigt, um die Entwicklerteilchen aufzufangen und einzuschließen. An der Kante der Verlängerung ist ein Bauteil 30 befestigt, welche sich entlang der Länge der Buchse 22 erstreckt, um wie in der Figur dargestellt wird, die Teilchen daran zu hindern, sich zu verstreuen. An das Bauteil 30 kann eine Spannung mit der gleichen Polarität wie die Tonerteilchen angelegt werden, wodurch der Toner, welcher sich von der Entwicklerposition ausbreitet, zu der photosensitiven Trommel 1 durch das elektrische Feld gedrängt wird, welches hierdurch ausgebildet wird, so daß der Toner an einem Zerstreuen gehindert wird. Angrenzend an die sich gegenüberliegenden Enden der Buchse 22 ist ein Entwicklerbegrenzungsbauteil 25 vorgesehen, welches dazu dient, die Anwendung des Entwicklers auf der Oberfläche der Buchse 22 angrenzend an die Längsendabschnitte der Buchse zu verhindern.
Der Betrieb der Entwicklereinrichtung wird im folgenden beschrieben:
Zuerst werden die magnetischen Teilchen 27 in den Container 21 eingeführt. Diese magnetischen Teilchen werden an die Oberfläche der Buchse 22 angezogen und daran gehalten und zwar durch die magnetische Kraft, welche durch die magnetischen Pole 23a und 23d geschaffen wird, um die gesamte Fläche der Buchse 22 innerhalb des Containers 21 zu bedecken, um folglich eine Schicht von magnetischen Teilchen auszubilden. Jene Abschnitte des magnetischen Teilchenabschnitts, welche sich nahe an den magnetischen Polen 23a und 23d befinden, formen sich zu einer magnetischen Bürste. Nachfolgend werden die Tonerteilchen 28 in den Container 21 eingefüllt, wodurch eine Tonerschicht außenseitig der magnetischen Teilchenschicht ausgebildet wird. Es ist bevorzugt, daß das inagnetische Pulver, welches zuerst in den Container 21 eingefüllt wird, 2 - 70 % des Toners ausmachen, jedoch kann auch das Pulver ausschließlich aus magnetischen Teilchen bestehen. Nachdem die magnetischen Teilchen 27 erst einmal an die Oberfläche der Buchse 22 als ein magnetischer Teilchenabschnitt angezogen worden sind, fließen oder fallen sie selbst dann nicht in signifikanter Weise ab, wenn die Entwicklereinrichtung vibriert oder sich neigt, wobei die Fläche der Buchse 22 bedeckt bleibt. Wenn die Buchse 22 in die durch einen Pfeil gezeigte Richtung rotiert, bewegen sich die magnetischen Teilchen aufwärts in die Richtung entlang der Fläche der Buchse 22 von dem Bodenabschnitt des Containers 21 aus, um die Nachbarschaft des Blatts 24 zu erreichen, wo ein Teil der magnetischen Teilchen durch den Spalt zwischen der Buchse 22 und der Kante des Blatts 24 zusammen mit den Tonerteilchen hindurchströmt. Der Rest an magnetischen Teilchen wirkt sich auf das Bauteil 26 aus und wird hierauf nach unten umgelenkt und fällt dabei durch die Gravitation außerhalb des Aufstiegspfads zum Bodenabschnitt des Containers 21 ab. Sie steigen erneut durch die Rotation der hierzu angrenzenden Buchse 22 aus. Dies wird unter Ausbildung einer Zirkulation an magnetischen Teilchen ständig wiederholt. Unter den magnetischen Teilchen 27, welche vom Bodenabschnitt des Containers 21 zu dem Blatt 24 aufsteigen, befinden sich Teilchen, welche früher nach unten umgelenkt wurden, um in die Nachbarschaft des Blatts 24 zu gelangen. Die verhältnismäßig entfernt von der Fläche der Buchse 22 sich befindlichen magnetischen Teilchen neigen dazu, diese Bewegung auszuführen. Das in der Nachbarschaft oder bereits vor dem Blatt 24 umgelenkte magnetische Pulver nimmt in sich die Tonerpartikel von der Außenseite der Tonerschicht mit. Während der Zirkulation unter der Rotation der Buchse 22 werden die Tonerpartikel 28 triboelektrisch durch die Reibung mit den magnetischen Teilchen 27 und der Fläche der Buchse 22 geladen. Angrenzend der Position vor dem Blatt 24 werden die magnetischen Teilchen 27 nahe der Oberfläche der Buchse 22 an die Buchsenoberfläche durch die magnetische Kraft des magnetischen Pols 23a angezogen, wodurch sie unter dem Blatt 24 passieren, um durch die Rotation der Buchse 22 aus dem Container 21 auszutreten. Während dieser Bewegung tragen die magnetischen Teilchen 27 die an deren Oberflächen anhaftenden Tonerteilchen 28 aus dem Container 21 mit. Zusätzlich wird ein Teil der geladenen Tonerteilchen 28 auf der Buchsenoberfläche durch eine Bildkraft angezogen und wird demnach ebenfalls aus dem Container 21 auf die Buchse 22 gefördert. Das Blatt 24 ist für jenen Entwickler nutzbar, welcher auf die Oberfläche der Buchse 22 gefördert wurde. Die Entwicklerschicht (die Mixtur an magnetischen Teilchen 27 und den Tonerteilchen 28), welche auf der Oberfläche der Buchse 22 ausgebildet wird, wird auf der Oberfläche der Buchse 22 getragen, um die Entwicklerposition oder Zone zu erreichen, wo die Buchse 22 und daher auch die Schicht gegenüber der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 zu liegen kommt. In der Entwicklerposition, werden die Tonerteilchen auf das latente Bild auf der photosensitiven Trommel 1 sowohl von der Oberflächen der magnetischen Teilchen wie auch von der Oberfläche der Buchse 22 durch das alternierende elektrische Feld übertragen, welches über den Spalt zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 ausgebildet wird, wodurch das latente Bild entwickelt wird. Das Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in der Entwicklerposition ist vorzugsweise 1,5 - 30 %, welches nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Mit der fortlaufenden Rotation der Buchse 22 werden die Tonerteilchen und die magnetischen Teilchen, welche nicht für die Entwicklung verbraucht wurden, in den Container 21 zurückgesammelt. Sie werden mit den Teilchen im Container 21 durch die vorstehend beschriebene Zirkulation vermischt und erneut auf die Buchse 22 gefördert. Während dieser Zirkulati6n nimmt das magnetische Pulver die Tonerteilchen von der oberen Tonerschicht in dem Container 21 in sich auf, wodurch er sich mit dem Toner um jene Menge anreichert, welche verbraucht wurde. Die Figur 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Entwicklerposition, um den Entwicklungsbetrieb darzustellen. Die photosensitive Trommel 1 behält die elektrische Ladung, welche das latente Bild ausbildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die das latente Bild ausbildende elektrische Ladung negativ, wobei dementsprechend die Tonerpartikel positiv geladen sind. Gemäß der Figur 2 rotieren die photosensitive Trommel 1 und die Buchse 22 derart, daß deren Umfangsbewegungen, wie durch die Pfeile dargestellt wird, gleich gerichtet wird. Über den dazwischen ausgerichteten Spalt wird die vorstehend beschriebene Wechselspannung durch die Kraftquelle 34 aufgebaut. An einer Position entsprechend einer Position, wo die photosensitve Trommel 1 und die Buchse 22 am nahestehensten sind, ist der magnetische Pol 23b des Magneten 23 innerhalb der Buchse 22 angeordnet. In dem Hohlraum zwischen der photosensitiven Trommel und der Buchse 22 befindet sich der Entwickler, welcher auf der Mixtur an magnetischen Teilchen 27 und den Tonerteilchen besteht, welche auf der rotierenden Buchse 23 befördert wurden. Es ist anzumerken, daß das Entwicklersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel in erheblichem Maße unterschiedlicher zu jenen ist, welche in den vorstehend genannten US-Patenten Nr. 4,548,489; 4,579,082 und 4,563,978 unter der Anwesenheit von magnetischen Teilchen in der Entwicklerposition ist. Aufgrund des nachfolgend beschriebenen Volumenverhältnisses an magnetischen Teilchen in der Entwicklerposition, ist die Menge an magnetischen Teilchen innerhalb dieser Position wesentlich geringer als in einem gewöhnlichen sogenannten Magnetikbürstenentwicklersystem, wobei in diesem Punkt das Entwicklersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel sich wesentlich von jenen Magnetikbürstenentwicklersystemen unterscheidet. Die sehr geringe Menge an magnetischen Teilchen 27 bilden dünne Ketten 51 von magnetischen Teilchen durch den magnetischen Pol 23a. Infolge der größeren Beweglichkeit der magnetischen Teilchen 23, die durch deren Dünnheit geschaffen wird, ist die Wirkung der magnetischen Teilchen 27 ganz besonders. Insbesondere sind die dünnen Ketten an magnetischen Teilchen gleichförmig in die Richtung der magnetischen Kraftlinien verteilt, wobei gleichzeitig die Fläche der Buchse 21 sowie die Flächen der magnetischen Teilchen offen sind. Aus diesem Grund können die Tonerteilchen auf den magnetischen Teilchenflächen zu der photosensitiven Trommel ohne Blockierung durch die Ketten gefördert werden, wobei gleichzeitig die gleichförmig verteilten offenen Abschnitte der Buchsenfläche eingerichtet werden können, wodurch die Tonerpartikel von der Buchsenoberfläche zu der photosensitiven Fläche durch das alternierende elektrische Feld übertragen werden können.
Dementsprechend sind sowohl die Tonerpartikel 101, welche auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen angeordnet oder angehaftet sind wie auch die Tonerteilchen in der Tonerteilchenschicht 100 (Figur 2) auf der Entwicklerträger-Bauteilsoberfläche für den Entwicklerbetrieb verwendbar. Die im wesentlichen gesamten Öberflächen der magnetischen Teilchen sind dazu in der Lage, als Verlängerungen der Entwicklerträger- Bauteilsoberfläche zu funktionieren. Zur gleichen Zeit können die Tonerteilchen, welche sich auf der Entwicklerträger-Bauteilsoberfläche anlagern oder anhaften, in effizienter Weise als die Tonerteilchen für die Entwicklerbewegung nutzbar gemacht werden. Als ein Ergebnis hiervon, wird die Menge an Tonerteilchen in der Tonerteilchenschicht 100 auf der Entwicklerträgerbauteilsoberfläche um ein großes Maß verringert, nachdem sie durch die Entwicklerposition gewandert ist, im Vergleich zu jener vor deren Durchlauf. Unter den bevorzugten Bedingungen, existiert die Tonerteilchenschicht 100 nicht länger nach der Entwicklung. Es ist anzumerken, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Tonerteilchen auf der Buchse 100 wie auch die Tonerteilchen 101 auf den magnetischen Teilchenoberflächen für die Entwicklung verwendbar sind. Die Beschreibung wurde bezüglich des Verhaltens der magnetischen Teilchen wie auch der Tonerteilchen angefertigt. Wie in der Figur 2 dargestellt ist, wird das elektrostatische latente Bild in diesem Ausführungsbeispiel durch die negative Ladung (dunkler Abschnitt des Bildes) ausgebildet, so daß das elektrische Feld durch das elektrostatisch latente Bild wie durch einen Pfeil a in Figur 2 ausgerichtet ist. Die Richtung des elektrischen Feldes, welches durch das alternierende elektrische Feld erzeugt wird, wechselt. In der Phase, in der die positive Spannung an der Buchse 22 angelegt wird, ist das elektrische Feld mit dem elektrischen Feld des latenten Bildes gleichgerichtet. Zu dieser Zeit nimmt der Betrag an elektrischer Ladung, welche an den Ketten 51 angelegt wird, ein Maximum an, wodurch die Ketten 51 am meisten auf- bzw. abstehen, wobei lange Ketten bis zu der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 reichen. Auf der anderen Seite werden Tonerteilchen 28 auf der Buchsenoberfläche sowie auf den magnetischen Teilchenoberflächen wie nachfolgend noch beschrieben in einer positiven Polarität geladen, wodurch sie daher zu der photosensitiven Trommel 1 durch das in diesem Hohlraum ausgebildeten elektrischen Feld transportiert werden. Es ist an dieser Stelle anzumerken, daß die Oberfläche der Buchse 22 freigelegt oder offen ist, wodurch die Tonerteilchen sowohl von der Fläche der Buchse 22 wie auch von den Flächen der Ketten 51 losgelöst werden. Zusätzlich existiert eine elektrische Ladung mit der Polarität, entgegengesetzt zu jener der Tonerteilchen 28 in den Ketten 51, wodurch daher die Tonerteilchen 28 auf den Oberflächen der Ketten 51 auf einfache Weise durch die elektrostatische Abstoßkraft gelöst werden können.
Während der Phase, in der die negative Spannung an der Buchse 22 angelegt wird, sind das elektrische Feld durch die Wechselspannung (Pfeil b) sowie das elektrische Feld durch das elektrostatisch latente Bild (Pfeil a) einander entgegengesetzt ausgerichtet. Aus diesem Grund ist das elektrische Feld in diesem Hohlraum stark in die entgegengesetzte Richtung, so daß der Betrag an Ladungszuführung verhältnismäßig gering ist. Folglich fallen die Ketten 51 im Einklang mit dem Betrag an Ladung in sich zusammen, wobei sie einen in sich zusammengefallenen Kontaktzustand einrichten.
Da die Tonerteilchen 28 auf der photosensitiven Trommel 1 wie vorstehend beschrieben, positiv geladen sind, wandern die Tonerteilchen 28 zur Buchse 22 und zu den magnetischen Teilchen 27 von der photosensitiven Trommel 1 aus infolge des elektrischen Feldes zurück, welches sich über den Hohlraum hinweg ausbildet. In dieser Weise wandern die Tonerteilchen 28 zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Oberfläche der Buchse 22 sowie zwischen der photosensitiven Trommel 1 und den Oberflächen der magnetischen Teilchen hin und her. Mit der Vergrößerung des dazwischen sich ausbildenden Spaltes infolge der Rotation der photosensitiven Trommel und der Buchse 22, wird das elektrische Feld abgeschwächt, und der Entwicklerbetrieb beendet.
An den Ketten 51 existiert eine triboelektrische Ladung infolge der Reibung mit den Tonerteilchen 28 oder eine Bildladung und eine Ladung, welche durch die elektrostatisch latente Bildladung auf der photosensitiven Trommel 1 und dem alternierenden elektrischen Feld zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 eingeleitet wird. Der Zustand dieser elektrischen Ladungen hängt von der Zeitkonstante für das Laden und Entladen ab, welche vom Material der magnetischen Teilchen 27 und anderen Parametern bestimmt wird. In dieser Weise führen die Ketten 51 an magnetischen Teilchen 27 feine aber heftige Vibrationsbewegungen aus. Im folgenden wird eine Beschreibung bezüglich der volumetrischen Verhältnisse von den magnetischen Teilchen in der Entwicklerstation gegeben.
Die "Entwicklerposition" oder "Entwicklerzone" wird bestimmt als die Region, in welcher die Tonerteilchen von der Buchse 22 aus zu der photosensitiven Trommel 1 übertragen oder gefördert werden. Das "volumetrische Verhältnis" ist der Prozentsatz an Volumen, der von den magnetischen Teilchen in Anspruch genommen wird, welche in der Entwicklerposition oder Zone vorhanden sind, bezüglich dem Gesamtvolumen der Entwicklerposition oder Zone. Als ein Ergebnis der zahlreichen Experimente und Beobachtungen wurde von den Erfindern herausgefunden, daß das voluminäre Verhältnis in signifikanterweise in dieser Entwicklereinrichtung beeinflußbar ist, und insbesondere ist es vorteilhaft, daß das voluminäre Verhältnis 1,5 - 30%, vorzugsweise 2,6 - 26 % beträgt. Falls dieses kleiner als 1,5 % ist, bestätigten sich die Probleme, daß die Bilddichte des entwickelten Bildes zu gering ist, daß ein Geisterbild in dem entwickelten Bild erscheint, daß eine bemerkenswerte Dichtendifferenz zwischen der Position, wo die Ketten 51 existieren und der Position auftritt, wo keine Ketten existieren und/oder daß die Dicke der auf der Buchse 22 ausgebildeten Entwicklerschicht nicht gleichmäßig ist. Wenn das Volumenverhältnis größer als 30 % ist, ist die Oberfläche der Buchse geschlossen, d.h., durch die magnetischen Teilchen zu sehr bedeckt, wobei ein nebeliger Hintergrund hieraus resultiert. Es sollte gewürdigt werden, daß die vorliegende Erfindung darauf basiert, daß die Erfinder herausgefunden haben, daß die Bildqualität nicht in linearer Weise besser oder schlechter durch die Erhöhung oder Verringerung des Volumenverhältnisses wird, daß die zufriedenstellende Bilddichte innerhalb des Bereichs von 1,5 - 30 % bezüglich des Volumenverhältnisses erreicht werden kann, der Verschleiß des Bildes sowohl unterhalb von 1,5 % wie auch oberhalb von 30 % bezüglich des Volumenverhältnisses zu erkennen ist, und daß in diesem ufriedenstellenden Bereich, weder ein Geisterbild noch ein nebeliger Hintergrund resultiert. Der Bildverschleiß, welcher dann auftritt, wenn das Volumenverhältnis gering ist, wird erachtet, durch die negative Eigenschaft verursacht worden zu sein, während der Verschleiß, für den Fall, daß das Volumenverhältnis zu groß ist, erachtet wird, durch die geschlossene oder bedeckte Buchsenoberfläche verursacht worden zu sein, welche von der großen Menge an magnetischen Teilchen herrührt, wodurch in zu großem Maße die Tonerversorgung von der Buchsenoberfläche aus reduziert wird.
Wenn das voluminäre Verhältnis geringer als 1,5 % ist, wird die Bildreproduzierbarkeit bzw. Bildvergleichbarkeit eines Linienbildes mit einer bemerkenswerten Verringerung der Bilddichte unbefriedigend. Wenn es größer als 30 % ist, können die magnetischen Teilchen die Oberfläche der photosensitven Trommel 1 physikalisch beschädigen, wobei die Tonerteilchen auf der photosensitiven Trommel als ein Teil des entwickelten Bildes abgelagert bleiben können, was sich als ein Problem für den nachfolgenden Bildtransfer oder für die nachfolgende Bildfixierstation herausstellt.
In dem Bereich, wo das Volumenverhältnis nahe 1,5 % beträgt, kann eine lokale ungleichmäßige Entwicklung auftreten (unter besonderen Bedingungen), falls ein großer Bereich eines kräften schwarzen Bildes entwickelt wird. Aus diesem Grund wird das Volumenverhältnis derart bestimmt, daß dieses nicht auftritt. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, daß das Volumenverhältnis nicht geringer als 2,6 % beträgt, wodurch hierbei ein breiterer vorteilhafter Bereich bestimmt wird. Falls das Volumenverhältnis nahe 30 beträgt, kann die Tonerversorgung von der Buchsenoberfläche aus in einem solchen Bereich verzögert werden, der an die Positionen angegrenzt, wo die Ketten an magnetischen Teilchen gebunden sind, beispielsweise wenn die Entwicklergeschwindigkeit hoch ist. Wenn dieses auftritt, kann ein ungleichmäßig entwickeltes Bild in Schuppenform entstehen, für den Fall einer kräftig dunklen Bildreproduktion. Um die Verhinderung von diesem zu gewährleisten, beträgt das Volumenverhältnis vorzugsweise nicht mehr als 26 %. Wo das Volumenverhältnis in dem Bereich von 1,5 - 30 % liegt, werden die Ketten 51 an magnetischen Teilchen auf der Buchsenoberfläche ausgebildet und auf eine zufriedenstellende Ausdehnung zerstreut, so daß die Tonerteilchen auf den Kettenoberflächen und jene auf der Buchsenoberfläche in geeigneter Weise zur photosensitiven Trommel 1 hin offen sind, wobei die Tonerteilchen auf der Buchse 22 durch das alternierende elektrische Feld übertragen werden. Folglich sind nahezu alle Tonerteilchen zu Entwicklungszwecken verbrauchbar. Folglich kann die Entwicklungseffizienz (das Verhältnis zwischen dem für die Entwicklung verbrauchbaren Toner zu dem gesamten Toneranteil in der Entwicklungsposition) und demnach auch eine hohe Bilddichte geschaffen werden. Vorzugsweise wird die feine jedoch heftige Vibration der Ketten erzeugt, wodurch das auf den magnetischen Teilchen sowie der Buchsenoberfläche anhaftende Tonerpulver in geeigneter Weise losgelöst wird. In jedem Fall kann die Bürstspur oder das Auftreten eines Geisterbildes gerade in der Magnetikbürstenentwicklung verhindert werden. Darüberhinaus erhöht die Vibration der Ketten den Reibungskontakt zwischen den magnetischen Teilchen 27 und den Tonerteilchen 28 mit dem Ergebnis, daß die triboelektrische Ladung der Tonerteilchen 28 sich erhöht, wodurch das Auftreten des nebeligen Hintergrunds vermieden werden kann. Auch ist die hohe Entwicklungseffizienz geeignet für die Reduktion der Größe der Entwicklereinrichtung.
Das Volumenverhältnis der magnetischen Teilchen in der Entwicklerposition wird bestimmt;
(M/h) x (1/P) x [C/(T+C)]
wobei M das Gewicht des Entwicklers (der Mischung) pro Bereichseinheit der Buchsenoberf läche ist, wenn die sich aufrichtenden Ketten noch nicht ausgebildet sind (g/cm²);
h die Höhe des Hohlraumes der Entwicklungsposition ist (cm);
P die wahre Dichte ist (g/cm³);
C/(T+C) der Prozentsatz an magnetischen (Träger) Teilchen in dem Entwickler auf der Buchse ist.
Der Prozentsatz an Tonerteilchen zu den magnetischen Teilchen an der Entwicklungsposition ist wie vorstehend definiert vorzugsweise 4 bis 40 Gewichts-%.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das alternierende elektrische Feld stark genug (hohe Wechselrate oder große Vpp), wobei die Ketten 51 von der Oberfläche der Buchse 22 oder deren Grundabschnitte gelöst werden und die gelösten magnetischen Teilchen 27 ebenfalls zwischen der Buchse 22 und der photosensitiven Trommel 1 hin und her wandern. Da die Energie für die Hin- und Herbewegung der magnetischen Teilchen groß ist, kann die vorstehend beschriebene Wirkung der Vibration weiter erhöht werden. Das vorstehend beschriebene Verhalten wurde durch eine Hochgeschwindigkeitskamera bestätigt, wie sie beispielsweise von Hitachi Seisakusho, Japan verfügbar ist und bei einer Geschwindigkeit von 8000 Bildern/sek. betreibbar ist.
Selbst in dem Fall, wo der Zwischenraum zwischen der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 und der Oberfläche der Buchse 22 reduziert wird, um den Kontaktdruck zwischen der photosensitiven Trommel 1 und den magnetischen Teilchenketten 51 zu vergrößern und die Vibration zu verringern, bleibt der Zwischenraum an den Einlaß- und Auslaßseiten der Entwicklungsposition doch groß genug, wodurch die Vibration mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen geeignet bleibt. Wenn im Gegensatz dazu der Zwischenraum erhöht wird, ist es vorteilhaft, daß die magnetischen Teilchenketten 51 mit der Oberfläche der Trommel 1 in Kontakt bleiben, wenn das elektrische Feld angelegt wird, selbst dann, wenn sie nicht mit der Trommeloberfläche ohne das elektrische Feld in Kontakt kommen. Wenn die magnetischen Teilchen mit einem verhältnismäßig kleinen Widerstand verwendet werden, wird die zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 angelegte Wechselspannung so ausgewählt, daß an deren Spitzen keine elektrische Ladung an den dunklen Abschnitten oder hellen Abschnitten des latenten Bildes dazwischen eintritt. Wenn die Ketten von magnetischen Teilchen mit einem relativ hohen Widerstand verwendet werden, ist die Spannung vorzugsweise so ausgewählt, daß die Spannung über den Zwischenraum hinweg eine Endlade-Anfangsspannung erreicht durch eine geeignete Auswahl der Frequenz der Wechselspannung und durch die Auswahl der Ladungs- und Entladungszeitkonstante der Ketten der magnetischen Teilchen. Wird dieses in Betracht gezogen, beträgt der Widerstand der gesamten Kette in deren Höhenrichtung gemessen, wenn die Kette mit der photosensitiven Trommel 1 in Kontakt ist vorzugsweise 10¹&sup5; - 10&sup6; ohm-cm. Falls der Entwicklungselektrodeneffekt der Kette 51 erwartet wird, beträgt er vorzugsweise 10¹² - 10&sup6; ohm.cm und vorzugsweise 10¹&sup0; - 10&sup6; ohm.cm. Die Durchschnittsteilchengröße der magnetischen Teilchen 27 beträgt 30 - 100 Mikrometer, vorzugsweise 40 - 80 Mikrometer. Im allgemeinen wird mit einer Verringerung der Durchschnittsteilchengröße die triboelektrische Ladungseigenschaft mit der Buchse verbessert, so daß ein sogenanntes Buchsenphantom (die Bilddichte verringert sich in dem Bild, welches unmittelbar nach der Entwicklung einer kräftig schwarzen Bildes entwickelt wird, oder die Bilddichte verringert sich graduell mit der integrierten Anzahl an Umdrehungen der Buchse) nicht entsteht. Wenn jedoch die Teilchengröße klein ist, zeigt sich eine Tendenz, daß die magnetischen Teilchen auf dem latenten Bildträgerbauteil anhaften. Die Positionen, wo die magnetischen Teilchen abgelagert sind, sind in Abhängigkeit vom Widerstand der magnetischen Teilchen unterschiedlich. Beispielsweise werden magnetische Teilchen mit einem relativ kleinen Widerstand auf dem Bildbereich des latenten Bildes abgelagert, während Teilchen mit hohem Widerstand in dem nicht Bildbereich abgelagert werden. Dies ist eine allgemeine Tendenz, wobei im grundegenommen der Einfluß mehr oder weniger durch die magnetischen Eigenschaften der magnetischen Teilchen, der Oberflächenkonfiguration sowie dem oberflächenbehandelnden Material (welches Harzbeschichtung umfaßt) erkannt wird. Für die Entwicklereinrichtung, welche mit kommerziellen elektrophotographischen Maschinen verwendet wird, wobei das magnetische Feld auf der Buchse in der Entwicklerposition ungefähr 600 - 900 Gauss beträgt, wurde herausgefunden, daß die magnetischen Teilchen in zunehmendem Maße abgelagert werden, wenn deren Größe nicht mehr als 30 Mikrometer beträgt. Wenn im Gegensatz hierzu sie nicht kleiner als 100 Mikrometer beträgt, wird das Buchsenphantom spürbar. Aus diesem Grund ist der Bereich von 30 bis 100 Mikrometer vorteilhaft. In der Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden Trägerteilchen mit relativ hohem Widerstand mit der Teilchengröße von 50 - 100 Mikrometer für einen Zweikomponenten-Entwickler verwendet. Das magnetische Teilchen hat lediglich magnetisches Material oder kann aus magnetischem Material und nicht magnetischem Material bestehen. Zusätzlich kann das magnetische Teilchen zwei oder mehrere miteinander vermischte magnetische Materialien enthalten.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich einer sogenannten V-D Kurve gegeben, d.h., das Verhältnis der entwickelten Bilddichte mit Bezug zum Oberflächenpotential des latenten Bildes in der Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die Figur 3 ist ein V-D Kurvengraph, wobei die V-D Kurve in dieser Einrichtung durch ein Bezugszeichen X bezeichnet ist und wobei die Reflektionsdichte des entwickelten Bildes, welche durch einen Macbeth-Dichtenmeter gemessen wird, entgegen der Potentialdifferenz zwischen dem photosensitiven Trommelpotential und dem Buchsenoberflächenpotential ausgedruckt wird, wenn das Buchsenoberflächenpotential als Null angenommen wird. Es ist klar, daß die V-D Kurve ausgezeichnet ist, da sie anzeigt, daß der Hintergrundnebel nicht in dem Niedrigpotentialbereich entsteht, wobei die verwendete Neigung in dem mittleren Potentialbereich vorgesehen ist, und wobei die geeignete Bilddichte in dem Hochpotentialbereich nach wie vor vorgesehen werden kann. Als ein Beispiel für eine V-D Kurve einer Entwicklereinrichtung, die nicht die vorliegende Erfindung benutzt, wie die Entwicklereinrichtung, welche in den US- Patenten Nr. 4548489, 4579082 und 4563978 offenbart sind, wobei eine Einkomponenten nicht magnetische Entwicklerschicht gegenüber einem latenten Bild unter dem Vorhandensein eines alternierenden elektrischen Feldes angeordnet ist, die Entwicklerschicht auf der Buchsenoberfläche dünn aufgetragen ist, wird in der Figur 3 gezeigt und durch ein Bezugszeichen y bezeichnet. Es ist klar, daß die negative Entwicklereigenschaft auftritt, d.h., in einem Bereich jenseits eines bestimmten Potentials, wobei die Bilddichte mit der Erhöhung des Potentials sich verringert. Dies schafft eine Tendenz, daß die Bilddichte in einem Hochpotentialbereich nicht geeignet ist. Als Gegensatz zu dieser V-D Kurve ist die Eigenschaft der vorliegenden Erfindung wesentlich besser, da der nebelige Hintergrund in dem Niedrigpotentialbereich nicht erzeugt wird, da in dem mittleren Bereich die Neigung relativ wenig steil ist und daher der Kanteneffekt nicht extrem ist, da die negative Eigenschaft in dem mittleren Potentialbereich nicht auftritt und da die geeignete Bilddichte in dem Hochpotentialbereich erreicht werden kann.
Im folgenden werden die Bedingungen für das Ausbilden vorteilhafter Ketten an magnetischen Teilchen besprochen. Die Figur 1 zeigt die Ketten, welche vorteilhaft in der Entwicklerposition sind, wobei die Ketten unabhängig voneinander ausgebildet sind und wobei die Ketten gleichförmig über die Oberfläche der Buchse 22 verstreut sind. Die Figur 5 zeigt Ketten, welche nicht vorteilhaft sind, wobei die magnetischen Teilchen 27 in der Form von Ansammlungen bzw. Klumpen ausgebildet sind. Es wurde herausgefunden, daß dann, wenn die Entwicklung mit diesen Klumpen an magnetischen Teilchen vorgenommen wird, ungleichmäßige Muster in Schuppenform in einem Bild erscheinen, und daher diese nicht vorteilhaft sind. Über dies wurde von den Erfindern herausgefunden, daß die Erzeugung von Klumpen an magnetischen Teilchen durch das Material des Blatts 24 und durch einen Winkel zwischen der Kante des Blatts und dem magnetischen Pol 23a gesehen vom Zentrum der Buchse 22 beeinflußt wird. Bezüglich dem Material des Blatts 24 ist ein nicht magnetisches Material vorteilhaft. Falls magnetisches Material verwendet wird, werden die magnetischen Kraftlinien auf dem Blatt 24 mit dem Ergebnis konzentriert, daß die magnetische Kraft für das Einsperren der magnetischen Teilchen stark ist. Damit die magnetischen Teilchen die Einsperrkraft überwinden können und aus dem Container 21 herauskommen können, ist eine Masse über einen bestimmten Grad hinaus erforderlich. Bis eine solche Masse erreicht ist, verbleiben sie in der Nachbarschaft des Blatts 24 infolge der starken magnetischen Einsperrkraft. Nur dann, wenn die Masse ein geeignetes Niveau erreicht, wird die Masse bzw. Klumpen an magnetischen Teilchen dazu fähig, aus dem Container 21 zu entweichen. Dies wird als der Grund erachtet, warum die magnetischen Teilchen die Form gemäß der Figur 5 annehmen, wenn sie die Entwicklerposition auf der Buchse 22 erreichen. Wo das Blatt 24 aus einem nicht magnetischen Material besteht, konzentrieren sich die magnetischen Kraftlinien nicht angrenzend zu der Kante des Blatts 24 wodurch folglich der vorstehende beschriebene Klumpen bzw. Masse nicht erzeugt wird, wobei jedoch der Entwickler gleichmäßig über die Buchse gefördert wird. Folglich werden gleichförmige und dünne Ketten in der Entwicklerposition ausgebildet. Aus diesem Grund besteht das Blatt 24 vorzugsweise aus einem nicht magnetischen Material. Wenn jedoch die magnetische Eigenschaft schwach ist, wie beispielsweise bei Biegen eines nicht-rostenden Stahls (SUS304-JIS) ist ein solches magnetisches Material verwendbar. Wenn bezüglich des Winkels Θ dieser kleiner als 2 Grad ist, wird der Klumpen an magnetischen Teilchen erzeugt oder wird der Entwickler nicht als eine gleichförmige Schicht auf der Buchse 21 ausgebildet. Der Grund für dieses wird wie folgt gesehen. Die magnetischen Teilchen werden daher spärlich entlang den magnetischen Kraftlinien angrenzend an das Blatt 24 zerstreut, wobei folglich die magnetischen Teilchen lediglich dann weitergefördert werden, nachdem eine vorbestimmte Menge an magnetischen Teilchen hier aufgestockt wurden. Wenn auf der anderen Seite der Winkel Θ größer als 40 Grad beträgt, wird die Wirkung der Regulierung der Menge an magnetischen Teilchen extrem verringert. Ausgehend von diesem wurde herausgefunden, daß der Winkel Θ vorzugsweise nicht kleiner als 2 Grad jedoch nicht größer als 40 Grad ist, in vorteilhafter Weise nicht kleiner als 5 Grad jedoch nicht größer als 20 Grad ist. Die Beziehung zwischen dem Winkel Θ und der Menge an Enwickler, der unter der Blattkante passiert ist folgendermaßen. Mit der Verringerung des Winkels Θ verringert sich die Menge, wobei folglich das volumetrische Verhältnis an der Entwicklerstation sich verringert. Wenn der Winkel Θ sich erhöht passiert das Gegenteil. Die Menge an Tonerteilchen, welche auf die Oberfläche der Buchse 22 gefördert wird, ist im wesentlichen unabhängig von dem Winkel Θ, d.h., sie ist im wesentlichen konstant.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde eine Entwicklereinrichtung konstruiert, wie sie in der Figur 1 gezeigt wird. Bezüglich der Buchse 22 wurde eine Aluminiumbuchse mit dem Durchmesser von 20 mm verwendet, nachdem deren Oberfläche durch unregelmäßiges Sandstrahlen mit ALUNDUM abrasiv behandelt wurde. Innerhalb der Buchse 22 wurde der Magnet 23 mit vier Polen magnetisiert verwendet, wobei die N und S Pole abwechselnd entlang des Umfangs angeordnet sind, wie in der Figur 1 gezeigt ist. Die maximale magnetische Oberflächenflußdichte durch den Magneten 23 war ungefähr 900 Gauss. Das verwendete Blatt 24 hatte die Dicke von 1.2 mm und wurde aus einem nicht magnetischen nicht-rostendenden Stahl gefertigt. Der Winkel Θ betrug 15 Grad. Bezüglich der magnetischen Teilchen wurden Ferritteilchen (maximale Magnetisierung von 60 emu/g) verwendet, die eine Teilchengröße von 70 bis 50 Mikrometer (250/300 mesh) hatten, deren Oberfläche mit einem Silikonharz behandelt waren. Bezüglich des nichtmagnetischen Toners wurde ein blaues Pulver verwendet, welches mit einer Mixtur von 100 Teilen von Styrene/Butadiene-Kopolymerharz und 5 Teilen von Kupfer Phthalocyaninepigmenten geschaffen wurden, wobei 0,6 % an Kolloidalsilizium hinzugefügt wurde. Die Durchschnittsteilchengröße der Tonerteilchen betrug 10 Mikrometer. Beim Betrieb wurde auf der Oberfläche der Buchse 22 eine Tonerschicht mit einer Dicke von nahezu 20 bis 30 Mikrometern erreicht, wobei oberhalb der Tonerschicht die magnetische Teilchenabschnitt von 100 bis 200 Mikrometerdicke ausgebildet wurde. Auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen befanden sich Tonerteilchen. Zu diesem Zeitpunkt betrug das Gesamtgewicht der magnetischen Teilchen und der Tonerteilchen auf der Buchse 22 nahezu 2,43 x 10&supmin;² g/cm² . Die magnetischen Teilchen wurden zu aufgerichteten Ketten an und angrenzend der Entwicklerposition durch den magnetischen Pol 23b innerhalb der Buchse 22 ausgeformt. Die Maximalhöhe dieser Ketten betrug nahezu 0,9 mm. Der Betrag der elektrischen Ladung wurde durch ein Absprengverfahren gemessen, wobei die triboelektrische Ladung der Tonerteilchen auf der Buchse 22 und der magnetischen Teilchen +10 mC/g betrug. Die Entwicklereinrichtung wurde in eine kommerzielle Kopiermaschine, PC-10 eingebaut, welche von Canon Kabushiki Kaisha, Japan vertrieben wird. Der Zwischenraum zwischen der Oberfläche der photosensitiven Trommel 3, welche aus einem organischen Photoleitermaterial besteht und der Oberfläche der Buchse 22 wurde auf 350 Mikrometer festgesetzt. Sie wurden mit der gleichen Anfangsgeschwindigkeit insbesondere mit 66 mm/sek. bewegt. Das Volumenverhältnis unter diesen Bedingungen betrug nahezu 10 % (h = 350 Mikrometer, M = 2,43x10&supmin;² g/cm², p = 5.5 g/cm³, C/(T+C) = 20,4 %). Die Vorspannungsquelle 34 erzeugte eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 1600 Hz, wobei eine Wechselspannung mit einem Spitzen-zu- Spitzenwert von 1300 V mit einer DC Spannung von -300 V überlagert wurde. Wenn dieses betrieben wurde, wurden gutbläuliche Bilder erzeugt.
Der Entwicklungsbetrieb wurde ausgeführt, um ein kräftiges Bild zu erhalten, wobei dann die Oberfläche der Buchse 22 nachdem Entwicklungsbetrieb sorgfältig überprüft wurde. Es wurde bestätigt, daß nahezu alle Tonerteilchen auf der Buchse und auf den magnetischen Teilchen verbraucht wurden, wobei daher der Entwicklerbetrieb mit nahezu 100 %iger Entwicklereffizienz ausgeführt wurde. Es wurde bestätigt, daß die Entwicklereigenschaften ohne nebeligen Hintergrund gut genug waren, wobei die V-D Kurve durch das Bezugszeichen X in der Figur 2 angezeigt wurde. Wie vorstehend beschrieben, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel vorteilhaft bezüglich der hohen Bilddichte, der hohen Entwicklereffizienz, fehlendem nebeligen Hintergrund, fehlendem Geisterbild, fehlender Bürstenspur und fehlender negativer Eigenschaft.
Wie aus der Figur 1 zu entnehmen ist, ist das Entwicklerzirkulations-Begrenzungsbauteil 26 stromauf zum Entwickler-Regulierbauteil 24 mit Bezug zur Bewegung der Buchsenoberfläche angeordnet. Das Begrenzungsbauteil hat eine (Boden)-Fläche die einen Zwischenraum mit der Fläche der Buchse 22 ausbildet, wobei der Zwischenraum zum Regulierbauteil 24 hin sich verringert. Dies ist vorteilhaft, um den Entwickler nach unten umzulenken. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel Θ 15 Grad, so daß die magnetische Bürste in dem Bereich zwischen dem Begrenzungsbauteil 26 und der gegenüberliegenden Buchse 22 ausgebildet wird. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Die Erfinder haben desweiteren herausgefunden, daß der Zustand der magnetischen Teilchen unmittelbar vor dem Blatt 24 wichtig ist, um die Ausbildung der Entwicklerschicht auf der Buchsenoberfläche zu gewährleisten und desweiteren den Entwicklungsbetrieb zu stabilisieren. Um den Entwicklerbetrieb in guter Anordnung auszuführen, ist es erforderlich, daß die Tonerteilchen in der Entwicklerschicht gleichförmig auf ein korrektes Ausmaß triboelektrisch geladen sind. Wenn die Ladung des Toners niedrig oder ungleichmäßig ist, kann der Hintergrundnebel auftreten. Wenn im Gegensatz hierzu die Ladung zu groß ist, bleiben die Tonerteilchen auf der Oberfläche der Buchse 22 oder den Flächen der magnetischen Teilchen 27 haften, mit der Ergebnis, daß sie unfähig für den Verbrauch "bei der Entwicklung werden, so daß die Bilddichte niedrig wird oder das Bild teilweise lückenhaft. Aus diesem Grund ist der Mechanismus wichtig, in welchem die Tonerteilchen in dem magnetischen Pulver aufgenommen werden, wobei die tribolektrische Ladung an den Tonerteilchen angelegt wird. Die Ausführung der triboelektrischen Ladung an den Toner hängt von dem Zustand des Entwicklers unmittelbar vor dem Blatt 24 ab. Die Figur 6 ist eine Schnittansicht eines Teils der Entwicklereinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, wobei gleiche Bezugszahlen verwendet wurden, um entsprechende Elemente zu bezeichnen. Wie vorstehend bereits beschrieben wurde, zirkulieren die magnetischen Teilchen mit der Rotation der Entwicklerbuchse 22. Die Zirkulationsbewegung kann in drei Teile aufgeteilt werden. Der erste Teil wird durch eine Bezugsziffer A in Figur 6 bezeichnet, welche sich unmittelbar vor dem Blatt 24 befindet (im folgenden wird dieser als "Zirkulationsschicht A" bezeichnet). Hier zirkulieren die Entwicklerteilchen mit einer äußerst geringen Geschwindigkeit. Der zweite Teil erstreckt sich von einer magnetischen Dichtung 31 zu der Zirkulationsschicht A (wird im folgenden als "Übertragungsschicht B" bezeichnet), in welcher die magnetischen Teilchen durch die Rotation der Buchse 22 befördert werden. In dieser Übertragungsschicht B werden die Tonerteilchen hauPtsächlich in dem magnetischen Pulver aufgenommen. Der dritte Teil wird durch eine Bezugsziffer C gekennzeichnet, welcher im folgenden als "Fallschicht" bezeichnet wird, wobei die magnetischen Teilchen durch die Gravitation abfallen. Die Fallschicht C wird in bemerkenswerter Weise insbesondere dann ausgebildet, wenn die Menge an magnetischen Teilchen groß ist oder wenn das T/C-Verhältnis in der magnetischen Teilchenschicht erhöht wird, so daß das Volumen der magnetischen Teilchenschicht groß ist. Die Bewegung in der Fallschicht C ist gemäßigt, wodurch die Kraft für die Aufnahme der Tonerteilchen schwächer wird als in der Übertragungsschicht B. Folglich entstehen zwei Prozesse bezüglich des Aufnehmens der Tonerteilchen in das magnetische Pulver. Eine von diesen tritt auf, wenn das Verhältnis T/C in der magnetischen Teilchenschicht gering ist. In diesem Fall wird die vorstehend beschriebene Fallbewegung in der Fallschicht C nicht stark, wobei der Toner in den magnetischen Pulver durch die Bewegung in der Übertragungsschicht B mitgenommen wird, wodurch der Tonergehalt T/C in der magnetischen Teilchenschicht erhöht wird. Der andere tritt auf, wenn der Tonergehalt T/C in der magnetischen Teilchenschicht hoch ist. In diesem Fall wird die Bewegung in der magnetischen Teilchenabschnitt stabilisiert, wobei die Bewegung in der Fallschicht C stark ist, mit dem Ergebnis, daß die Übertragungsschicht B nur schwer mit der Tonerschicht in Kontakt bringbar ist. Zu dieser Zeit tritt die Toneraufnahme ausschließlich während der Abwärtsbewegung der magnetischen Teilchen in der Fallschicht C auf, wobei die Menge gering ist. Aus diesem Grund tritt keine Erhöhung des Tonergehalts T/C auf. In dieser Weise wird der Tonergehalt in der magnetischen Teilchenschicht im wesentlichen konstant gehalten.
Die Anwendung der triboelektrischen Ladung an den Tonerteilchen kann desweiteren erzeugt werden, durch die Bewegung der Übertragungsschicht B, wobei jedoch die Anwendung in der Zirkulationsschicht A insbesondere angrenzend zum Blatt 24 vorherrschend ist. Die Kraft für das Fördern der magnetischen Teilchen durch die Buchse 22 und die Kraft für das Beschränken dieser Bewegung und das Unterstützen der Umlenkung der magnetischen Teilchen durch das Zirkulationsbeschränkungsbauteil 26 wirken hier zusammen, um den Druck unter den magnetischen Teilchen zu erhöhen, wobei die Dichte der Teilchen unmittelbar vor dem Blatt 24 erhöht wird, wodurch die Tonerteilchen in geeigneter Weise an der Fläche der Buchse 22 und der magnetischen Teilchen 27 gerieben werden, so daß die Tonerteilchen elektrisch geladen werden. Falls der Druck (Dichte) niedrig ist, wird die Reibungskraft auf die Tonerteilchen abgeschwächt, welches in einer niedrigen und ungleichmäßigen elektrischen Ladung des Toner resultiert. Dies kann ein Grund für den nebeligen Hintergrund sein. Wenn im Gegensatz hierzu der Druck und daher auch die Dichte zu hoch wird, wird die Reibungskraft zu groß mit dem Ergebnis, von extrem hochgeladenen Tonerteilchen. Falls dieses Auftritt, werden die Tonerteilchen überladen und/oder geschmolzen und auf der Buchsenoberfläche oder den Oberflächen der magnetischen Teilchen fixiert, welches nicht wünschenswert ist. Es wurde herausgefunden, daß die triboelektrische Ladungsanwendungskraft nicht ausschließlich durch den Absolutwert der Dichte des magnetischen Pulvers dargestellt wird. Der Grund hierfür ist, daß der Tonergehalt T/C sich in einem weiten Bereich von 0,10 bis 0,3 in der Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel befinden kann, wodurch der Absolutwert der Dichte des magnetischen Pulvers in Abhängigkeit von der Menge an Toner verändert wird. Wenn lediglich die magnetischen Teilchen in dem Hohlraum in einem am meisten verdichteten Zustand enthalten sind, beträgt das Gesamtvolumen an magnetischen Teilchen zum Volumen des Hohlraums (1/6)π 2 = 74 %, falls ein flächenzentrierter Würfel betrachtet wird. (Einleitung zum "Solid State Physics" von Charles Kittle). Wenn jedoch die Tonerteilchen darin bei einem Betrag von 20 Gewichtsprozent an magnetischen Teilchen enthalten sind, ist der Betrag an magnetischen Teilchen in dem Hohlraum so niedrig wie 30 %, selbst unter dem am meisten verdichteten Zustand. Wenn die 20 % an Toner enthalten sind und wenn das Volumen der magnetischen Teilchen 30 % beträgt indem Bereich unmittelbar vor dem Blatt 24, werden die Tonerteilchen auf einfache Weise zu sehr geladen. Wenn einige Gewichtsprozent an Toner enthalten sind, und wenn das Volumen der magnetischen Teilchen unmittelbar vor dem Blatt 24 30 % beträgt, wird eine Kammer oder Kammern in dem Entwicklerpulver erzeugt, in welche die Tonerteilchen gelangen, welche in der Entwicklereinrichtung treiben, wobei sie abgelagert werden, bevor sie triboelektrisch geladen werden. Dies kann eine Ursache für den nebeligen Hintergrund sein. Die Erfinder haben eine besondere Beziehung gefunden, welche zwischen der Menge an magnetischen Teilchen an der Entwicklerposition und der Menge an magnetischen Teilchen unmittelbar vor dem Blatt 24 existiert. Die Menge an magnetischen Teilchen an der Entwicklerstation verändert sich in Abhängigkeit von dem Tonergehalt T/C. Und die passende Menge an magnetischen Teilchen unmittelbar vor dem Blatt 24 ist ebenfalls von dem Tonergehalt T/C abhängig. Wenn sie eine besondere Beziehung erfüllen, kann eine ausreichende triboelektrische Ladung aufgebracht werden, wobei eine zufriedenstellende Entwicklerschicht unabhängig von Verhältnis T/C geschaffen werden kann. Die Beziehung lautet:
0,1 ≤ Vd/V ≤ 1,0 wobei V ein Volumenverhältnis von magnetischen Teilchen in dem Bereich unmittelbar von dem Blatt ist,
Vd ein Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in der Entwicklerstation ist.
Diese Bedingungen werden unter den Bedingungen erfüllt, daß die vorstehend beschriebene Entwicklung vollendet wird.
Vorzugsweise lautet die Beziehung:
0,2 ≤ Vd/V ≤ 0,8
Desweiteren ist es vorteilhaft, daß das Volumenverhältnis Vd wie vorstehend beschrieben die Beziehung 1,5 % ≤ Vd ≤ 30 % erfüllt. Falls Vd/V < 0,1 ist, neigt die magnetische Teilchenschicht dazu unmittelbar von dem Blatt 24 zu verstopfen, so daß es schwierig wird, gleichförmig die Entwicklerschicht auszubilden. In diesem Zustand ist die Reibungskraft auf die Tonerpartikel zu stark, mit dem Ergebnis von extrem geladenen Tonerteilchen. Falls Vd/V > 0,1 ist, ist die magnetische Teilchenschicht ziemlich dünn, wobei der vorstehend beschriebene Eintritt des treibenden Toners nicht auf das zufriedenstellende Maß beschränkt werden kann, so daß ein nebeliger Hintergrund erzeugt wird. Die vorstehende Analyse basiert auf den Volumenverhältnis Vd (1,5 % ≤ Vd ≤ 30 %). Basierend auf den Volumenverhältnis V, beträgt das Verhältnis Vd/V vorzugsweise 0,8 oder weniger, falls das Volumenverhältnis V annäherend 40 % beträgt. Auch ist es vorteilhaft, daß Vd kleiner V innerhalb des Bereichs erfüllt wird, wo das Volumenverhältnis Vd die vorstehende Bedingung erfüllt. In dem ersten Ausführungsbeispiel, welches in Verbindung mit der Figur 1 beschrieben wurde, wurde das Volumenverhältnis V auf 40 % festgesetzt, wobei das Volumenverhältnis Vd auf 10 % festgesetzt war. In diesem Fall betrug der Wert Vd/V = 0.25. Die Vorspannung, welche durch die Spannungsquelle 34 angelegt wurde, hatte die Frequenz von 1600 Hz und wurde durch eine Überlagerung der DC Spannung von -300 V auf die AC Spannung mit einer Spitzen-zu-Spitzenspannung von 1300 V erhalten. Das hieraus resultierende Blaubild war zufriedenstellend. Ein kräftiges Bild wurde entwickelt, wobei die Buchsenoberfläche nach der Entwicklung beobachtet wurde. Es wurde bestätigt, daß nahezu alle Tonerteilchen auf den magnetischen Teilchen und/oder der Buchse 22 auf gebraucht waren. Die Enwicklereffizienz betrug daher nahezu 100 %. Der Bereich unmittelbar vor dem Blatt 24 wird durch einen Hohlraum oder Bereich A dargestellt, der durch das Blatt 24, das Beschränkungsbauteil 26 sowie die Buchse 22 definiert wird. An der Stelle, wo das Volumen des derart definierten Bereichs A besonders groß ist, wird das repräsentative Volumen des Bereichs bestimmt als ein Volumen des Hohlraums, welcher durch das Blatt 24, die Oberfläche der Buchse 22 sowie einer Verlängerung einer Linie definiert wird, welche den Mittelpunkt des magnetischen Pols 23a angrenzend zum Blatt 24 und dem Rotationsmittel. Der Buchse 22 verbindet. In jedem Fall nimmt das Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in dem Bereich unmittelbar vor dem Blatt 24 innerhalb des Containers 21 das Maximum an, wodurch dieses verwendet wird. Es ist vorteilhaft, daß das Volumenverhältnis in dem Bereich unmittelbar vor dem Blatt 24 nicht geringer als 20 % vom Standpunkt einer stabilen Ladeanwendung der Tonerteilchen beträgt.
Die Tonerteilchen werden auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen 27 und der Oberfläche der Buchse 22 zurückgehalten. Die Erfinder haben in Konsequenz auf zahlreiche Experimente und Betrachtungen bestimmt, daß das Verhältnis jener Tonerteilchen und insbesondere das Verhältnis zwischen den Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten werden und den Tonerteilchen, die auf der Buchse zurückgehalten werden, 1:2 - 10:1 Gewichtsprozent und vorzugsweise 1:1 - 5:1 beträgt. Dieses Verhältnis kann durch Verändern der Oberflächenbeschaffenheit der Buchse 22, der triboelektrischen Ladungseigenschaft der Tonerteilchen und/oder der Eigenschaft und dem Zustrom an magnetischen Teilchen geregelt werden. Unter diesen Faktoren sind die Teilchengröße der magnetischen Teilchen und die Menge an magnetischen Teilchen, welche zur Entwicklerposition gefördert wird besonders beeinflußbar. Mit der Erhöhung der Teilchengröße der magnetischen Teilchen, verringert sich der Bereich an Oberflächen, welcher für das Zurückhalten von Tonerteilchen fähig ist (zu Vergleichzwecken, das Gesamtvolumen an magnetischen Teilchen wird als Konstant angenommen). Aus diesem Grund verringert sich die Menge an zu Entwicklerstation geförderten Toner, welcher auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten wird. Im Gegensatz hierzu vergrößert sich die Menge an Tonerteilchen, welche auf der Buchse 22 zurückgehalten wird, damit sie die Verringerung der auf dem magnetischen Teilchen zurückgehaltenen Tonerteilchen kompensiert. Wenn die Teilchengröße der magnetischen Teilchen verringert wird, ergeben sich entgegengesetzte Tendenzen.
Bezüglich der Versorgungsmenge an magnetischen Teilchen zur Entwicklerposition erhöht sich die Menge an auf den magnetischen Teilchen zurückgehaltenen Tonerpartikeln mit der Erhöhung der Zufuhr an magnetischen Teilchen. Mit dieser Erhöhung verringert sich die Menge an auf der Buchse 22 zurückgehaltenen Tonerteilchen leicht. Wenn die Zufuhr an magnetischen Teilchen verringert wird, entstehen entgegengesetzte Tendenzen. Aus diesem Grund kann durch eine geeignete Auswahl dieser Faktoren der vorstehend genannte Verhältnisbereich eingehalten werden.
Wenn das vorstehend genante Verhältnis kleiner als 1:2 ist, nähert sich die V-D Kurve der Kurve Y wie in der Figur 3 gezeigt wird, was daher nicht vorteilhaft ist. Wenn es im Gegensatz hierzu mehr als 10:1 beträgt, berühren die magnetischen Teilchen 27 die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 zu sehr mit dem Ergebnis, daß die magnetischen Teilchen 27 auf der photosensitven Trommel 1 abgelagert werden. Dies ist ebenfalls nicht wünschenswert. Es wurde bestätigt, daß das gute Bild erzeugt wird, wenn das vorstehend genannte Verhältnis innerhalb dem Bereich von 1:2 - 10:1 liegt. Wie vorstehend beschrieben, wird durch eine geeignete Auswahl der Teilchengrößen der magnetischen Teilchen und dem Zustrom an magnetischen Teilchen, das Verhältnis innerhalb des Bereichs von 1:1 - 5:1 festgelegt, was besonders vorteilhaft für eine zufriedenstellende Entwicklung ist.
Das Verhältnis wird auf die folgende Weise gemessen. Zuerst werden alle magnetischen Teilchen auf der Buchse 22 mittels eines Magneten von der Buchse 22 abgezogen. Bei dieser Gelegenheit werden alle magnetischen Teilchen und Tonerteilchen, welche darauf zurückgehalten waren an einem Magneten gesammelt. Derselbe wird abgespült wobei die Menge an Toner welche auf den magnetischen Teilchen festgehalten waren hinsichtlich ihres Gewichts gemessen werden.
Anschließend werden die auf der Buchse 22 verbliebenen Tonerteilchen allesamt aufgesaugt und durch einen Filter gesammelt. Dieser wird wiederum aufgewaschen, wobei das Gewicht der Tonerteilchen gemessen wird, welche auf der Buchse zurückgehalten waren. Als eine Alternative hierzu werden die magnetischen Teilchen auf der Buchse 22 extern durch einen Magneten abgezogen und gewaschen, wobei hierauf eine weitere Entwicklerschicht ausgebildet wird. Anschließend wird die Entwicklerschicht (die magnetischen Teilchen, die Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten sind und die Tonerteilchen, welche auf der Buchse zurückgehalten sind) insgesamt entfernt und abgespült, und die Gesamtlänge an Toner zu bestimmen. Anschließend wird die Menge an Tonerteilchen auf der Buchse 22 aus einer Differenz zwischen der Gesamtmenge an Toner und der Menge an Toner, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten war, erhalten. Dieses alternative Verfahren ist verwendbar, wenn der Entwicklerbetrieb in zufriedenstellender Weise stabilisiert ist.
Die Beschreibung wird mit Bezug auf die Menge an Entwickler, welcher auf der Buchse 22 lagert, gegeben und insbesondere mit Bezug auf die Menge an Entwickler (die Gesamtzahl an magnetischen Teilchen und Tonerteilchen) auf der Buchse 22 stromab zum Blatt 24. Zahlreiche Versuche und Betrachtungen durch die Erfinder haben offenbart, daß die Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel für den Fall, daß die magnetischen Teilchen jeweils im wesentlichen sphärisch ausgebildet sind, die Menge an Entwickler vorzugsweise 0,5 - 5,0x10&supmin;² g/cm² beträgt. Wenn sie größer als 5,0 x 10&supmin;² g/cm² beträgt, wird der nebelige Hintergrund erzeugt. Wenn sie insbesondere größer als 6,0 x 10&supmin;² g/cm² beträgt, ist der Hintergrund extrem nebelig. Wenn sie kleiner als 0,5 x 10&supmin;² g/cm² beträgt, ist auf der anderen Seite die Bürstspur mit bloßem Auge erkennbar. Aus diesem Grund ist der vorstehend genannte Bereich wünschenswert.
Mit Bezug auf das Mischverhältnis zwischen dem Toner und dem magnetischen Teilchen haben die Experimente und Betrachtungen der Erfinder enthüllt, daß das Verhältnis des Tonergewichts zum Gewicht der magnetischen Teilchen vorzugsweise 4 - 40 % beträgt. Bei einem Verhältnis größer als 40 % wird ein nebeliger Hintergrund unabhängig von der Menge an Entwickler erzeugt, welcher auf die Buchse 22 gefördert wird. Falls es kleiner als 4 % beträgt, kann eine zufriedenstellende Bilddichte geschaffen werden, unabhängig von der Menge an Entwickler, welche auf die Buchse 22 gefördert wird. Aus diesem Grund ist der vorstehend genannte Bereich wünschenswert. Um nunmehr auf das Verhältnis der auf den magnetischen Teilchen zurückgehaltenen Tonerteilchen zu den auf der Buchse zurückgehaltenen Tonerteilchen zu kommen, betrug das Verhältnis ungefähr 2:1 Gewichtsprozent in dem vorstehenden aktuellen Beispiel einer Entwicklereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform . Es ist anzumerken, daß dann, wenn das Verhältnis innerhalb dieses Bereiches liegt, die Änderung der Menge an Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten wird im wesentlichen durch die Tonerteilchen kompensiert wird, welche nicht auf der Buchse zurückgehalten werden, so daß der stabilisierte Entwicklerbetrieb selbst dann aufrecht erhalten werden kann, wenn die Menge an Toner auf den magnetischen Teilchen mehr oder weniger variiert.
Eine weitere wünschenswerte Bedingung wird im folgenden beschrieben. Unter dieser Bedingung ist zu verstehen, daß der Betrag der Tonerteilchenschicht auf der Fläche der Buchse 22, welche zur Entwicklerposition getragen wird, nicht kleiner als 0,05 x 10&supmin;³ g/cm² und nicht größer als 1,5 x 10&supmin;³ g/cm² beträgt. Wie vorstehend beschrieben basiert der vorstehend erläuterte Entwicklungsbetrieb auf der Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche der Buchse 22 sowie auf den Tonerteilchen auf den Tonerteilchen, welche auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen zurückgehalten werden und auf der Tätigkeit der magnetischen Teilchen. Die Entwicklertätigkeit wird geleitet oder ergänzt durch die Tonerteilchenschicht auf der Buchse 22. Dies ist insbesondere dann, wenn die Ketten an magnetischen Teilchen, welche in der Entwicklerposition durch die Wirkung des magnetischen Felds ausgebildet werden, so spärlich auf der Oberfläche der Buchse 22 verteilt werden, daß die Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche der Buchse zum latenten Bildträgerbauteil (Trommel) hin offen ist. Um dies zu erreichen, beträgt das vorstehend beschriebene Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in der Entwicklerposition beispielsweise nicht mehr als 50 %. Auf alle Fälle sind in der Entwicklereinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Tonerteilchen in der Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche der Buchse 22 zwischen den Ketten an magnetischen Teilchen zum latenten Bildträgerbauteil übertragbar, ohne durch die magnetischen Teilchen zurückgehalten zu werden. Aus diesem Grund nimmt die Tonerteilchenschicht auf das Ergebnis der Entwicklung Einfluß.
Unter diesem Gesichtspunkt beträgt die Menge an Tonerteilchen in der Tonerteilchenschicht, welche auf der Buchse 22 zur Entwicklerposition getragen wird vorzugsweise nicht weniger als 0,05 x 10&supmin;³ g/cm² und nicht mehr als 1,0 x 10&supmin;³ g/cm². Wenn sie weniger als 0,05 x 10&supmin;³ g/cm² beträgt, ist die Menge an Toner, welche für die Entwicklung verwendbar ist nicht ausreichend, mit dem Ergebnis, daß ein niedriger Bilddichtenabschnitt erzeugt wird, und das ein Linienbild ausgedünnt wird. Dieses tritt selbst dann auf, wenn eine ziemliche große Menge an Tonerteilchen für ein Zurückhalten an den magnetischen Teilchen vorgesehen ist. Wenn sie andererseits größer als 1,0 x 10&supmin;³ g/cm² beträgt, ist die Menge an Tonerteilchen zu groß mit dem Ergebnis, daß das entwickelte Bild zu dick geworden ist und/oder entstellt ist, und das ein nebeliger Hintergrund erzeugt wird. Dies tritt selbst dann auf, wenn die Menge an Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten wird, in signifikanter Weise verringert wird. Wenn sie 0,05 x 10&supmin;³ g/cm² - 1,0 x 10&supmin;³ g/cm² beträgt, wird die Entwicklertätigkeit stabilisiert, da für den Fall, daß die Menge an Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten wird, variiert, die Tonerteilchen auf der Buchsenoberfläche diese Variation ergänzt oder kompensiert. Unter den Bedingung der wie vorstehend beschrieben ausgebildeten Tonerteilchenschicht, beträgt das vorstehend beschriebene Verhältnis zwischen den auf den magnetischen Teilchen zurückgehaltenen Tonerteilchen und den auf der Buchse zurückgehaltenen Tonerteilchen 1:2 - 10:1 Gewichtsprozent, wobei der Entwicklerbetrieb weiter stabilisiert wird. Darüberhinaus gewährleistet das Volumenverhältnis dann magnetischen Teilchen an der Entwicklerposition (1,5 - 30 %) weiter die Funktion der vorstehend beschriebenen Tonerteilchenschicht. Es wurde herausgefunden, daß dann, wenn die Tonerteilchenschicht nicht kleiner ist als 0,1 x 10&supmin;³ g/cm² und nicht größer ist als 0,6 x 10&supmin;³ g/cm², der stabilisierte Entwicklungsbetrieb zufriedenstellend selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn die vorstehend beschriebenen anderen Bedingungen verändert werden oder wenn einige Veränderungen bezüglich der Umgebungsbedingungen vorliegen. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Entwicklung gemäß diesem Ausführungsbeispiel in effektiver Weise den Toner verwendet, welcher auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten wird und desweiteren den Toner, welcher auf den Buchsenoberfläche zurückgehalten wird. Es ist wünschenswert, daß die Tonerteilchenschicht von dem latenten Bildträgerbauteil an der Entwicklerposition beabstandet ist. Die Dicke der Tonerschicht ist vorteilhafter Weise nicht kleiner als 1/50 und nicht größer als 1/5 des Zwischenraums zwischen dem elektrostatisch latenten Bildträgerbauteil 1 und der Buchse 22 in der Entwicklerposition im Hinblick auf die Übertragung der Tonerteilchen.
Die vorstehend beschriebene Menge und Verhältnis kann in der gleichen Weise gemessen werden, wie vorstehend beschrieben wurde. In dem vorstehend beschriebenen Beispiel, wurde die Menge an zur Buchsenoberfläche gefördertem Toner gemessen, und als 0,1 x 10&supmin;³ g/cm² - 0,6 x 10&supmin;³ g/cm² festgelegt.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Als nächstens wird die Beschreibung mit Bezug auf die Umfangsgeschwindigkeiten der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 gegeben. Wie vorstehend beschrieben wird die Bildgualität in signifikanter Weise durch die Anwesenheit der Tonerteilchen und der magnetischen Teilchen in dem Zwischenraum zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 beeinflußt. Es ist daher vorteilhaft, die Aufmerksamkeit auf die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 zu richten, wobei insbesondere diese im wesentlichen gleich sind. Überdies ist die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse 22 vorzugsweise 1,5 - 0,8 x so schnell, wie die Umfangsgeschwindigkeit der photosensitiven Trommel 1. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse 22 kleiner als das 0,8fache der photosensitiven Trommel 1 ist, ist die Menge an Entwickler (die Tonerteilchen auf der Buchse 23 und die Tonerteilchen auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen) welche dazu in der Lage ist, zum elektrostatisch latenten Bild gefördert zu werden, während das latente Bild durch die Entwicklerposition läuft, sehr gering mit dem Ergebnis, daß die Dichte des entwickelten Bildes gering ist, und das die Verteilung des Abschnittes, wo die Ketten 51 existieren und der Abschnitte wo sie nicht existieren nicht stabilisiert ist, so daß eine lokale Dichtendifferenz auftritt. Solche Unannehmlichkeiten treten in Abhängigkeit von der Teilchengröße der magnetischen Teilchen oder der Tonerteilchen auf. Folglich wird der verwendbare Entwickler weiter eingeschränkt.
Falls die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse 22 höher als das 1,5fache der Umfangsgeschwindigkeit der photosensitiven Trommel ist, ist die Menge an magnetischen Teilchen, welche in der Entwicklerposition pro Zeiteinheit vorliegt, so groß, daß die geeignete Vibration der Ketten nicht erreicht wird. Es ist zu erkennen, daß sich die Tonerzufuhr von der Buchsenoberfläche aus angrenzend an den Bereich verzögert, wo die Ketten der magnetischen Teilchen mit dem photosensitiven Bauteil 1 in Kontakt kommen. In einem extremen Fall werden ungleichmäßige Muster in der Form von Schuppen in den sehr hoch verdichteten Abschnitt wie für den Fall eines kräftig dunklen Bildes beobachtet. Zusätzlich verhindert die unzureichende Vibration pro Einheitszeit an der Entwicklerposition manchmal den aktiven Reibungskontakt zwischen den magnetischen Teilchen und den Tonerteilchen, wodurch die triboelektrische Ladung der Tonerteilchen unzureichend wird. Dies resultiert in einem nebeligen Hintergrund des entwickelten Bildes. Folglich werden die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse 22 und jene der Trommel 1 im wesentlichen gleich gehalten, insbesondere beträgt die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse 22 das 1,5 - 0,8fache von jeder der Trommelumfangsgeschwindigkeit. Unter dieser Bedingung wird die Tätigkeit und das Verhalten der verhältnismäßig kleinen Menge an magnetischen Teilchen, welche an der Entwicklerposition existieren am effektivsten ausgenutzt.
Es ist anzumerken, daß dieses nicht auf die konventionelle magnetische Bürstenentwicklung übertragbar ist, welche einen Zweikomponenten-Entwickler verwendet (die Umfangsgeschwindigkeit der Buchse ist mehr als doppelt so schnell wie die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel, insbesondere 4 bis 8 mal so schnell). Dies rührt von der Tatsache her, daß die Entwicklereinrichtung die Übertragung der Tonerteilchen von der Oberfläche der Buchse benutzt und das Gleichgewicht mit der Tonerzufuhr von den Oberflächen der magnetischen Teilchen unter der Wirkung der magnetischen Teilchen verwendet.
Wie vorstehend beschrieben, existiert in der herkömmlichen magnetischen Bürstenentwicklung bei Verwendung eines Zweikomponenten-Entwicklers ein Problem bezüglich einer Bürstenspur in dem entwickeleten Bild. Dies wird insbesondere in einer Entwicklereinrichtung mit kleiner Baugröße spürbar. Der Grund wird darin gesehen, daß der Durchmesser der Buchse klein ist, was eine größere Krümmung der Buchsenoberfläche zur Folge hat. Ein weiterer Grund ist, die jüngste Tendenz in Richtung zur Hochgeschwindigkeitsentwicklung. Die Figur 8 zeigt die Konfiguration der Entwicklerzone vom Standpunkt det Krümmung aus (eine Umkehrung des Radius einer Kurve). Gemäß dieser Figur wird eine Linie (wie sie in dem Querschnitt gemäß der Figur 8 zu sehen ist), welche Punkte auf einer photosensitiven Trommeloberf läche und der Buchsenoberfläche verbindet, welche am nahestehen zueinander angeordnet sind, durch ein Bezugszeichen G1 gekennzeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel läuft die Linie durch den Mittelpunkt OD der photosensitiven Trommel 1 und den Mittelpunkt OS der Buchse 22. Der Zwischenraum zwischen der photosensitven Trommel 1 und der Buchse 22 ist g&sub1; (mm), gemessen entlang der Linie G1. Eine Linie G2 ist parallel zu der Linie G1 und von dieser um eine Distanz d (2 mm) beabstandend gezogen. Der Zwischenraum zwischen der photosensitiven Trommel 1 und der Buchse 22 gemessen entlang der Linie G2 ist g&sub2; (mm). Die Differenz (g&sub2; - g&sub1;) in den Zwischenräumen erhöht sich mit der Erhöhung der Krümmung, d.h., der Verringerung des Durchmessern oder Radius der photosensitiven Trommel 1 und/oder der Buchse 22. Gemäß den Experimenten und Betrachtungen des Erfinders beeinflussen die Krümmungen an der Entwicklerposition und die Zwischenraumdifferenz zwischen dem Zentralabschnitt und dem Entwicklerbegrenzungsabschnitt der Entwicklerposition die Entwicklereigenschaft, wobei der Einfluß unterschiedlich ist, wenn das Entwicklungsverfahren unterschiedlich ist. Insbesondere beträgt in der Entwicklereinrichtung dieser Gattung die Breite der Entwicklerposition ungefähr 4 mm, wodurch die Zwischenraumdifferenz zwischen der Zentrumsposition und der 2 mm von dieser entfernten Position wichtig wird.
Die Beschreibung wird mit Hinsicht auf die Beziehung zwischen der Bilddichte des entwickelten Bildes gegenüber dem Oberflächenpotential des latenten Bildes, d.h., einer sogenannten V-D Kurve und desweiteren mit Hinsicht auf die Bildqualität und die Krümmung an der Entwicklerstation gegeben. Die Figur 7 ist eine V-D Kurve, wobei das Bezugszeichen X1 den Fall kennzeichnet, bei dem die Krümmung klein ist, während ein Bezugszeichen X2 den Fall einer großen Krümmung kennzeichnet, in diesem Fall wird ein optisch reflektierende Bilddichte, gemessen durch ein Macbeth-Reflektiv-Bilddichten-Meter gegenüber der Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 und der Oberfläche der Buchse 22 ausgedruckt, wobei das Buchsenpotential mit dem Wert Null angenommen wird. Diese Eigenschaft ist insoweit exzellent, als daß kein nebeliger Hintergrund in dem niedrig potentiellen Bereich erzeugt wird, daß die richtige Neigung der V-D Kurve in dem mittleren Potentialbereich aufgezeigt wird und daß die geeignete Bilddichte ohne örtliche Lücken in dem Fall eines kräftig schwarzen Bildes erreicht werden kann. Darüberhinaus sollte verstanden werden, daß die Eigenschaft nicht wesentlich durch die Krümmung beeinflußt wird. Es hat sich bestätigt, daß das kräftig schwarze Bild frei von Lücken und unabhängig von der Krümmung gleichförmig ist. In einem Beispiel einer Entwicklereinrichtung, welche die vorliegende Erfindung nicht verwendet, werden die gleichen Eigenschaften mit einer Entwicklereinrichtung gemessen, welche einen Einkomponenten-Magnetikentwickler verwendet, wie sie in den US-Patenten Nr. 4395476, 4425373 und 4292387 offenbart sind. In diesem Fall wird die V-D Kurve durch ein Bezugszeichen Y1 oder Y2 gekennzeichnet, wobei Y1 den kleinen Krümmungsfall kennzeichnet, während Y2 einen großen Krümmungsfall kennzeichnet. Es sollte so verstanden sein, daß die Neigung weniger Steil in dem Bereich vom Niedrigpotentialabschnitt zum mittleren Potentialabschnitt ist, wobei jedoch in dem Hochpotentialabschnitt die Bilddichte eine unzureichende Tendenz annimmt, wobei diese Tendenz spürbar ist, wenn die Krümmung groß ist, d.h., wenn der Radius der Krümmung klein ist. Von dem Standpunkt der Bildqualität aus ist der sogenannte Kanteneffekt stärker, wodurch ein stark dunkles Bild weniger dicht wird.
Darüberhinaus wird der Führungskantenabschnitt des Bildes geringfügig heller im Vergleich zum Spurkantenabschnitt des Bildes. Dies ist ebenfalls bemerkenswert, insbesondere dann, wenn die Krümmung groß ist. Im Gegensatz zu diesem ist die Entwicklereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dazu in der Lage, das entwickelte Bild ohne nebeligen Hintergrund auszubilden und das gleichförmig kräftige dunkle Bild ungeachtet der Krümmung zu formen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Zwischenraumdifferenz (g&sub2; - g&sub1;) nicht geringer als 0,25 mm. Wenn diese Differenz nicht kleiner als 0,34 mm wird, ist die Wirkung dieses Ausführungsbeispiels noch mehr signifikant, so daß die Baugröße der Entwicklereinrichtung verringert werden kann.
Der folgende Grund wird betrachtet. Wenn die Tonerteilchenschicht auf der Buchse 22 ausgebildet wird, und gleichzeitig einige andere Tonerteilchen auf der Oberfläche der magnetischen Teilchen zurückgehalten werden, wird aus diesem Grund die Menge an Toner erhöht, welche durch das alternierende elektrische Feld hin- und her wandert. Dies bedeutet, daß die Anzahl der Entwicklertätigkeiten erhöht wird, und das der entwickelbare Bereich vergrößert wird. Über dies funktionieren die magnetischen Teilchen, als wenn sie die gegenüberliegende Elektrode darstellen, welche sehr nahe oder in Berührung mit dem photosensitiven Bauteil 1 ist. Aus diesem Grunde ist es schwierig, daß die Kantenwirkung durch das elektrische Feld eintritt. Die Beschreibung wird hinsichtlich des Blatts 24 aus einem nicht magnetischen Material gegeben.

Beispiel 1:

Eine Entwicklereinrichtung wurde gemäß diesem Ausführungsbeispiel konstruiert, wie sie in der Figur 1 gezeigt wird. Für die Buchse 22 wurde eine Aluminiumbuchse mit einem Durchmesser von 18 mm verwendet, nachdem deren Oberfläche abrasiv durch ungleichmäßiges Sandstrahlen mit ALUNDUM behandelt wurde. Innerhalb der Buchse 22 wurde der Magnet 23 verwendet, der mit vier Polen magnetisiert ist, wobei die N und S Pole abwechselnd entlang des Kreisumfangs angerodnet sind, wie in der Figur 1 dargestellt ist. Die maximale magnetische Flußdichte auf der Oberfläche durch den Magneten 23 beträgt ungefähr 900 Gauss. Das verwendete Blatt 24 hatte eine dicke von 1,2 mm und wurde aus einem nicht magnetischen rostfreien Stahl gefertigt. Der Winkel Θ betrug 15 Grad. Für die magnetischen Teilchen wurden Ferritteilchen (maximale Magnetisierung von 60 emu/g) mit einer Teilchengröße von 70 - 50 Mikrometer (250/300 mesh) verwendet, deren Oberfläche mit einem Silikonharz behandelt waren. Als nicht magnetischer Toner wurde ein schwarzes Pulver verwendet, welches durch eine Mischung von 100 Teilen an Styrene/Butadiene Kopolymerharz und fünf Teilen an schwarzem Kohlenstoff sowie unter Hinzufügung von 0,6 % an Kollodialsilika hergestellt wurde. Die Durchschnittsteilchengröße der Tonerteilchen betrug 10 Mikrometer. In Betrieb wurden ungefähr 20 bis 30 Mikrometer Dicke für die Tonerschicht auf der Oberfläche der Buchse 22 erhalten, wobei oberhalb der Tonerschicht die magnetische Teilchenabschnitt mit einer dicke von 100 - 200 Mikrometern ausgebildet wurde. Auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen befanden sich Tonerteilchen. Zu diesem Zeitpunkt betrug das Gesamtgewicht der magnetischen Teilchen und der Tonerteilchen auf der Buchse 22 ungefähr 2,43 x 10&supmin;² g/cm². Die magnetischen Teilchen wurden zu aufgerichteten Ketten in und angrenzend an die Entwicklerposition durch den magnetischen Pol 23b innerhalb der Buchse 22 geformt. Die maximale Höhe der Ketten betrug ungefähr 0,9 mm. Der Betrag der elektrischen Ladung wurde durch ein Absprengverfahren gemessen, wobei die triboelektrische Ladung der Tonerteilchen auf der Buchse 22 und den magnetischen Teilchen +10 mC/g betrug. Die Entwicklereinrichtung wurde in ein kommerzielles Kopiergerät, PC-10 eingebaut, welches von Canon Kabushiki Kaisha, Japan vertrieben wurde, wobei eine Modifikation vorgesehen war, um die Trommelumfangsgeschwindigkeit von 200 mm/sek. zu erreichen (Prozeßgeschwindigkeit). Der Zwischenraum zwischen der oberf läche der photosensitven Trommel 3, die aus einem organischen photoleitenden Material gefertigt war und einen Durchmesser von 60 mm aufwies, sowie der Oberfläche der Buchse 22 wurde auf 350 Mikrometern festgesetzt. Die Zwischenraumdifferenz (g&sub2; - g&sub1;) betrug 0,3 mm. Das Volumenverhältnis unter diesen Bedingungen betrug nahezu 10 % h = 350 Mikrometer, M = 2,43 x 10&supmin;² g/cm², p = 5,5 g/cm³, C/(T+C) = 20,4 %). Die Vorspannungsquelle 34 erzeugt eine Wechselspannung mit der Frequenz von 1600 Hz, wobei eine Wechselspannung mit einem Spitzen-zu-Spitzenwert von 1300 V mit einer DC Spannung von -300 V überlagert wurde. Als dieses betrieben wurde, wurden gute Bilder erhalten. Der Entwicklungsbetrieb wurde durchgeführt, um ein kräftig dunkles Bild zu erhalten, wobei dann die Oberfläche der Buchse 22 nach dem Entwicklungsbetrieb sorgfältig begutachtet wurde. Es wurde bestätigt, daß nahezu alle Tonerteilchen auf der Buchse und auf den magnetischen Teilchen verbraucht wurden, wodurch der Entwicklungsbetrieb mit nahezu 100 %iger Entwicklungseffizienz ausgeführt wurde. Es ließ sich bestätigen, daß die Entwicklungseigenschaften gut genug waren, ohne einen nebeligen Hintergrund. Das kräftig dunkle Bild wurde als einheitliches Bild entwickelt, ohne die Entstehung einer örtlichen Lücke und mit einer hohen Bilddichte (1,39), wobei die V-D Kurve durch das Bezugszeichen X&sub2; in der Figur 7 gekennzeichnet wurde.

Vergleich des Beispiels 1:

Das Blatt 26 wurde von der Entwicklereinrichtung gemäß der Figur 1 entfernt und ein Komponenten- Magnetiktonerteilchen für NP-150 Z (Vertrieben durch Canon Kabushiki Kaisha, Japan) wurden verwendet. Der Entwicklungsbetrieb wurde in ähnlicher Weise durchgeführt, wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Das Bild war ziemlich gut, jedoch war der Kanteneffekt stark, wodurch der innere Teil des kräftigen Bildes etwas hell wurde, die Dichte des kräftig dunklen Bildes war 1,15, was nicht vollständig zufriedenstellend war.

2. Beispiel:

Die in dem Vergleichsbeispiel 1 beschriebene Einrichtung wurde modifiziert, in dem diese in eine Kopiermaschine mit einer photosensitiven Trommel von 30 mm Durchmessern und einer Prozeßgeschwindigkeit von 200 mm/sek. aufwies. Der Zwischenraum zwischen der photosensitiven Trommel 3 und der Oberfläche der Buchse 22 wurde auf 350 Mikrometern festgesetzt. Die Zwischenraumdifferenz betrug 0,36 mm. Die Vorspannung 34 wurde so gewählt, daß ein Wechselspannung von 1600 Hz, sowie die Kombination einer Wechselspannung von 1300 V Spitzen-zu-Spitzenspannung und -300 V DC Spannung erzeugt wurde. Das hieraus resultierende Bild war gut.
Als ein kräftig schwarzes Bild entwickelt wurde und die Buchsenoberfläche nach der Entwicklung begutachtet wurde, ließ sich bestätigen, daß der Toner auf der Buchse und der Toner auf dem magnetischen Teilchen nahezu komplett verbraucht war, nämlich daß die Entwicklereffizienz nahezu 100 % erreichte. Die Entwicklereigenschaft war ebenfalls gut ohne nebeligen Hintergrund, wobei das kräftig dunkle Bild im wesentlichen frei von lokalen Lücken und gleichmäßig war. Die Bilddichte war in zufriedenstellender Weise hoch, 1,37. Die Entwicklereigenschaft war wie in der Figur 3 durch das Bezugszeichen X2 dargestellt wird.

Vergleichsbeispiel 2:

Das Experiment wurde unter ähnlichen Bedingungen wie beim Beispiel 2 ausgeführt, mit der Ausnahme, daß die Entwicklereinrichtung und der Entwickler des Vergleichsbeispiels 1 verwendet wurden. Ein ziemlich gutes Bild wurde erhalten, jedoch war das kräftig dunkle Bild nicht geeignet, da lokale Lücken entstanden (die Führungskante des Bildes war geringfügig heller im Vergleich zur Spurkante des Bildes). Die Bilddichte betrug 1,03, was nicht zufriedenstellend war.
Bezüglich der Entwicklereigenschaft war diese ähnlich zur Kurve Y2 gemäß der Figur 7. Da sie in dem Niedrigpotentialabschnitt weniger steil ist, neigt der Hintergrundnebel dazu zu entstehen, während die Bilddichte an dem Hochpotentialabschnitt etwas niedrig ist. Selbst dann, wenn die Krümmung der Entwicklerposition nicht so groß ist, wird die V-D Kurve für den Fall des vorstehend genannten Entwicklerverfahrens unter Verwendung der dünnen Schicht eines Einkomponenten-Magnetikentwicklers (zum Beispiel das US-Patent Nr. 4395476), weniger steil (Tendenz zur Entstehung des nebeligen Hintergrunds) in dem niedrig Potentialabschnitt als in dem Fall, in dem die Krümmung vergrößert wird, falls die Prozeßgeschwindigkeit sich erhöht. Außerdem ist die Bilddichte im Hochpotentialabschnitt etwas niedrig. In der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch verändert sich die V-D Kurve in nicht signifikanter Weise selbst dann, wenn sich die Prozeßgeschwindigkeit erhöht. Dies ist ähnlich zu dem Fall, in dem die Krümmung vergrößert wird. Folglich tritt der nebelige Hintergrund in dem Niedrigpotentialabschnitt nicht auf, wobei die günstige Neigung in dem mittleren Potentialbereich und immer noch im Hochpotentialbereich aufrecht erhalten wird, wobei eine ausreichend hohe Bilddichte erhalten werden kann. Dies ist bemerkenswert, wenn die Prozeßgeschwindigkeit 150 bis 400 mm/sek. beträgt. Wie vorstehend beschrieben, wird entsprechend diesem Ausführungsbeispiel der Entwicklerbetrieb mit hoher Bilddichte, hohe Entwicklungseffizienz und ohne nebeligen Hintergrund, Geisterbild, Bürstenspur oder der negativen Eigenschaft möglich.
Insbesondere dann, wenn die Krümmung in der Entwicklerposition groß ist, kann eine durch konventionelle Entwicklungsverfahren nicht erhaltbar hohe Bildqualität erhalten werden, wenn die Prozeßgeschwindigkeit hoch ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 8 werden die vorteilhaften Bedingungen erfüllt, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Insbesondere beträgt das Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in der Entwicklerstation 1,5 - 30 % (vorzugsweise 2,6 - 26 %, der Winkel Θ zwischen dem Blatt 24 und dem magnetischen Pol 23a beträgt 2 - 40 Grad (vorzugsweise 5 - 20 Grad), das Gewichtsverhältnis an Tonerteilchen, welcher auf den Oberflächen der magnetischen Teilchen zurückgehalten werden, zu den Tonerteilchen, die auf der Oberfläche der Buchse zurückgehalten werden, beträgt 1:2 - 10:1 (vorzugsweise 1:1 - 5:1), und die Menge an Entwickler (magnetische Teilchen + Tonerteilchen) beträgt 0,5 x 10&supmin;² g/cm².
Die vorliegende Erfindung umfaßt jede Kombination der vorstehend beschriebenen bevorzugten Bedingungen.
Um auf die Figur zurückzukommen, ist die Linie L1 jene Linie, welche das Zentrum des magnetischen Pols 23a, der stromauf zum Blatt 24 mit Bezug auf die Bewegung der Oberfläche der Buchse 22 angeordnet ist mit dem Rotationszentrum der Buchse 22 verbindet. Die Linie L1 bestimmt den Winkel Θ. In dem Beispiel gemäß der Figur 6 befindet sich auf einer Verlängerung der Linie L1 eine Fläche des Beschränkungsbauteils 26, daß der Buchse 22 gegenüberliegt, wobei der magnetische Pol am meisten verdichteter Abschnitt von magnetischen Teilchen ausbildet. Die Länge der Fläche, entlang der Umfangsbewegung der Buchse 22 gemessen beträgt 10 mm. Sollte aus der Figur 6 zu entnehmen sein, daß das Volumenverhältnis der magnetischen Teilchen an der Entwicklerposition kleiner ist als das Volumenverhältnis der magnetischen Teilchen in diesem am meisten verdichtesten Abschnitt. Hinsichtlich des magnetischen Pols 23b an der Entwicklerposition ist dieser in dem Zentrum der Entwicklerposition in die Bewegungsrichtung der Oberfläche des photosensitiven Bauteils und der Buchse angeordnet. Jedoch kann er vor dem Zentrum abweichen oder die Entwicklerposition kann zwischen den magnetischen Polen angeordnet sein. Siliziateilchen können dem Tonerpulver zugegeben werden, um die Fließfähigkeit zu erhöhen oder abrasive Teilchen oder ähnliches können zugegeben werden um die Oberfläche der photosensitiven Trommel 1 (latentes Bildträgerbauteil) in einer Bilderzeugungseinrichtung der Bildübertragungsbauart abzuschleifen. Dem Tonerpulver kann auch eine geringe Menge an magnetischer Teilchen zugesetzt werden. Magnetische Tonerteilchen können verwendet werden, wenn deren magnetische Eigenschaft sehr schwach ist im Vergleich zu jener der magnetischen Teilchen und sie triboelektrisch ladbar sind.
Um das Auftreten eines Geisterbildes zu verhindern, kann die Entwicklerschicht, welche auf der Buchse 22 nach der Entwicklertätigkeit verbleibt durch ein Abscharbmittel (nicht gezeigt) sofort abgescharbt werden, wobei dann die abgescharbte Buchsenoberfläche mit der magnetischen Teilchenabschnitt in dem Container in Kontakt gebracht wird, und dann der Entwickler darauf aufgebracht wird. Dies ist wirksam, um ein Geisterbild zu verhindern. Ein Mechanismus kann der Entwicklereinrichtung beigefügt werden, welcher den Gehalt an magnetischen Teilchen und Tonerteilchen erfaßt, wobei im Ansprechen auf die Erfassung der Toner automatisch zugeführt wird. Die Entwicklereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einer Einwegentwicklereinrichtung verwendbar, welche als eine Einheit den Container 21, die Buchse 22 und das Blatt 24 enthält, obgleich sie bei der gewöhnlichen Entwicklereinrichtung anwendbar ist, welche in einer Bilderzeugungseinrichtung befestigt ist.
Mit Bezug auf die Figuren 9 und 10 wird eine detaillierte Beschreibung hinsichtlich der Struktur angrenzend an den Entwicklerauslaßabschnitt des Entwicklerkontainer 24 gegeben, insbesondere hinsichtlich der Beziehung zwischen dem magnetischen Pol 23a und der Entwicklerführungsoberf läche 261 des Entwicklerzirkulationsbegrenzungsbauteils 26. Die Figur 9 zeigt den Entwicklerauslaßabschnitt in dem Zustand, wenn die Entwicklereinrichtung in einer Kopiermaschine eingebaut ist, wobei eine horizontale Ebene, welche die Mittelachse OS der Entwicklerbuchse 22 enthält durch das Bezugszeichen L bezeichnet wird, und die vertikale Ebene, welche die Mittelachse OS enthält, durch ein Bezugszeichen Q bezeichnet wird. In den Koordinaten, welche durch die Ebene L und die Ebene Q bestimmt wird, werden der ersten, der zweite, der dritte und der vierte Quadrant durch die Bezugsziffern 100, 101, 102 und 103 gekennzeichnet. Das Regulierbauteil 24 hat eine Regulierkante 241, welche unter einer kleinsten Distanz d&sub2; von einem Abschnitt 242 der Oberfläche der Entwicklerbuchse 22 beabstandet ist, welche sich gegenüber der Regulierkante 241 befindet. Das Regulierbauteil 24 ist mit dem Container 24 fest verbunden. Die Entwicklerführungsoberfläche 261 des Begrenzungsbauteils 26 bildet einen Zwischenraum mit der Oberfläche der Buchse 22 aus. Die Führungsfläche 261 ist derart geneigt, daß der Zwischenraum sich von der stromaufwärtigen Seite 262 zum Seitenende 263 des Regulierbauteils mit Bezug auf die Bewegung der Oberfläche der Buchse 22 verringert. Das Ende 263 ist mit dem Regulierbauteil 24 verbunden, wobei der Entwickler durch die Kante 241 des Regulierbauteils 24 reguliert wird. Das Ende 263 der Führungsoberfläche ist von der Oberfläche der Buchse 22 durch (d&sub1; + d&sub2;) beabstandet, wobei d&sub1; eine Distanz von dem Ende 263 zu dem Ende 241 ist. Die Distanz d&sub1; ist größer als Null. Eine Ebene P' wird betrachtet, welche parallel zu einer Ebene P ist und welche tangential zu der Oberfläche der Buchse 22 an der gegenüberliegenden Position 242 verläuft und welche das Ende 263 beinhaltet. Der Winkel p, der zwischen der Führungsoberfläche 261 und der Ebene P' ausgebildet wird, wurde als ein Parameter wichtig befunden, welcher einflußreich auf die Entwicklerführungswirkung und die Entwicklerzirkulationswirkung ist. In dieser Figur bezeichnet ein Bezugszeichen L1 eine Linie auf der Schnittansicht dieser Figur, welche sich durch das Zentrum der Buchse Os und die Position der maximalen magnetischen Flußdichte des magnetischen Pols 23a erstreckt, das Bezugszeichen L2 bezeichnet eine Linie, welche sich durch das Zentrum Os der Buchse 22 und der Kante 241 des Regulierbauteils 24 erstreckt und das Bezugszeichen e bezeichnet den Winkel, der sich zwischen der Linie L1 und der Linie L2 ausbildet.
Es wurde herausgefunden, daß der Winkel Θ ebenfalls wichtig als ein Parameter ist, welcher den Ablauf in der Entwicklerregulierzone beeinflußt. Ein Winkel β (> 0) wird zwischen der Linie L1 und einer Linie L3 ausgebildet, welcher das Zentrum Os der Buchse 22 und das Ende 262 der Führungsfläche 261 verbindet. Ein Winkel 6 wird zwischen der Linie L2 und der vertikalen Ebene Q ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Regulierbauteil aus einem nicht magnetischem Material gefertigt. Der Toner besteht aus nicht magnetischen Tonerteilchen, wobei der Träger durch magnetische Teilchen gebildet wird, welche Ferritteilchen sind, die mit einem Harz überzogen sind. Der Widerstand der Trägerteilchen ist nicht kleiner als 10&sup7; ohm.cm. Die Distanz d&sub2; zwischen der Buchsenoberfläche und dem Ende 241 des nicht magnetischen Regulierblatts 24 beträgt 50 - 600 Mikrometer, vorzugsweise 150 - 500 Mikrometer. Wenn der Zwischenraum d&sub2; kleiner als 50 Mikrometer beträgt, wird der Zwischenraum auf einfache Weise durch die magnetischen Teilchen verstopft, was dazu führt, daß eine ungleichmäßige Entwicklerschicht ausgebildet wird und außerdem ein Mangel bezüglich der Menge an Entwickler in der Entwicklerschicht entsteht, wodurch das entwickelte Bild ungleichförmig mit einer unzureichenden Bilddichte wird. Wenn er auf der anderen Seite größer als 600 Mikrometer wird, wird die Menge an Entwickler, welche die Buchse 22 beaufschlagt zu groß, so daß die Regulierfunktion nicht ausreichend ist. Dann wird eine erhöhte Menge an magnetischen Teilchen auf das latente Bildträgerbauteil übertragen. Zusätzlich wird die Zirkulation des Entwicklers, welches im Einzelnen nachfolgend beschrieben wird, mit der Verringerung der Entwicklerbegrenzungsfunktion des Entwicklerzirkulationsbegrenzungsbauteils 26 und mit der unzureichenden triboelektrischen Ladung der Tonerteilchen unzureichend, was zu einem nebeligen Hintergrund führt. Die Distanz d&sub1; zwischen der nicht magnetischen Blattkante 242 und dem Führungsflächenende 263 beträgt 0,5 - 5 mm, vorzugsweise 1,5 - 4 mm. Wenn der Zwischenraum d&sub1; kleiner ist als 0,5 mm, wird der Druck, welcher durch das Begrenzungsbauteil 26 auf den Entwickler auf der Entwicklerbuchse 22 ausgeübt wird erhöht, wobei die triboelektrische Ladung des Entwicklers extrem erhöht wird, so daß eine gewünschte Entwicklereigenschaft nicht gewährleistet ist. Falls der Toner von der Art eines Druckfixiertoners ist, ist der Toner anfällig, aufgeschmolzen zu werden, wobei er auf der Oberfläche der Buchse 22 anhaftet.
Falls dieser größer als 5 mm ist, ist der Druck zu klein, mit dem Ergebnis einer unzureichenden triboelektrischen Ladung des Toners. Jedoch ist es möglich, das die Distanz d1 größer als 5 mm eingestellt wird, falls die Entwicklereinrichtung mit einem automatischen Tonerversorgungmechanismus ausgerüstet ist, wie in der normalen Entwicklereinrichtung, welcher einen Zweikomponenten-Entwickler verwendet und falls das geeignete triboelektrische Laden im voraus erreicht wird zwischen den Trägerteilchen und den Tonerteilchen. Die Summe der Distanzen d&sub1; und d&sub2; ist nicht größer als 5,6 mm vorzugsweise nicht größer als 5 mm. Der Winkel , welcher positiv ist, wenn er von der Ebene P' zu der Oberseite hin gemessen wird ist vorzugsweise größer als 0 Grad jedoch nicht größer als 45 Grad, vorzugsweise größer als 0 jedoch nicht größer als 30 Grad. Falls der Winkel nicht größer als 0 Grad ist, ist der Raum, welcher durch die Führungsfläche 261, die Kante 241 des Blatts 24 und die Entwicklerbuchse 22 ausgebildet wird, in der Form eine scharfen Keils, so daß der Raum vom Entwickler verstopft wird, mit dem Ergebnis, daß der erhöhte Druck erzeugt wird, welcher zu einer extrem hohem triboelektrischen Ladung des Toners führt, und das der Toner aufgeschmolzen und fixiert wird. Falls der Winkel größer als 45 Grad ist, ist der auf den Entwickler durch das Begrenzungsbauteil 26 in Richtung zur Entwicklerbuchse 22 ausgeübte Druck unzureichend, so daß die beabsichtigte Funktion des Begrenzungsbauteils 26 nicht erwartet wird.
Der Winkel Θ ist 0 - 35 Grad, vorzugsweise 5 - 25 Grad. Falls der Winkel kleiner als 0 Grad ist, wird die dünne Entwicklerschicht, welche durch das Zusammenwirken der magnetischen Kraft, der Bildkraft und der Ballungskraft auf den Entwickler ausgebildet wird, ungleichmäßig und die Menge an Entwickler in der Schicht unzureichend. Falls der Winkel Θ größer als 35 Grad ist, wird die Menge an Entwickler in der Entwicklerschicht erhöht, falls das Blatt aus einem nicht magnetischen Material besteht, so daß es schwierig ist, eine gewünschte Menge an Entwickler in der Schicht bereit zu stellen. Der Winkel δ, welcher positiv ist, falls er in der Uhrzeigerrichtung ausgehend in der Ebene Q in der Figur gemessen wird, liegt vorzugsweise in dem Bereich -60 < δ < +120 Grad.
In den Quadranten, wie sie in der Figur 9 bestimmt werden, ist das Begrenzungsbauteil 26 oberhalb der horizontalen Ebene L angeordnet, welche die Rotationsachse der Buchse 22 enthält, wobei die Entwicklerführungsfläche 261 quer zur vertikalen Ebene Q verläuft, welche die Rotationsachse Os enthält, d.h., die Führungsfläche 261 existiert in dem zweiten Quadranten 101 und dem ersten Quadranten 100. Aufgrund dieser Anordnung wird zusätzlich zu der Funktion der Führungsfläche 261, das der Entwickler stabil zu der Entwicklerregulierzone gefördert wird, Gravitation in effektiver Weise dazu benutzt, den Entwickler in diese Zone in noch stabilerer Weise zu fördern. Die Regulierkante 241 des Regulierbauteils 24 ist in dem zweiten Quadranten 101 angeordnet, der durch die horizontale Ebene L und die vertikale Ebene Q definiert wird und ist von der Fläche der Buchse 22 beabstandet. Infolge dieser Anordnung ist die Regulierkante 241 stromab zu vertikalen Ebene Q bezüglich der Richtung b der Bewegung der Buchse 22, wobei die magnetischen Teilchen in dem Hohlraum angrenzend zur Regulierkante 241 in dem Container konzentriert werden, wobei darüberhinaus ein Hohlraum in stabiler Weise ausgebildet wird, welcher von den magnetischen Teilchen besetzt ist.
Eine Entwicklereinrichtung wurde konstruiert, wobei
d&sub1; = 1,5 mm,
d&sub2; = 250 Mikrometer
Θ = 18 Grad,
δ = 15 Grad,
P = 20 Grad.
Die Einrichtung hatte die Entwicklerzone in dem dritten Quadranten 102 und die Dichtungszone in dem vierten Quadranten 103, wie in der Figur 10 dargestellt ist. Innerhalb des Containers wurde eine magnetische Teilchenabschnitt auf der Oberfläche der Buchse 22 ausgebildet, wobei eine Tonerteilchenschicht auf der magnetischen Teilchenabschnitt ausgebildet und der Entwicklerbetrieb ausgeführt wurde.
Das folgende hat sich bestätigt. In der magnetischen Teilchenabschnitt wird die Bewegung der magnetischen Teilchen, verursacht durch die Rotation der Buchse 22 mit der Distanz von der Oberfläche der Buchse 22 niedrig, infolge des Gleichgewichts unter der magnetischen Kraft, der Begrenzungskraft durch die Gravitation und der Förderkraft durch die Bewegung der Buchse 22. In dem oberen Abschnitt (von der Oberfläche der Buchse 22 entfernt) sind die magnetischen Teilchen stationär obgleich leicht bewegbar, um eine stationäre Schicht auszubilden. Einige dieser magnetischen Teilchen in dieser Schicht fallen infolge der Gravitation ab. Angrenzend zur Fläche der Buchse 22 wird eine bewegbare Schicht an magnetischen Teilchen ausgebildet, wobei die magnetischen Teilchen in Richtung zum magnetischen Pol 23a bewegt werden. Die Bewegung wird durch geeignetes Positionieren der magnetischen Pole 23a und 23b, der Fließfähigkeit und der magnetischen Eigenschaften der magnetischen Teilchen hervorgerufen.
Die Bewegung in der magnetischen Teilchenabschnitt hängt von der Fließfähigkeit des Entwicklers und der magnetischen Kraft ab. Wenn insbesondere der Tonergehalt in dem magnetischen Pulver gering ist, verringert sich das Ausmaß der stationären Schicht, so daß das meiste an magnetischen Teilchenabschnitt bei einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit sich bewegt, um die Tonerteilchen von der Tonerschicht aus in das magnetische Pulver mitzunehmen. Wenn auf der anderen Seite der Tonergehalt hoch ist, erhöht sich das Ausmaß der stationären Schicht, wobei die bewegbare Schicht in der magnetischen Teilchenschicht durch die stationäre Schicht so bedeckt wird, daß die bewegbare Schicht daran gehindert wird, unmittelbar mit der Tonerschicht in Kontakt zu kommen, wodurch der Toner nicht in das magnetische Pulver in der bewegbaren Schicht mitgenommen wird und folglich der Tonergehalt in der bewegbaren Schicht auf natürliche Weise ohne spezielle Kontrollmechanismen aufrechterhalten wird.
Als nächstes wird die Beschreibung bezüglich der magnetischen Teilchenabschnitt, angrenzend an das nicht magnetische Blatt 24 und das Zirkulationbegrenzungsbauteil 26 gegeben. Das Begrenzungsbauteil 26 begrenzt oder verhindert das Eintreten des Entwicklers in die Regulierzone auf mechanische Weise. Zusätzlich ist die Regulierzone, welche durch das Begrenzungsbauteil 26 und die Buchse 22 definiert wird, physikalisch durch die magnetischen Teilchen geladen, welche durch den magnetischen Pol und die Buchsenrotation, durch die Funktion der Führungsfläche 61 des Begrenzungsbauteils 26 gefördert werden. Aufgrund dieser Ladung ist die Dichte an magnetischem Pulver relativ hoch. In dieser Zone gibt es eintretende magnetische Teilchen und austretende magnetische Teilchen, so daß durchgeschüttelt werden und unter dem relativ vollgepackten Zustand aneinander stoßen. Aus diesem Grunde wird die triboelektrische Ladung des Toners in positiver Weise durch den Kontakt mit der Buchsenfläche und den magnetischen Teilchen ausgeführt. Zusätzliche werden die Tonerteilchen, welche in nicht geeigneter Weise geladen sind und auf der Buchse 22 und auf den magnetischen Teilchen zu dieser Zone getragen werden, von der Buchse 22 und den magnetischen Teilchen gelöst. Folglich wird die Auswahl der ausreichend geladenen Tonerteilchen bewirkt und desweiteren das Aufladen des Toners verbessert. In dieser Weise können lediglich die Tonerteilchen, welche auf ein geeignetes Maß triboelektrisch geladen sind zu der Entwicklerposition gefördert werden. Der ungleichmäßige Zustand unter dem die magnetischen Teilchen auf der Buchse gefördert werden, ist in dieser Zone ebenfalls beseitigt, wodurch die magnetischen Teilchenabschnitt in effektiver Weise gleichförmig gemacht und stabilisiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Führungsfläche 261 des Begrenzungsbauteils 26 besonders wichtig und folglich ist die Neigung der Führungsfläche 261 und das Volumen der Zone auf den Zustand der magnetischen Teilchen einflußreich, welche in der Zone zusammengestopft sind. Der magnetische Pol 23a, welcher gegenüber dieser Zone angeordnet ist, ist wirksam, eine Bewegungskraft entlang der magnetischen Kraftlinien den magnetischen Teilchen mitzugeben, welche in der vorstehend beschriebenen Weise zusammengepackt sind. Der zusammengepackte Zustand ist nicht vollständig stabil bezüglich des triboelektrischen Aufladens, so daß es folglich von dem Standpunkt der Stabilisierung wünschenswert ist, einen konstanten Packzustand zu erreichen. Der magnetische Pol 23a ist in der Lage dieses zu bewirken. Die magnetischen Teilchen, welche auf der Oberfläche der Buchse 22 in die hierzu tangentiale Richtung gefördert werden, werden in eine magnetische Bürste durch die magnetischen Kräfte senkrecht zu der Tangentialrichtung ausgeformt, wodurch die magnetischen Teilchen durchgerührt und partikuliert werden. Aus diesem Grund wird das triboelektrische Aufladen der Tonerteilchen mit der gleichförmigen und stabilen Ausbildung der magnetischen Teilchenabschnitt stabilisiert. Ein Problem ist möglich, daß der Entwickler zu sehr zusammengepackt ist, wenn der durch die peripheren Strukturen konzentrierte Entwickler zur Aufnahme eines großen Druckes gehalten wird. Da jedoch der Abschnitt mit maximaler magnetischer Kraft des magnetischen Pols 23a gegenüber der Führungsfläche 261 ist, wird die extreme Druckkonzentration in der Regulierzone verhindert, wodurch die gewünschte Konzentration an Entwickler und das stabilisierte hochdichte Magnetikpulver beibehalten werden kann.
Die Anordnung der magnetischen Teilchen 23a ist besonders dann wirksam, wenn die magnetischen Teilchen relativ einfach in der Regulierzone gepackt sind, beispielsweise, wenn der Winkel δ gemäß der Figur 9 kleiner als 0 Grad ist.
Durch die vorstehend beschriebene Regulierzone wird die dünne Entwicklerschicht, welche die stabilisierte Menge an magnetischen Teilchen und die ausreichend geladenen Tonerteilchen aufweist, auf der Oberfläche der Entwicklerbuchse 22 ausgebildet. Aus diesem Grund ist der Entwicklungsbetrieb in der Entwicklerposition 102 stabilisiert. In der Entwicklerzone wird ein alternierendes elektrisches Feld aufgebaut, welches wirksam ist, zumindest die Tonerteilchen von dem auf dem Buchse zugetragenen Entwickler auf das latente Bildträgerbauteil zu übertragen. Es hat sich bestätigt, daß die vorstehend beschriebene Anordnung in der Regulierzone besonders in der vorstehend beschriebenen Entwicklereinrichtung wirksam ist, d.h., die Entwicklereinrichtung, wobei das Volumenverhältnis an magnetischen Teilchen in der Entwicklerzone 1,5 - 30 % beträgt. Bezüglich der Figur 10 ist ein magnetisches Bauteil 31 gegenüber der Entwicklerbuchse 22 angrenzend an den inneren Boden des Entwicklercontainers angeordnet, um die magnetischen Teilchen 27 und die nicht magnetischen Tonerteilchen 37 vor dem Auslecken aus dem Container 36 angrenzend an dessen Boden zu hindern. Das magnetische Bauteil 31 ist beispielsweise eine plattierte Eisenplatte. Eine Dichtwirkung wird durch ein magnetisches Feld geschaffen, welches zwischen dem magnetischen Pol 23d (S) und dem magnetischen Bauteil 31 ausgebildet wird. Ein Tonerzuführbauteil 39 funktioniert, die Tonerteilchen zu der Bürste aus magnetischen Teilchen zuzuführen, welche durch den festen magnetischen Pol 23 in der Buchse 22 ausgebildet wird. Das Tonerzuführbauteil 39 hat ein drehbar gelagertes Metallblech, welches durch eine Gummihaut überzogen ist. Es rotiert und fegt die Bodenfläche des Container 36, wodurch der Toner transportiert wird. Der Toner wird zu dem Tonerzuführbauteil 39 durch ein Versorgungsbauteil (nicht gezeigt) In dem Tonercontainer 38 zugeführt. Die magnetischen Teilchen sind in einem magnetischen Teilchencontainer 35 deponiert.
Ein Dichtungsbauteil 40 ist angrenzend an den Bodenabschnitt des Entwicklerkontainer 36 vorgesehen, um die Tonerteilchen in dem Bodenabschnitt daran zu hindern sich zu zerstreuen. Das Dichtungsbauteil besteht aus einem elastischen Material und ist in die Rotationsrichtung der Buchse 22 gebogen und elastisch gegen die Fläche der Buchse 22 vorgespannt. Das Dichtungsbauteil 40 hat an der bezüglich der Rotation der Buchse 22 stromabwärtigen Seite ein Ende in dem Kontaktbereich mit der Buchse 22 um dem Entwickler zu ermöglichen, in den Container 36 unter der Rotation der Buchse zu gelangen.
Gemäß der Figur 10 ist ein magnetisches Bauteil 50 auf der nicht magnetischen Blattseite des Zirkulationsbegrenzungsbauteils 26 angeordnet. Es ist nicht vorteilhaft, das magnetische Bauteil 50 an einer Position anzuordnen, welcher gerade den magnetischen Pol 23a gegenüberliegt. Dies ist deshalb, weil das magnetische Feld zwischen den magnetischen Pol 23a und dem magnetischen Bauteil 50 konzentriert wird, was dazu führt, daß die Durchrühr- und Partikulierfunktionen des magnetischen Pols 23 verringert werden. Wenn es jedoch wirksam ist, daß magnetische Bauteil 50 in der Regulierzone dazu zu verwenden, die magnetischen Teilchen durch dessen zusammenwirken mit dem Magneten 23 in der Buchse 22 auf magnetische Weise zu regulieren, da die Toleranz zum Zwischenraum zwischen dem Regulierbauteil und der Oberfläche der Buchse 22 verringert werden kann.
Über diese wurde herausgefunden, daß der Betrag der Ladung, welcher an die an der Buchse 22 zurückgehaltenen Tonerteilchen angelegt wird, kleiner ist als jener der Tonerteilchen, welche auf den magnetischen Teilchen zurückgehalten sind. Der Grund hierfür ist darin gesehen, daß die magnetischen Teilchen ebenfalls durch die Rotation der Buchse 22 gefördert werden, wobei die Gelegenheit für die Tonerteilchen auf der Buchse 22 mit den magnetischen Teilchen gerieben zu werden nicht genügend ist. Es ist vorteilhaft, daß Ladungsniveau der Tonerteilchen auf ein gewünschtes Niveau anzuheben. Falls in einem Versuch dieses zu erreichen, die Förderleistung der magnetischen Teilchen einfach reduziert wird, kann keine gewünschte Ausführung aufgrund einer nicht zufriedenstellenden Aufnahme der Tonerteilchen in das magnetische Pulver erhalten werden. Wenn auf der anderen Seite ein magnetisches Bauteil gerade gegenüber zu dem magnetischen Pol 23 angeordnet ist, um ein konzentriertes magnetisches Feld zu erzeugen, um die Reibung der magnetischen Teilchen an der Buchse 22 zu erhöhen, werden die Wirkungen reduziert, welche durch das Anordnen des Abschnitts des magnetischen Pols 23a mit der maximal magnetischen Kraft zu dem Hohlraum geschaffen werden, welcher durch das Begrenzungsbauteil 26 ausgebildet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das magnetische Bauteil 50 bezüglich der Bewegung der Oberfläche der Buchse 22 stromab zum magnetischen Pol 23a angeordnet, so daß die magnetischen Kraftlinien durch den magnetischen Pol 23a an der Blattseite in im wesentlichen tangentialer Richtung konzentriert werden. Die Ausbildung einer derartigen magnetischen Kraft hemmt die Bewegung der magnetischen Teilchen auf der Buchse 22, wodurch die Dichte desPü magnetischen Pulvers erhöht wird. Dann werden die Berührungen und das gleiten der Tonerteilchen bezüglich der magnetischen Teilchen hervorgerufen. Zusätzlich werden lediglich die magnetischen Teilchen in der Nachbarschaft zur Oberfläche der Buchse 22 als eine magnetische Bürste ausbildet, welche sich im wesentlichen entlang der Oberfläche der Buchse 22 erstreckt, so daß die Tonerteilchen auf der Buchse 22 mit dem Ergebnis gerieben werden, daß die Tonerteilchen auf der Buchse 22 noch mehr triboelektrisch aufgeladen werden. Die Länge der Führungsfläche 261 zwischen der Kante 263 und der Kante 262 ist vorzugsweise nicht kürzer als 5 mm und nicht länger als 15 mm, wenn sie entlang der Bewegung der Oberfläche der Buchse 22 gemessen wird, wobei die Fläche 261 flach ist. Wenn sie kürzer als 5 mm ist, wird der Entwicklerführungseffekt sehr verringert, so daß die magnetischen Teilchen sich oberhalb des Begrenzungsbauteils 26 bewegen können. Die Länge größer als 15 mm ist nicht vorteilhaft von dem Standpunkt der Verringerung der Baugröße der Einrichtung aus.
Der Winkel β, welcher zwischen der Linie L1 und der Linie L2 ausgebildet wird, ist vorzugsweise nicht kleiner als 5 Grad. Dies ist vorteilhaft, damit das magnetische Feld, welches durch den magnetischen Pol 23a in der Regulierzone geschaffen wird, welche durch den Winkel (Θ + β) definiert ist, zusammen mit dem Regulierbauteil 24 und der Führungsfläche 261 wirksam ist (das magnetische Bauteil 50).
Die magnetische Flußdichte durch den magnetischen Boden 23a ist nicht kleiner als 600 Gauss, vorzugsweise nicht kleiner als 700 Gauss. Der Grund hierfür besteht darin, daß der Zustand der Anwendung des Entwicklers, welcher sich in Abhängigkeit des Tonergehalts in der magnetischen Teilchenabschnitt ändern kann mit der Erhöhung der magnetischen Flußdichte des magnetischen Pols 23a weiter stabilisiert. Insbesondere dann, wenn wie in diesem Ausführungsbeispiel ein automatischer Tonerzuführmechanismus für das aufrechterhalten des Tonergehalts nicht verwendet wird, ist die magnetische Flußdichte durch den magnetischen Pol 23a vorzugsweise nicht geringer als 800 Gauss.
Gemäß der Figur 10 erzeugt der magnetische Pol 23c, welcher ein Entwicklerpol ist, vorzugsweise nicht weniger als 800 Gauss der magnetischen Fluiddichte um die magnetischen Teilchen daran zu hindern, sich auf den latenten Bild abzulagern. Desweiteren ist der magnetische Pol 23c für die Entwicklung im wesentlichen gerade gegenüber den Entwicklerposition angeordnet.
Ein magnetischer Förderpol 23b (S) dient dazu, zu verhindern, daß die Entwicklerschicht, welche gleichförmig durch das nicht magnetische Blatt aufgebracht wird, sich zerstreut, wenn die Distanz zwischen dem magnetischen Pol 23a und dem magnetischen Entwicklerpol 23c um eine relativ große Strecke beabstandet ist. Die Stärke des magnetischen Pols 23b ist vorzugsweise gleich oder geringfügig kleiner als jene der Entwicklerelektrode 23c um zu verhindern, daß sich die Schicht an Entwickler zerstreut. Wenn der Durchmesser der Entwicklerbuchse 22 20 mm beträgt, ist die Störung der Entwicklerschicht nicht signifikant, wenn der Winkel, welcher sich zwischen dem magnetischen Pol 23a und dem magnetischen Entwicklerpol 23c ausbildet, nicht größer als 100 Grad ist, gesehen von dem Zentrum der Buchse 22. Wenn jedoch die Anordnung so gewählt ist, daß der Winkel größer als 100 Grad ist, ist die Störung derart signifikant, daß der dazwischenliegende magnetische Pol verwendet wird.
Ein magnetischer Pol 23a (S) wird dazu verwendet, den Entwickler nach der Entwicklung einzusammeln. Der magnetische Pol 23d ist mit Hinsicht auf die Bewegung der Entwicklerbuchse 22 stromauf zur Kante der magnetischen Dichtung angeordnet. Wenn der magnetische Pol 23d stromab zu Kante der magnetischen Richtung angeordnet ist, werden die magnetischen Teilchen durch den magnetischen Pol 23d in der Nachbarschaft des Einlaßabschnitts des Containers 36 zu einer Bürste ausgebildet, wo der Entwickler, welcher nicht für die Entwicklung aufgebraucht wird, in den Container 36 eintritt. Aufgrund dieses Umstandes wird der Toner auf einfache Weise in das magnetische Pulver aufgenommen, mit dem Ergebnis, daß die Tonerteilchen nicht in geeigneter Weise triboelektrisch geladen werden, so daß ein nebeliger Hintergrund erzeugt wird.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein hochqualitatives Bild erzeugt werden, wobei die Entwicklereinrichtung insbesondere geeignet ist, für eine kleindimensionierte Entwicklereinrichtung.

Claims

1. Entwicklungsverfahren, mit:

Tragen von magnetischen Partikeln und Tonerpartikeln auf einem zylindrischen Entwicklertragelement, welches einem zylindrischen Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild unmittelbar gegenüberliegt;

Erzeugen eines elektrischen Feldes an einer Entwicklungsstelle, an der das Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild und das Entwicklertragelement unmittelbar gegenüberliegen, um die auf den magnetischen Partikeln befindlichen Tonerpartikel von dem Entwicklertragelement zum Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild zu übertragen;

wobei die folgende Bedingung erfüllt ist:

g2 - g1 ist nicht kleiner als 0,25 mm

wobei g1 (mm) der Abstand zwischen dem Tragelement für ein latentes Bild und dem Entwicklertragelement ist, welcher entlang einer die nächstgelegenen Punkte dazwischen verbindenden Linie G1 gemessen ist,

wobei g2 (mm) ein Abstand zwischen dem Tragelement für ein latentes Bild und dem Entwicklertragelement ist, welcher entlang einer parallel zur und 2 mm von der Linie G1 beabstandeten Linie G2 gemessen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei g2 - g1 > 0,34 mm.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Oberfläche des Tragelements für ein elektrostatisches latentes Bild 150 bis 400 mm/Sek. ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die magnetischen Partikel bei der Entwicklungsstelle mit dem Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild in Berührung gebracht werden und das Volumenverhältnis Vd des Gesamtvolumens der bei der Entwicklungsstelle vorhandenen magnetischen Partikel zu einem mittels der Oberfläche des Tragelements für ein elektrostatisches latentes Bild und des Entwicklertragelements an der Entwicklungsstelle definierten Raumvolumen 1,5 bis 30% ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes der magnetischen Partikel ein mit Harz beschichtetes Eisenpartikel ist.

6. Entwicklungsgerät zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes, mit einem zylindrischen Entwicklertragelement (22) für das Tragen von magnetischen Partikeln und Tonerpartikeln, einem dem besagten Tragelement unmittelbar gegenüberliegenden Tragelement (1) für ein elektrostatisches latentes Bild;

einer Einrichtung (23b) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes an einer Entwicklungsstelle, bei der das Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild und das Entwicklertragelement unmittelbar gegenüberliegen, um die auf den magnetischen Partikeln befindlichen Tonerpartikel von dem Entwicklertragelement zum Tragelement für ein elektrostatisches latentes Bild zu übertragen;

wobei die folgende Bedingung erfüllt ist:

g&sub2; - g&sub1; ist nicht kleiner als 0,25 mm

wobei g&sub1; (mm) der Abstand zwischen dem Tragelement (1) für ein latentes Bild und dem Entwicklertragelement ist, welcher entlang einer die nächstgelegenen Punkte dazwischen verbindenden Linie G1 gemessen ist,

wobei g&sub2; (mm) der Abstand zwischen dem Tragelement (1) für ein latentes Bild und dem Entwicklertragelement ist, welcher entlang einer parallel zur und 2 mm von der Linie G1 beabstandeten Linie G2 gemessen ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß g&sub2; - g&sub1; > 0,34 mm.