DE69103923T2

DE69103923T2 - Entwicklungsgerät für ein Bilderzeugungsgerät.

Info

Publication number: DE69103923T2
Application number: DE69103923T
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Kikuchi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-14
Filing date: 1991-02-13
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: EP0442472A3; EP0442472A2; JP2950566B2; EP0442472B1; JPH03236074A; US5210575A; DE69103923D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung zum Sichtbarmachen von Latentbildern und für die Verwendung bei einem elektronischen photographischen Gerät oder einem statischen Aufzeichnungsgerät und insbesondere eine Entwicklungsvorrichtung, die unter Verwendung eines Einkomponenten-Entwicklungsmittels bzw. -Entwicklers Bilder hoher Güte zu liefern vermag.
Als Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines Einkomponentenentwicklers ist ein Druckentwicklungsverfahren (impression development method) bekannt. Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß ein (elektro) statisches Latentbild bei einer praktisch Null betragenden Relativ- Umfangsgeschwindigkeit mit Tonerteilchen oder mit einem Toner tragenden Körper kontaktiert wird (vgl. US-PSen 3 152 012, 3 731 148; veröffentlichte ungeprüfte JP-Patentanmeldungen (PUJPA) Nr. 47-13088, PUJPA Nr. 47-13089, usw.). Da hierbei kein magnetisches Material benötigt wird, ergeben sich zahlreiche Vorteile, z.B. Vereinfachung und Miniaturisierung des Geräts sowie einfache Verwendung von Farbtoner.
Beim erwähnten Druckentwicklungsverfahren erfolgt die Entwicklung in einem Zustand, in welchem der den Toner tragende Körper bzw. Tonertragkörper an ein Latentbild angepreßt oder mit ihm in Berührung gebracht wird. Demzufolge muß eine elastische und elektrisch leitfähige Entwicklungsrolle benutzt werden. Wenn insbesondere der das Latentbild tragende Körper starr ist, ist es äußerst wichtig, daß die Entwicklungsrolle aus einem elastischen Werkstoff geformt ist, um eine Beschädigung des das Latentbild tragenden Körpers bzw. Latentbildaufnahmekörpers zu vermeiden. Zur Erzielung eines an sich bekannten Entwicklungselektrodeneffekts und eines Vorspannungseffekts ist es zweckmäßig, eine elektrisch leitfähige Schicht an oder nahe der Oberfläche der Entwicklungsrolle vorzusehen und nach Bedarf eine Vorspannung anzulegen. Wenn jedoch die leitfähige Schicht an der Oberfläche der elastischen Rolle vorgesehen ist, wird die leitfähige Schicht in Druckberührung mit dem Latentbildaufnahmekörper oder einer Klinge bzw. Rakel zur Einstellung einer dünnen Tonerschicht gebracht. Infolgedessen können Beschädigungen, wie Riefen, auftreten. Auch wenn die Leitfähigkeit für die Vorspannung durch Verwendung des elektrisch leitfähigen elastischen Körpers aufrechterhalten wird, treten im erzeugten Bild photographische (bzw. Bild-) Dichteungleichmäßigkeit, Schleier oder Schlieren (scars) auf.
Für das angegebene Druckentwicklungsverfahren ist eine Klinge oder Rakel zur Bildung einer Tonerdünnschicht vorgeschlagen worden, welche Klinge oder Rakel einen Endabschnitt mit einer Krümmung aufweist. Da diese Rakelart einen die Entwicklungsrolle kontaktierenden gekrümmten Abschnitt aufweist, kann die Dicke der Tonerschicht ohne Erhöhung einer linearen Belastung vergleichmäßigt sein. Sofern jedoch nicht die Geradlinigkeit des gekrümmten Abschnitts der Rakel in deren Längsrichtung erhöht ist oder wird, kann andererseits die Dichteungleichmäßigkeit oder die unregelmäßige Ausbildung der Tonerschicht in der Längsrichtung auftreten.
Bezüglich weiterer Beschreibung des Stands der Technik vgl. JP-A-60-46 577.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Entwicklungsvorrichtung, die von Dichteabweichung, Schleier usw. freie Bilder hoher Güte zu liefern vermag, wobei die Bildgüte auch dann nicht beeinträchtigt ist, wenn die Vorrichtung über einen langen Zeitraum hinweg und im Hochgeschwindigkeitsbetrieb eingesetzt wird.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist deren Gegenstand eine Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines Bilds auf einem Bildaufnahmekörper, umfassend:
eine dem Bildaufnahmekörper zugewandt angeordnete Einrichtung zum Zuführen eines Entwicklermittels zum Bildaufnahmekörper und
eine Einrichtung zur Bildung einer Entwicklermittelschicht aus dem dem Bildaufnahmekörper zugeführten Entwicklermittel auf der Zuführeinrichtung, wobei die (Schicht-) Bildungseinrichtung ein elastisches Element zum Einstellen einer Dicke der Entwicklermittelschicht auf der Zuführeinrichtung und ein Tragelement zum Haltern des elastischen Elements aufweist, und wobei das Tragelement eine der Zuführeinrichtung zugewandte freie Kante und einen das elastische Element daran halternden Tragabschnitt aufweist, derart, daß das elastische Element in einem Abstand von 0,5 - 5 mm von der freien Kante des Tragelements angeordnet ist.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung ist deren Gegenstand eine Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines Bilds auf einem Bildaufnahmekörper, umfassend:
eine dem Bildaufnahmekörper zugewandt angeordnete Einrichtung zum Zuführen eines Entwicklermittels zum Bildaufnahmekörper und
eine Einrichtung zur Bildung einer Entwicklermittelschicht aus dem dem Bildaufnahmekörper zugeführten Entwicklermittel auf der Zuführeinrichtung, wobei die (Schicht-) Bildungseinrichtung ein elastisches Element zum Einstellen einer Dicke der Entwicklermittelschicht auf der Zuführeinrichtung und ein Tragelement zum Haltern des elastischen Elements aufweist, und wobei das Tragelement eine der Zuführeinrichtung zugewandte freie Kante und einen das elastische Element daran halternden Tragabschnitt aufweist, wobei ferner das Tragelement eine Längsbreite aufweist, die sich zu der mit der Zuführeinrichtung in Berührung stehenden Seite des Tragelements hin verkleinert.
Gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung ist deren Gegenstand eine Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines Bilds auf einem Bildaufnahmekörper, umfassend:
eine dem Bildaufnahmekörper zugewandt angeordnete Einrichtung zum Zuführen eines Entwicklermittels zum Bildaufnahmekörper und
eine Einrichtung zur Bildung einer Entwicklermittelschicht aus dem dem Bildaufnahmekörper zugeführten Entwicklermittel auf der Zuführeinrichtung, wobei die (Schicht-) Bildungseinrichtung ein elastisches Element zum Einstellen einer Dicke der Entwicklermittelschicht auf der Zuführeinrichtung und ein Tragelement zum Haltern des elastischen Elements aufweist, und wobei das Tragelement eine der Zuführeinrichtung zugewandte freie Kante und einen das elastische Element daran halternden Tragabschnitt aufweist, wobei ferner die Längsbreite des elastischen Elements kleiner ist als die des Tragelements und die Längsbreite Lp des Tragelements sowie die Längsbreite Lc des elastischen Elements der Formel (Beziehung) 30 (mm) > Lc - Lp > 4 (mm) genügen, und wobei an beiden Endabschnitten des Tragelements Bereiche vorhanden sind, in denen das elastische Element nicht vorgesehen ist.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine im (Teil-) Schnitt gehaltene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Entwicklungsrolle (oder -walze) gemäß dieser Erfindung,
Fig. 3A bis 3C Darstellungen eines Verfahrens zur Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Schicht der erfindungsgemäßen Entwicklungsrolle,
Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem Potential und dem Widerstand an der Oberfläche der Entwicklungsrolle bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung sowie dem Bild,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Klinge bzw. Rakel bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 6 eine detaillierte Darstellung der Klinge bzw. Rakel bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 7 ein anderes Beispiel der Klinge bzw. Rakel bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung und
Fig. 8 eine Abwandlung der Klinge bzw. Rakel bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung.
Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung umfaßt eine einem Bildaufnahmekörper für ein elektrostatisches Latentbild gegenüberstehend angeordnete Entwicklungsrolle und eine mit der Oberfläche der Entwicklungsrolle in Berührung gebrachte Einrichtung zur Bildung einer Entwickler (mittel) schicht auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle, wobei die Entwicklerschicht mit dem Bildaufnahmekörper für ein elektrostatisches Latenbbild in Berührung bringbar ist und damit das Latentbild sichtbar gemacht oder visualisiert wird.
Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Bildung der Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle ein dünnes Platten- oder Blattfederelement und ein elastisches Element aus Gummi oder Harz das an einer um 0,5 - 5 mm von der freien Kante des dünnen Blattfederelements entfernten Stelle angeordnet ist, (und) das mit der Oberfläche der Entwicklungsrolle in Berührung steht bzw. bringbar ist.
Das elastische Element kann somit durch Anformen (Anspritzen) oder Ankleben genau am Endabschnitt des dünnen Blattfederelement montiert sein, so daß als Ergebnis eine Entwickler (mittel) schicht einer gleichmäßigen Dicke gebildet werden kann.
Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Bildung der Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle ein dünnes Platten- oder Blattfederelement und ein aus Gummi oder Harz bestehendes, an einem Endabschnitt des dünnen Blattfederelements angeordnetes elastisches Element. Das dünne Blattfederelement besitzt eine Längsbreite (d.h. Breite in der Längsrichtung), die sich in Richtung auf die eine Seite des Federelements, die mit der Entwicklungsrolle in Berührung steht, verkleinert.
Infolgedessen kann durch die Entwicklerschicht-Bildungseinrichtung ein gleichmäßiger Druck auf die Entwicklungsrolle ausgeübt werden, und es kann eine Entwicklerschicht einer gleichmäßigen Dicke gebildet werden.
Bei der Entwicklungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zur Bildung der Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle ein dünnes Platten- oder Blattfederelement und ein aus Gummi oder Harz bestehendes, an einem Endabschnitt des dünnen Blattfederelements angeordnetes elastisches Element. Die Längsbreite des elastischen Elements ist kleiner als die des dünnen Blattfederelements, die Längsbreite Lp des dünnen Blattfederelements und die Längsbreite Lc des elastischen Elements genügen der Formel (Beziehung) 30 > Lc - Lp ≥ 4; und an beiden Endabschnitten des dünnen Blattfederelements sind Bereiche vorhanden, in denen das elastische Element nicht vorgesehen ist.
Demzufolge können in den Bereichen an beiden Endabschnitten des dünnen Blattfederelements, wo das elastische Element nicht vorgesehen ist, Dichtungselemente angebracht sein. Hierdurch kann das Herabfallen von Entwickler (mittel) wirksam vermieden werden, und die Entstehung unerwünschter Bilder infolge des Herabfallens von Entwickler kann verhindert werden.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Querschnittansicht einer mit einem nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler arbeitenden Kontakttyp- Entwicklungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
Gemäß Fig. 1 weist eine Entwicklungsvorrichtung 11 eine Entwicklungsrolle 12 mit elektrischer Leitfähigkeit und Elastizität auf. Auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle 12 wird eine dünne Schicht eines Toners oder eines nichtmagnetischen Einkomponentenentwicklers gebildet. Die dünne Tonerschicht wird mit der Oberfläche eines lichtempfindlichen Körpers (bzw. Photoleiterkörpers) 13 in Berührung gebracht, um damit ein statisches Latentbild auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 13 zu entwickeln. Da die Entwicklungsvorrichtung 11 keinen Träger, keine Magnetrolle oder -walze, keine Einrichtung für Tonerdichtesteuerung usw. benötigt, können ihre Größe verkleinert und ihre Herstellungskosten verringert sein.
Im folgenden ist der mit der Entwicklungsvorrichtung 11 durchgeführte Entwicklungsprozeß beschrieben.
In einem Tonerbehälter 14 befindlicher nichtmagnetischer Toner 15 wird durch einen Mischer 16 gerührt bzw. umgewälzt und einer Tonerzuführrolle 17 zugespeist. Nachdem der Toner 15 durch die Tonerzuführrolle 17 zur Entwicklungsrolle 12 überführt worden ist, wird der Toner 15 durch Reibung mit der Oberfläche der Entwicklungsrolle 12 aufgeladen. Der Toner 15 wird elektrostatisch zum Anhaften an der Oberfläche der Entwicklungsrolle 12 gebracht und übertragen. Die zu übertragende Tonermenge wird dann durch eine Klinge oder Rakel 18 begrenzt, wobei gleichzeitig die Reibungsaufladung des Toners 15 durch Reibung zwischen der Rakel 18 und der Entwicklungsrolle 12 bewirkt wird. Die durch einen ersten Rakelhalter 18a, ein Abstandstück 18b und einen zweiten Rakelhalter 18c gehaltene Rakel 18 wird in Andruckberührung mit der Entwicklungsrolle 12 gebracht.
Die dargestellte Ausführungsform arbeitet mit einer Umkehrentwicklung unter Verwendung eines organischen lichtempfindlichen Körpers 13, der negativ aufgeladen ist oder wird. Demzufolge wird als Toner 15 ein negativ geladener Toner benutzt; die Rakel 18 ist aus einem Werkstoff geformt, der einfach auf ein negatives Potential aufladbar ist. Das Oberflächenpotential der lichtempfindlichen Trommel 13 beträgt -550 V, während die Entwicklungsvorspannung -200 V beträgt. Die Entwicklungsvorspannung wird über einen Schutzwiderstand an eine Metall-Welle 12a der Entwicklungsrolle 12 angelegt.
Die Entwicklungsrolle 12 rotiert in Richtung eines Pfeils (Fig. 1) mit einer Geschwindigkeit entsprechend etwa dem 1- bis 4-fachen der Umfangsgeschwindigkeit der lichtempfindlichen Trommel 13 und in Kontakt oder Berührung mit letzterer, wobei eine Kontaktbreite (Entwicklungsspaltbreite) von etwa 1 bis 5 mm zwischen der Rakel und der Trommel 13 vorliegt. Da die Tonerteilchen in der Entwicklungsposition durch Reibung aufgeladen werden oder sind, kann ein scharfes Bild mit sehr geringem Schleier erhalten werden. Der nach der Entwicklung zurückbleibende Toner läuft über eine Rückgewinnungsrakel (Mylar-Folie) 19 und wird in die Entwicklungsvorrichtung zurückgeführt.
Wenn aus irgendeinem Grund Toner von der Entwicklungsrolle 12 herabfällt, kann er das Innere des Geräteaufbaus oder Papier-Blätter verschmutzen. Zur Lösung dieses Problems ist ein Element aus einem Plastifizierungsmittel bzw. Weichmacher o.dgl., das bzw. der mit dem Toner reagiert und eine Schmelzbindung eingeht, unter der Entwicklungsvorrichtung angeordnet. Auch wenn die Entwicklungsvorrichtung 11 lotrecht umgedreht wird, fällt Toner nicht heraus.
In Fig. 1 ist mit der Ziffer 21 eine am ersten Rakelhalter 18a angebrachte Leitplatte bezeichnet. Die Leitplatte 21 steht mit einem an der Rückseite der Rakel 18 angebrachten Element 22 aus einem Schaumstoff, wie Mortprene, in Berührung, wodurch ein Eindringen von Toner und eine Schwingung der Rakel 18 verhindert werden. Infolgedessen kann eine wünschenswerte bzw. zweckmäßige Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle 12 gebildet werden. Die Rakel wird durch eine Drehwelle 23 des ersten Rakelhalters 18a und mehrere Druckfedern 24 an die Entwicklungsrolle 12 angedrückt. Da die Federn 24 eine Federkonstante besitzen, die kleiner ist als diejenige einer dünnen Platten- bzw. Blattfeder der Rakel 18, ändert sich die Andruckkraft der Feder 24 auch dann nur geringfügig, wenn der Anlageteil der Rakel 18 verschlissen ist. Aus diesem Grund kann über einen langen Zeitraum hinweg eine zweckmäßige Tonerschicht gebildet werden.
Im folgenden sind die Einzelheiten der hauptsächlichen Bauteile der in Fig. 1 gezeigten Entwicklungsvorrichtung 11 beschrieben.
Fig. 2 ist eine perspektivische, teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht der Entwicklungsrolle 12, die ein Bauteil der Entwicklungsvorrichtung 11 gemäß Fig. 1 darstellt.
Bei dem bei dieser Entwicklungsvorrichtung angewandten Entwicklungsverfahren ist die wichtigste Eigenschaft für die Entwicklungsrolle 12, daß sie elektrische Leitfähigkeit und Elastizität besitzt. Die einfachste Struktur zur Gewährleistung dieser Eigenschaft besteht aus einer Kombination als einer Metall-Welle und einer elektrisch leitfähigen Gummirolle. Bei dieser Struktur ist jedoch Glätte der Oberfläche der Entwicklungsrolle 12 erforderlich, weil der Toner mit der Oberfläche der Entwicklungsrolle in Berührung gebracht und durch diese Oberfläche übertragen wird. Bei dieser Erfindung ist gemäß Fig. 2 eine doppellagige Struktur aus einer elastischen Schicht 12b und einer Oberflächen-Leiterschicht 12c um eine Metall-Welle 12a herum angeordnet.
Die elastische Schicht 12b kann elektrisch leitfähig oder nichtleitend sein. Bei dieser Ausführungsform ist die Schicht 12b unter Berücksichtigung einer Ablösung oder von Riefen der Leiterschicht 12c leitfähig ausgestaltet. Die elastische Schicht 12b wird in Berührung mit der Rakel 18 und der lichtempfindlichen Trommel 13 gedrückt; wenn dabei ihre Gummihärte hoch ist, ist eine hohe Aufladung oder Vorbelastung (charge) erforderlich, um eine vorbestimmte Spaltbreite zu erzielen, und das Drehmoment der Entwicklungsvorrichtung ist oder wird erhöht. Außerdem stellt eine Dauerverformung (%) (JISK6301) aufgrund von Verpackung und Langzeitlagerung ein bedeutsames Problem dar. Wenn die Verformung 10% übersteigt, tritt in den Bildern eine Dichteungleichmäßigkeit aufgrund von Entwicklungsrollen-Unrundheit auf. Die Dauerdruckverformung (%) der elastischen Schicht 12b muß daher auf 10% oder weniger, vorzugsweise 5% oder weniger begrenzt sein. Die Gummihärte und die Dauerverformung (%) besitzen eine solche allgemeine Beziehung (zueinander), daß die Dauerverformung mit zunehmender Gummihärte abnimmt. Aus diesem Grund ist das Gleichgewicht von Härte und Dauerverformung des Werkstoffs wesentlich.
Die Entwicklungsrolle 12 wird durch die Rakel 18 verformt und dann zum Entwicklungsteil der lichtempfindlichen Trommel 13 gebracht. Wenn dabei die Rolle 12 unter Beibehaltung ihrer Verformung in die Entwicklungsposition gebracht wird, wird die Entwicklung ungünstig beeinflußt. Demzufolge muß die ursprüngliche Form der verformten Rolle 12 wieder hergestellt sein, bevor die Rolle 12 die Entwicklungsposition erreicht. Es ist daher wünschenswert, daß die Gummihärte der elastischen Schicht 12b bei 35º oder weniger, bevorzugt 30º, und die Gummihärte der leitfähigen Schicht 12c bei 35º oder weniger, bevorzugt 30º, liegen.
Die elektrisch leitfähige Schicht bzw. Leiterschicht 12c ist durch Beschichten der Oberfläche der elastischen Schicht 12b durch Sprühbeschichten oder Tauchen mit einem elektrisch leitfähigen Material auf der Basis von Polyurethan geformt. Da diese Leiterschicht 12c den Toner und den lichtempfindlichen Körper unmittelbar kontaktiert, muß die Schicht 12c daran gehindert werden, den Toner und den lichtempfindlichen Körper aufgrund eines Ausschwitzens von Weichmacher, Härtungsmittel, Verarbeitungsöl usw. zu verschmutzen. Vorzugsweise liegt die Glätte der Oberfläche der Leiterschicht 12c bei 3 umRz oder weniger. Wenn die Glätte über diesem Wert liegt, kann sich die Rauheit der Oberfläche der Schicht 12c in den Bildern bemerkbar machen. Die Glätte von 3 umRz kann dadurch erreicht werden, daß auf der Oberfläche der elastischen Schicht 12b eine ausreichend dicke Leiterschicht 12c geformt und diese einer Nachbehandlung (einem Polieren) auf vorbestimmten Außendurchmesser und vorbestimmte Oberflächenrauheit unterworfen wird. Dieser Prozeß ist jedoch kostenaufwendig. Zur Erzielung der genannten Glätte ohne Nachbehandlung ist es nötig, die Oberflächenrauheit der elastischen Schicht 12b, die Dicke der Leiterschicht 12c und die Viskosität der Beschichtung auf der Schicht 12c auf optimale Größen einzustellen. Mit anderen Worten: die Dicke der Leiterschicht 12c muß vergrößert werden, wenn die Viskosität der Beschichtung abnimmt und die Oberflächenrauheit der elastischen Schicht 12b zunimmt.
Die Viskosität des Beschichtungsmaterials zur Ausbildung der elektrisch leitfähigen Schicht oder Leiterschicht 12c muß (durch Änderung des Verdünnungsgrads) auch bei unverändertem Beschichtungsmaterial entsprechend dem Verfahren der Aufbringung des Beschichtungs-Materials auf die Oberfläche der elastischen Schicht 12b variiert werden. Die Fig. 3A bis 3C veranschaulichen typische Beschichtungsverfahren.
Fig. 3A veranschaulicht ein Sprühbeschichtungsverfahren, während Fig. 3B ein Tauchverfahren und Fig. 3C ein Messerbeschichtungsverfahren veranschaulichen. Es ist erforderlich, daß die Viskositäten der Beschichtungsmaterialien in der Reihenfolge Sprühbeschichtungsverfahren < Tauchverfahren ≤ Messerbeschichtungsverfahren liegen. Wenn die Oberflächenrauheit der elastischen Schicht 12b zu S (umRz) vorausgesetzt wird, beträgt die Filmdicke T (um) der Beschichtung, die für die Erzielung der Oberflächenglätte von 3 umRz der Leiterschicht 12c nötig ist, beim Sprühverfahren T ≥ 5 x S und beim Tauchverfahren sowie beim Messerheschichtungsverfahren T ≥ 3 x S. Die Entwicklungsrolle 12 kann somit kostengünstig bereitgestellt werden.
Für Gummi (bzw. Kautschuk) einer Härte von 35º oder weniger ist die Filmdicke von 150,0 um oder weniger zweckmäßig. Wenn die Filmdicke über diesem Wert liegt, kann die Leiterschicht 12c der elastischen Verformung bzw. Deformation des Gummis nicht folgen, so daß Falten oder Risse entstehen können. Darüber hinaus ist die Längung oder Dehnung (extension) (in %) des Werkstoffs der Leiterschicht 12c selbst ein Problem. Wenn die Dehnung 50% oder weniger beträgt, kann die Leiterschicht 12c, wie oben erwähnt, der elastischen Verformung des Gummis der elastischen Schicht 12b nicht folgen, so daß sich insbesondere in den beiden Endabschnitten, wo die elastische Verformung groß ist, Risse bilden können. Sofern nicht die Differenz zwischen der Dehnung (%) des Gummiwerkstoffs der elastischen Schicht 12b und der Dehnung (%) der elektrisch leitfähigen Schicht bzw. Leiterschicht 1c (bzw. 12c) 200 oder weniger beträgt d.h. sofern nicht die Beziehung LE - LL < 200 (mit: LE und LL = die jeweiligen Dehnungen (in %)) erfüllt ist, kann die Leiterschicht 12c der elastischen Verformung bzw. Deformation der elastischen Schicht 12b nicht folgen, so daß Risse entstehen können. Wenn die obige Beziehung nicht erfüllt ist, erfolgt die Rückbildung der Entwicklungsrolle 12 nach der Verformung langsam, und die Gummihärte der Entwicklungsrolle 12 nimmt zu. Demzufolge kann bei einer einzigen Umdrehung der Entwicklungsrolle 12 eine Dichtevariation auftreten.
Da der Toner bei dieser Ausführungsform negativ aufgeladen ist oder wird, muß die Leiterschicht 12 aus einem Werkstoff bestehen, der einer positiven Aufladung durch Reibung zugänglich ist und der den Toner vorteilhaft zu tragen vermag. Bezüglich des Widerstands zwischen der Metall-Welle 12a und der Oberfläche der Leiterschicht 12c, als Charakteristik der Entwicklungsrolle 12, wird zum Zwecke von Entwicklungsversuchen ein Widerstand eines gegebenen Widerstandswerts zwischen einer Entwicklungsvorspannung-Stromquelle und der Metallwelle 12 (bzw. 12a) eingefügt. Dabei wurde die in Fig. 4 gezeigte Beziehung zwischen dem Oberflächenpotential der Entwicklungsrolle und den Bildern festgestellt. Die Spannung der Entwicklungsvorspannung-Stromquelle beträgt dabei -200 V.
Wenn - wie aus Fig. 4 hervorgeht - der Widerstandswert des zwischen die Entwicklungsvorspannung-Stromquelle und die Metall-Welle 12 (bzw. 12a) eingefügten oder eingeschalteten Widerstands 10&sup7; Ω oder mehr beträgt, besitzt die Entwicklungsrolle 12 zum Zeitpunkt der Entwicklung eines weißen Vollbilds (solid image) und eines schwarzen Vollbilds unterschiedliche Oberflächenpotentiale. Das Oberflächenpotential neigt dazu, sich einem weißen Hintergrund-Latentbildpotential im weißen Vollbild und einem schwarzen Voll-Latentbildpotential beim schwarzen Vollbild anzunähern. Mit anderen Worten: im Fall eines Bilds mit einem großflächigen Bildteil verkleinert sich die Differenz zwischen dem Bildteil-Latentbildpotential und dem Entwicklungsrollen-Oberflächenpotential, so daß sich ein Bild einer niedrigen Dichte ergibt. Im Gegensatz dazu nähert sich im Fall eines Bilds mit feinen Linien o.dgl., das einen kleinflächigen Bildteil aufweist, das Enwicklungsrollen-Oberflächenpotential einem weißen Hintergrund-Latentbildpotential an, wobei sich die Potentialdifferenz zwischen dem Rollenoberflächenpotential und dem Bildteilpotential vergrößert. Dabei wird eine feine Linie dicker, was zu einem unscharfen Bild führt.
Die Änderung des Oberflächenpotentials der Entwicklungsrolle 12 ist auf einen während der Entwicklung über den Widerstand fließenden Strom zurückzuführen. Bei der Entwicklung eines schwarzen Vollbilds werden negativ geladene Tonerteilchen von der Entwicklungsrolle 12 auf die lichtempfindliche Trommel 13 übertragen. Dabei wird ein elektrischer Strom von der Entwicklungsrolle 12 zur Entwicklungsvorspannung-Stromquelle zum Fließen gebracht. Beim Entwickeln eines insgesamt weißen Bilds werden das Oberflächenpotential auf der lichtempfindlichen Trommel 13 beseitigt und ein elektrischer Strom von der Entwicklungsvorspannung-Stromquelle zur Entwicklungsrolle 12 zum Fließen gebracht. Dieser Strom bringt eine Potentialdifferenz zwischen den beiden Enden des Widerstands hervor, wobei die erwähnte Änderung oder Variation des Oherflächenpotentials der Entwicklungsrolle 12 hierdurch hervorgerufen wird.
Diese Tendenz ist hei dem Widerstandswert von 1 x 10&sup8; Ω oder darüber besonders auffällig Insbesondere wurde ein ausgezeichnetes Bild dann erhalten, wenn der tatsächliche Widerstandswert zwischen der Metall-Welle 12a und der Oberflächen- Leiterschicht 12c 1 x 10&sup8; Ω oder weniger, vorzugsweise 1 x 10&sup7; Ω oder weniger beträgt.
Genauer gesagt: da der Widerstandswert zwischen der Metall-Welle 12a und der Oberflächen-Leiterschicht 12c 1 x 10&sup8; Ω oder weniger beträgt, sollten die Widerstandswerte der elektrisch leitfähigen elastischen Schicht 12b und der Oberflächen-Leiterschicht 12c in der Praxis wesentlich niedriger sein als 1 x 10&sup8; Ω cm, und zwar wegen des Vorhandenseins einer Klebmittelschicht und einer Grundierungsschicht zwischen der Metall-Welle 12a und der elastischen Schicht 12b sowie zwischen der elastischen Schicht 12b und der Leiterschicht 12c. Bei der vorliegenden Erfindung werden mit Widerstandswerten von 1 x 10&sup6; Ω cm zufriedenstellende Ergebnisse erzielt.
Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsrolle 12 besteht die elastische Schicht 12b aus einem elektrisch leitfähigen Silicongummi (oder -kautschuk) einer Gummihärte von 25º bis 35º, einer Dehnung von etwa 250 - 500% und eines Widerstandswerts von 10&sup6; Ω cm. Die Leiterschicht 12c besteht aus einem elektrisch leitfähigen Polyurethan-Beschichtungsmaterial, z.B. "Sparex" (Handelsbezeichnung) (Hersteller: Nippon Miracton Co., Ltd.) eines Widerstandswerts von 10&sup4; - 10&sup5; Ω cm und einer Dehnung von 100 bis 400%. Die Gummihärte der Entwicklungsrolle 12 beträgt etwa 30 - 45º. Die Leiterschicht 12c einer Dicke von etwa 50 - 120 um wird durch Sprühbeschichten auf der elastischen Schicht 12b einer Oberflächenrauheit von 5 - 10 umRz geformt. Auf diese Weise können eine Entwicklungsrolle 12 mit einer Oberflächenrauheit von 3 umRz erhalten und ausgezeichnete Bilder erzeugt werden.
Erfindungsgemäß ist die Entwicklungsrolle 12 durch Aufbringen von elektrisch leitfähigem Silicongummi und einer elektrisch leitfähigen Polyurethan-Beschichtung auf die Metall- Welle gebildet. Die Ausgestaltung der Entwicklungsrolle 12 ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sofern nur die oben angegebene Charakteristik gewährleistet ist.
Im folgenden sind die Klinge bzw. Rakel 18 und ihre umgebenden Teile in der Entwicklungsvorrichtung 11 gemäß Fig. 1 beschrieben.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung zur Veranschaulichung der Einzelheiten der Rakel 18. Die Rakel 18 ist so ausgebildet, daß ein Profil (chip) 38b eines halbkreisförmigen, parabolischen, ovalen oder plattenartigen Querschnitts und bestehend aus einem gummielastischen Material oder Harz, wie Silicongummi, Siliconharz, Polyurethangummi, Polyurethanharz, Fluorgummi und Fluorharz, an einem Rand- oder Kantenahschnitt einer dünnen Platten- bzw. Blattfeder 38a aus nichtrostendem Stahl oder Phosphorbronze längs der Längsachse montiert ist und Dichtungselemente 38c aus Polyurethanschaum o.dgl. an den beiden Endahschnitten der Feder 38a angebracht sind.
Die Dicke jedes Dichtungselements 38c ist größer als die Dicke des einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzenden Profils 38b. Da die Dichtungselemente 38c eine höhere Elastizität als das Profil 38b besitzen, gelangen die Dichtungselemente 38c und das Profil 38b mit der Entwicklungsrolle 12 in Berührung. Die Dichtungselemente 38c verhindern zwangsläufig eine Längsverschiebung von Toner in der Richtung des Profils 38b, wenn letzteres an die Rolle 12 angepreßt ist. Bezüglich der Rakel 18 gilt: Sofern nicht das Profil 38b mit halbkreisförmigem Querschnitt sicher in Berührung oder Anlage mit der Entwicklungsrolle 12 angepreßt ist, kann sich eine ungleichmäßige Tonerschicht bilden. Aus diesem Grund ist Präzision des Teils des Profils 38b, der mit der Entwicklungsrolle 18 (bzw. 12) in Berührung gebracht wird, erforderlich. Die Versuche zeigten, daß die Ungleichmäßigkeit der Tonerschicht auf einen vernachlässigbaren Grad herabgesetzt sein kann, wenn die Geradlinigkeit 50 um oder weniger beträgt. Die Genauigkeit der Klinge oder Rakel, wie sie in der oben erwähnten US-PS 3 152 012 offenbart ist, beträgt jedoch maximal 100 um. Bei der Rakel 18 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist andererseits das Profil 38b mit halbkreisförmigem Querschnitt an der dünnen Blattfeder 38a angebracht. Auch wenn dabei die Genauigkeit des Profils 38b etwa 100 um beträgt, kann somit aufgrund der Elastizität der dünnen Blattfeder 38a ohne weiteres und sicher eine gleichmäßige Tonerschicht erzeugt werden. Obgleich die Genauigkeit oder Präzision in der Richtung der Normale zur Tangente von Entwicklungsrolle 12 und Profil 38b, wie angegeben, einfach korrigiert werden oder sein kann, kann die Genauigkeit in der Richtung der Tangente zu einer Druckänderung oder -abweichung führen. Im Hinblick auf diese Gegebenheit ist hei der Rakel gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in Fig. 6 gezeigt, das Profil 38b von der Stelle aus angebracht, die vom Ende der dünnen Blattfeder 38a in einem Abstand d1 beabstandet ist. Außerdem wird das Profil 38b zum Halten oder Positionieren benutzt, wenn die Feder 38a durch Anformen (Anspritzen) oder Ankleben o.dgl. eingebaut wird. Infolgedessen kann die Einbaugenauigkeit in der Querrichtung der dünnen Blattfeder und auch die Genauigkeit in der Tangentialrichtung von Entwicklungsrolle 12 und Profil 38b verbessert sein. Wenn der Abstand d1 zu groß ist, kann eine gute bzw. einwandfreie Schicht aufgrund des Drucks des Tonerfließens nicht gebildet werden. Der Abstand d1 sollte etwa 0,5 bis 5 mm und bevorzugt etwa 0,5 bis 2 mm betragen.
Die Längslänge (Länge in Längsrichtung) Lp des Profils 38b ist um d2 + d3 kleiner als die Längslänge Lc der dünnen Blattfeder 38a. Insbesondere gilt: Lc = Lp + d2 + d3. Die genannten Dichtungselemente 38c sind an den Bereichen von d2 und d3 angebracht. Wenn die Länge von d2 + d3 zu groß ist, nimmt die Größe der Entwicklungsvorrichtung zu. Bezüglich der Dichtungsbreite sind an einer Seite mindestens 2 mm nötig. Demzufolge sollte d2 + d3 4 bis 30 mm und zweckmäßig 4 bis 20 mm betragen. Wenn d2 + d3 kleiner ist als 4 mm, ist die Abdichtwirkung gering. Wenn dagegen d2 + d3 größer ist als 30 mm, werden die Abmessungen des Geräts zu groß.
Die Länge Lp des Profils 38b ist größer als die effektive Entwicklungsbreite, und die Länge Lc der dünnen Blattfeder 38a ist gleich der Breite der Entwicklungsrolle 12 und so gewählt oder eingestellt, daß sie die (nicht dargestellten) Seitendichtungen der Entwicklungsrolle 12 überlappt.
Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Rakel 18 gemäß der Erfindung. Wenn eine dünne Platten- oder Blattfeder 48a an ein Objekt angepreßt wird, ist im allgemeinen der Druck an Endbereichen größer als in einem Mittelbereich des Objekts. Das gleiche gilt für diese Ausführungsform, bei welcher ein Andruckabschnitt ein gummielastisches oder aus Harz geformtes Profil (chip) 48h aufweist. Wenn das Profil 48b durch Anspritzen angebracht wird, zieht sich das Material des Profils 48b zusammen, so daß das Profil 48b eine Krümmung in Richtung eines Pfeils (Fig. 8) erhält. Infolgedessen nimmt der Druck an Endabschnitten zu. Wenn dagegen die dünne Blattfeder 48a so geformt wird, daß sich ihre Breite in Richtung auf den Bereich der Berührung mit der Entwicklungsrolle 12 verkleinert (vgl. Fig. 7), kann die Krümmung des Profils 48h durch eine Druckdifferenz zwischen den Endbereichen und dem Mittelbereich verringert werden. Außerdem kann dabei eine Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle 12 vergleichmäßigt werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform besitzt das Profil 38b, 48b der Rakel 18 einen halbkreisförmigen Querschnitt, doch ist der Querschnitt nicht auf diese Form beschränkt. Nur wenn der Bereich der Berührung des Profils mit der Entwicklungsrolle 12 nicht flach ist, kann das Profil eine parabolförmige oder ovale Fläche aufweisen.
Wie erwähnt, besitzt die Tonerzuführrolle 17 die Funktion der Zuführung von Toner zur Entwicklungsrolle 12 und die Funktion des Abstreifens von Toner von der Rolle 12 nach der Entwicklung. Die Tonerzuführrolle 17 ist somit so ausgebildet, daß eine weiche Polyurethanschaumschicht 17b einer elektrischen Leitfähigkeit von 10&sup6; Ω cm oder weniger, einer Dichte von 0,045 g/cm² und einer Zellenzahl von etwa 60 Zellen/25 mm um eine Metall-Welle oder -Achse 17a herum geformt ist. Die Kontakttiefe der Rolle 17 mit der Entwicklungsrolle 12 beträgt etwa 0,2 bis 1,0 mm; die Drehzahl der gegenläufig zur Entwicklungsrolle rotierenden Rolle 17 ist halb so groß oder gleich groß wie die der Entwicklungsrolle 12. An die Tonerzuführrolle 17 wird eine Vorspannung eines Potentials entsprechend dem an der Entwicklungsrolle anliegenden angelegt, wobei ausgezeichnete Bilder erhalten werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist die Rakel 18 gegen die Drehrichtung der Entwicklungsrolle 12 angestellt; die Stellung der Rakel 18 kann aber auch mit der Drehrichtung der Entwicklungsrolle 12 übereinstimmen.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß dieser Erfindung möglich, Bilder hoher Güte und ohne Dichteschwankung, Schleier usw. zu erzeugen.

Claims

1. Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines Bilds auf einem Bildaufnahmekörper (13), umfassend:

eine dem Bildaufnahmekörper (13) zugewandt angeordnete Einrichtung (12) zum Zuführen eines Entwicklermittels zum Bildaufnahmekörper (13) und

eine Einrichtung (18) zur Bildung einer Entwicklermittelschicht aus dem dem Bildaufnahmekörper (13) zugeführten Entwicklermittel auf der Zuführeinrichtung (12), wobei die (Schicht-) Bildungseinrichtung (18) ein elastisches Element (38b) zum Einstellen einer Dicke der Entwicklermittelschicht auf der Zuführeinrichtung (12) und ein Tragelement (38a) zum Haltern des elastischen Elements (38b) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (38a) eine der Zuführeinrichtung (12) zugewandte freie Kante und einen das elastische Element (38b) daran halternden Tragabschnitt aufweist, derart, daß das elastische Element (38b) in einem Abstand von 0,5 - 5 mm von der freien Kante des Tragelements (38a) angeordnet ist.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (38b) in einem Abstand von 0,5 - 2 mm von der freien Kante des Tragelements (38a) angeordnet ist.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (38a) aus nichcrostendem Stahl oder Phosphorbronze besteht.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element Gummi (bzw. Kautschuk) oder Harz aufweist bzw. daraus besteht.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (38b) aus einem Werkstoff aus der Gruppe Silikongummi bzw. -kautschuk, Silikonharz, Polyurethangummi bzw. -kautschuk, Polyurethanharz, Fluorgummi bzw. -kautschuk und Fluorharz besteht.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element (38b) einen halbkreisförmigen oder rechteckigen Querschnitt aufweist.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten des Endabschnitts des Tragelements (38a) Dichtungselemente (38c) zur Verhinderung einer seitlichen Verlagerung des Entwicklermittels vorgesehen sind.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklermittel im Gebrauch ein nichtmagnetisches Einkomponenten-Entwicklermittel umfaßt.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (38a) eine Längs-Breite (bzw. Breite in Längsrichtung) aufweist, die sich in Richtung auf die mit der Zuführeinrichtung in Berührung stehende Seite des Tragelements (38a) hin verkleinert.

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Längs-Breite des elastischen Elements (38b) kleiner ist als die des Tragelements, die Längs-Breite Lp des Tragelements (38a) und die Längs-Breite Lc des elastischen Elements (38b) der Formel bzw. Beziehung 30 (mm) > Lc - Lp ≥ 4 (mm) genügen und an beiden Endabschnitten des Tragelements (38a) Bereiche, in denen das elastische Element (38b) nicht vorhanden ist, vorgesehen sind.