DE69132399T2

DE69132399T2 - Entwicklungsgerät

Info

Publication number: DE69132399T2
Application number: DE1991632399
Authority: DE
Inventors: Yoshiro Koga; Shizue Nakazawa; Takehiko Okamura
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1991-03-06
Publication date: 2001-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-07
Also published as: DE69132399D1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen eine Entwicklungsvorrichtung, die einen magnetischen Toner verwendet, und betrifft insbesondere eine Entwicklungsvorrichtung, die ein Bild durch den Transport eines magnetischen Einzelkomponententoners unter Verwendung eines Entwicklungselements gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 2 entwickelt. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Entwicklung eines Latentbildes.
In einer Entwicklungsvorrichtung, die in der Technik bekannt ist, wird das Einfachmagnetbürsten-Entwicklungsverfahren verwendet, und ein derartiges Beispiel ist in US-A- 4,121,931 offenbart. In diesem Patent umfasst das Transportentwicklungswalzenelement eine Magnetbürste in Form einer magnetischen Walze, die auf einer nichtmagnetischen, zylindrischen Hülse gebildet ist, die für den Transport eines magnetischen Einzelkomponententoners zur Durchführung einer Bildentwicklung auf einem Bildaufnahmeelement oder Latentbildträger verwendet wird. In einer weiteren Offenbarung offenbart JP-A-53135639 ein Entwicklungswalzenelement, das ein nichtmagnetisches, zylindrisches Mittelstück mit einer daran befestigten, elastischen, leitenden Walze umfasst, die mit einem im Inneren befestigten oder drehbaren Magneten für den Transport eines magnetischen Einzelkomponententoners versehen ist, wobei die Entwicklungswalze in Druckkontakt mit einem Latentbildaufnahmeelement oder -träger steht.
Im Laufe der Jahre wurden Verbesserung an den Einzelkomponenten-Magnetbürsten-Entwicklungssystemen durchgeführt und es wurden verbesserte Entwicklungsverfahren angeboten. Eine derartige Verbesserung ist in US-A-4,564,285 offenbart, wobei ein Transportentwicklungswalzenelement eine nichtmagnetische, zylindrische Hülse mit einer magnetischen Walze umfasst, die im Inneren der Hülse gebildet ist, und eine schwebende Elektrode an ihrer Außenfläche für den Transport eines magnetischen Einzelkomponententoners gebildet ist, wodurch eine verbesserte Bildqualität von Zeilenbildern und Vollbildern nach der Entwicklung des Latentbildes erhalten wird. Ebenso ist in JP-A-59-119371 ein Entwicklungswalzenelement dargestellt, das eine Isolierschicht umfasst, die auf einem leitenden Basiselement ausgebildet ist, mit einer Mehrzahl verteilter, kleiner Elektroden, die an der Oberfläche der Isolierschicht ausgebildet sind. Der Transport des magnetischen Einzelkomponententoners durch die Entwicklungswalze wird mit einem Magnetfeld erreicht, das entweder in der Isolierschicht oder in den verteilten Elektroden gebildet ist, und die Entwicklung eines Latentbildes wird erreicht, indem die Entwicklungswalze mit einem Latentbildaufnahmeelement oder -träger in Eingriff oder Kontakt gebracht oder nahe diesem angeordnet wird. Des weiteren offenbart US-A-4, 851,874 eine Magnetbürsten-Entwicklungswalze zur Entwicklung eines Latentbildes, das auf einem Endloslatentbildaufnahmeelement oder -träger gebildet ist.
Bei diesen früheren Technologien, die magnetische Tonerentwicklungssysteme verwenden, ist jedoch sowohl beim Einzelkomponenten-Magnetbürsten-Entwicklungssystem als auch beim Entwicklungssystem mit herkömmlicher Tonerzufuhr die Entwicklungswalze, die aus einer zylindrischen Hülse und einer zugehörigen magnetischen Walze besteht, schwierig herzustellen, von großer Dimension und führt zu einer teuren Komponente zur Verwendung in einer Bilderzeugungs- und Wiedergabevorrichtung. Da der Grenzwert einer Miniaturisierung der Polteilung gering ist, ist es ferner bei diesen Entwicklungsvorrichtungen schwierig, eine dünne und gleichförmige Tonerschicht an der Oberfläche einer Entwicklungswalze zu bilden. Da der magnetische Streuverlust der magnetischen Entwicklungswalze auf der Entwicklungshülse nicht ausreichend aufrechterhalten werden kann, kann keine ausreichend hohe Tonerrückhaltekraft an der Entwicklungshülse aufrechterhalten werden, wodurch es in den bildfreien Bereichen zu einem Verstreuen des Toners und einem Bildschleier kommt. Es gibt auch viele Faktoren, die eine Verschlechterung der Bildqualität beeinflussen, wie eine ungleichmäßige Dichte der Bildtonung und die Bildung von Schatten an den Rändern des Latentbildes, die durch Schwankungen des Magnetfeldes in der magnetischen Entwicklungswalze verursacht werden. Ebenso kommt es in Bezug auf ein Entwicklungsverfahren, das für den Transport von Toner in einer dünnen Schicht an der Oberfläche einer magnetischen Entwicklungswalze sorgt, zu einer Verschlechterung der Bildqualität in Übereinstimmung mit Schwankungen des Magnetfeldes über der magnetischen Walze. Des weiteren muss die Entwicklungsvorrichtung dieser Art größer gestaltet werden, um ein Latentbildaufnahmeelement vom Endlosbandtyp oder einen solchen Träger unterzubringen.
Ebenso weisen die letztgenannten Beispiele des Standes der Technik, die sich auf schwebende Elektrodenstrukturen beziehen, das Problem auf, dass es schwierig ist, eine Isolierschicht mit kleinen Magneten zu bilden, die in deren Oberfläche verteilt sind, so dass die Herstellungskosten hoch sind. Da die magnetische Kraft, die auf die Tonerschicht, die auf der Walze gebildet ist, ausgeübt wird, ungleichmäßig ist, wird des weiteren ein transportierter Toner entwickelt, der ungeladen ist oder eine Polarität aufweist, die sich von der normalen Polarität unterscheidet, d. h., er wird auch in den bildfreien Bereichen des Latentbildes auf dem Latentbildträger abgelagert, was in der Technik als "Schleierbildung" bekannt ist. Obwohl Toner, der in den bildfreien Flächen abgelagert ist, im allgemeinen nicht auf das Aufzeichnungsmedium übertragen wird, wie zum Beispiel in der Elektrophotographie, stellt ein derart abgelagerter Toner einen unnötigen Abfall dar, was nicht nur unökonomisch ist, sondern auch die Verwendung eines großen Tonerabfallbehälters in der Entwicklungsvorrichtung erfordert, wodurch die Gesamtgröße der Bilderzeugungsvorrichtung zunimmt. Selbst wenn geladener Toner mit normaler Polarität mit dem Latentbildträger in Kontakt gelangt, bewirkt zusätzlich Toner, dessen Ladungsgröße im Vergleich zu der Einheitsvolumenladung relativ groß ist, aufgrund der Spiegelbildkraft ein Anhaften an die bildfreien Bereiche und wird zu einer Hauptursache für die Bildung eines Schleiers, der auch auf dem Aufzeichnungsmedium verbleibt.
In einem weiteren Aspekt in Bezug auf die Konstruktion einer Entwicklungsvorrichtung nach dem Stand der Technik ist aus JP-A-64-65579 die Verwendung eines röhrenförmigen Membranelements bekannt, das drehbar auf einer Antriebswalze gelagert ist, wobei das Membranelement einen ID (Innendurchmesser) aufweist, der größer als der AD (Außendurchmesser) der Antriebswalze ist, so dass das Membranelement eine Umfangsüberlänge in Bezug auf seine Antriebswalze besitzt. Bei dieser besonderen Konstruktion einer Entwicklungsvorrichtung gibt es jedoch Schwierigkeiten, die Menge an transportiertem Toner gleichmäßig zu machen, da die Kraft, die den Toner an dem Entwicklungselement hält, sowohl von der elektrostatischen Bildkraft als auch der Haftkraft abhängig ist, die den transportierten Toner hält. Auch wenn der Toner auf einem Latentbildträger, wie zum Beispiel einem lichtempfindlichen Element oder Photorezeptor, entwickelt wird, werden ungeladener Toner und Toner, dessen Polarität nicht normal oder richtig ist, in den bildfreien Bereichen abgelagert, und daher sind die einzigen Bilder, die erzeugt werden können, jene mit deutlich sichtbarer Schleierbildung, d. h., der Zustand, in dem Toner an den bildfreien Bereichen haftet, an dem Latentbildträger. Obwohl Bilder ohne Schleierbildung auf dem Aufzeichnungsmedium erhalten wurden, da nur Toner normaler Polarität auf das Aufzeichnungsmedium übertragen wurde, wird ein wesentlicher Teil des Toners nicht zur Entwicklung eines Latentbildes übertragen und somit unnötig verschwendet, was nicht nur unökonomisch ist, sondern auch einen ausreichend großen zugewiesenen Raum in dem Tonerabfallbehälter erfordert, woraus eine größere Gesamtdimension der Bilderzeugungsvorrichtung resultiert.
DE-A-34 15 290 offenbart eine Entwicklungsvorrichtung vom schwebenden Elektrodentyp, in der eine magnetische Gummischicht 10 als Isolierschicht dient, um schwebende Elektroden einer Oberflächenschicht in einem elektrischen Schwebezustand zu halten.
Daher ist es eine Aufgabe dieser vorliegenden Erfindung, eine Entwicklungsvorrichtung mit einem Entwicklungselement bereitzustellen, das für eine verbesserte Entwicklung von Latentbildern auf Latentbildträgern sorgt, unter Verwendung eines magnetischen Einzelkomponententoners mit geringer Ungleichmäßigkeit in der Schwankung der Bilddichte und ohne Schleiereffekte, indem für einen stabilisierten Transport gleichförmiger Tonermengen durch das Entwicklungselement gesorgt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einer einen Latentbildträger aufweisenden Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen, wobei die Entwicklungsvorrichtung ein Entwicklungselement umfasst, das eine Oberfläche zum Transport einer gleichmäßigen Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners zu einem zwischen dem Entwicklungselement und dem Latentbildträger gebildeten Entwicklungsbereich aufweist, wobei das Entwicklungselement eine elastische Schicht sowie eine von der elastischen Schicht getragene Magnetfeldbildungsschicht umfasst, wobei die Magnetfeldbildungsschicht leitend ausgebildet ist oder von einer benachbarten leitenden Schicht bedeckt ist oder diese bedeckt und die elastische Schicht wesentlich dicker ist als die Magnetfeldbildungsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Magnetfeldbildungsschicht nicht mehr als 100 um beträgt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einer einen Latentbildträger aufweisenden Bilderzeugungsvorrichtung geschaffen, wobei die Entwicklungsvorrichtung ein Entwicklungselement umfasst, das eine Oberfläche zum Transport einer Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners zu einem zwischen dem Entwicklungselement und dem Latentbildträger gebildeten Entwicklungsbereich aufweist, wobei das Entwicklungselement ein auf einer Antriebswalze gelagertes röhrenförmiges Membranelement umfasst, das einen inneren Durchmesser aufweist, der größer als der äußere Durchmesser der Antriebswalze ist, wobei die Antriebswalze eine Reibungsoberfläche für den Eingriff mit wenigstens einem Bereich der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Membranelements aufweist, um das Membranelement in die Nähe oder in Eingriff mit dem Latentbildträger zu drehen, dadurch gekennzeichnet, dass das röhrenförmige Membranelement eine Magnetfeldbildungsschicht auf seiner äußeren Oberfläche aufweist, deren Dicke nicht mehr als 100 um beträgt.
Das Entwicklungselement kann mit dem Latentbildträger in Druckkontakt stehen oder in der Nähe der Oberfläche des Latentbildträgers angeordnet sein.
Das Entwicklungselement kann eine Isolierschicht enthalten.
Vorzugsweise ist die ASTM-D Härte der elastischen Schicht nicht mehr als 70 Grad.
Das Entwicklungselement umfasst vorzugsweise eine Walze.
Der Latentbildträger und das Entwicklungselement können drehbar angebracht sein, wobei Mittel derart vorgesehen sind, dass, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Entwicklungselements Vd und die Umfangsgeschwindigkeit des Latentbildträgers Vp ist, das Verhältnis Vd/Vp größer als 1 und weniger als 5 ist, wobei die geringste magnetische Gegen steigung der Magnetfeldbildungsschicht nicht mehr als 500 um beträgt.
Es können Vorspannungsmittel vorgesehen sein, um eine Entwicklungsvorspannung Vb zwischen dem Latentbildträger und dem Entwicklungselement zu erzeugen, um die Bedingung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
zu erfüllen, wobei V&sub1; das elektrische Potential in einem Bildbereich eines elektrostatischen Latentbildes auf dem Latentbildträger ist und V&sub2; das elektrische Potential in einem bildfreien Bereich ist.
Somit können Vorspannungsmittel vorgesehen sein, um eine Entwicklungsvorspannung, Vb, zwischen dem Latentbildträger und dem Entwicklungselement in dem Entwicklungsbereich zu erzeugen, wobei die Vorspannungsmittel eine Wechselspannungsvorspannung aufweisen, um ein elektrisches Wechselfeld auf eine Gleichstromvorspannung in dem Entwicklungsbereich zu überlagern.
In der Magnetfeldbildungsschicht ist eine magnetische Gegensteigung von nicht mehr als 500 um ausgebildet, und die Dicke der elastischen Schicht ist wenigstens 500 um.
Zusätzlich umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Entwicklung eines Latentbildes unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel oder bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Das Entwicklungselement kann eine Oberflächenrauheit aufweisen, die geringer als die geringste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht und geringer als der mittlere Partikeldurchmesser des magnetischen Einzelkomponententoners ist.
Es kann eine Kombination der elastischen Schicht und der Magnetfeldbildungsschicht vorliegen, die elastisch verschiebbar sind, so dass die Bildqualität und die Entwicklungseigenschaften verbessert werden.
Die leitende Schicht sorgt für Bilder hoher Auflösung durch den Entwicklungselektrodeneffekt. Die Isolierschicht sorgt für eine Steuerung der Ladungspolarität und der Ladungsmenge bei dem Toner, der von dem Entwicklungselement transportiert wird.
Das Entwicklungselement kann nach Wunsch die Form eines Elements vom Endlosbandtyp aufweisen.
Da das Entwicklungselement für den Transport einer dünnen Tonerschicht in kurzer Entfernung oder unmittelbarer Nähe der Magnetfeldbildungsschicht, die einen Einfachkörper umfasst, angeordnet sein kann, ist das Entwicklungselement nicht nur in seiner Konstruktion im Vergleich zu der Vorrichtung nachdem Stand der Technik vereinfacht, sondern auch von geringerer Größe und geringerem Gewicht bei geringeren Herstellungskosten. Ebenso ermöglicht die Struktur des Entwicklungselements die Bildung einer kleinen magnetischen Steigung in ihrer dünnen Magnetfeldbildungsschicht, so dass eine gleichmäßig aufgetragene, dünne Tonerschicht auf dem Entwicklungselement aufgrund eines gleichförmiger erzeugten Magnetfeldes gebildet werden kann. Dadurch ist es möglich, die Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte zu verringern, die durch Schwankungen in dem erzeugten Magnetfeld und Schwankungen in der Dicke der Tonerschicht verursacht werden, unabhängig davon, ob eine Entwicklung vom Kontakttyp oder vom kontaktlosen Typ verwendet wird.
Vorzugsweise kann die elastische Schicht eine Schichtdicke von wenigstens 0,5 mm aufweisen.
Da die Oberflächenrauheit des Entwicklungselements kleiner als das kleinste magnetische Gegensteigung sein kann, ist es möglich, eine Magnetkraft zu erzeugen, die eine Gleichmäßigkeit des Toners auf dem Entwicklungselement bewirkt, während eine stabilere, dünne Tonerschicht mit ausreichender Rückhaltekraft an dem Punkt der Bildentwicklung geschaffen wird, wodurch Schleiereffekte verringert werden. Da die Oberflächendicke des Entwicklungselements kleiner als der mittlere Partikeldurchmesser des Toners sein kann, ist es möglich, ein Zurückbleiben von Toner auf dem Entwicklungselement zu verhindern und den Toner unter einem stabilen Ladungszustand zu transportieren. Dadurch ist es möglich, für eine Entwicklung hoher Auflösung durch Magnetisieren der dünnen Magnetfeldbildungsschicht zu sorgen, so dass diese eine kleine magnetische Steigung aufweist, die entsprechend die Bildung einer gleichmäßig erzeugten dünnen Tonerschicht oder einen dünnen Magnetbürstenschicht bei einer kleinen Steigung auf dem Entwicklungselement ermöglicht. Somit werden eine Schleierbildung in den bildfreien Bereichen und eine Ungleichmäßigkeit in Bilddichten aufgrund von Schwankungen in der Tonerdicke auf dem Entwicklungselement und Schwankungen in dem gebildeten Magnetfeld in dem Entwicklungselement deutlich verringert, so dass eine Entwicklung mit hoher Auflösung erhalten werden kann.
Durch die Verwendung einer Entwicklung vom Kontakttyp mit einer dünnen Tonerschicht kann der Entwicklungselektrodeneffekt auf sein höchstes Potential maximiert werden, was zu Bildern mit hoher Auflösung führt. Da der Toner durch eine magnetische Kraft mit kleiner Steigung auf dem Entwicklungselement zurückgehalten wird, wird des weiteren die während des Entwicklungsverfahrens erzeugte Tonerabfallmenge verringert, begleitet von einer Abnahme an verschmierten Bildern, die durch ein Verstreuen von Toner verursacht werden, wodurch geringere Betriebskosten und geringere Wartungskosten der Bilderzeugungsvorrichtung garantiert sind.
Die Innenfläche des obengenannten röhrenförmigen Membranelements kann reibschlüssig mit einem Abschnitt der Außenfläche der Antriebswalze in Eingriff stehen und räumlich von der Antriebswalze an dem Näherungspunkt mit dem Latentbildträger in dem Entwicklungsbereich beabstandet sein, der zwischen dem Latentbildträger und dem Entwicklungselement gebildet ist. Die Entwicklung eines Latentbildes auf einem Bildträger in einer Bilderzeugungsvorrichtung wird mit dem Entwicklungsmembranelement nahe dem Latentbildträger oder in Druckkontakt mit dem Latentbildträger ausgeführt. Durch die Bereitstellung einer leitenden Schicht in der Konstruktion des Membranelements wird es möglich, ein entwickeltes Bild mit hoher Auflösung durch Verwendung der leitenden Schicht als Entwicklungselektrode zu erreichen. Des weiteren wird durch die Bereitstellung einer Isolierschicht in der Konstruktion des Membranelements die Stabilisierung der Reibungsladung zwischen dem Membranelement und dem Toner möglich, sowie eine Verringerung von Schwankungen in der Entwicklungsdichte im Laufe der Zeit.
Das kleinste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht ist vorzugsweise nicht mehr als 500 um. Dadurch wird eine ausreichende Menge an transportiertem Toner beibehalten, um eine gute Bilddichte zu erzeugen, während andererseits die Schatten abnehmen, d. h., das Anhaften von unnötigem Toner an den Bildendbereichen des entwickelten Latentbildes, und die Schleierbildung verringert ist, d. h. das Phänomen, dass Toner an bildfreien Bereichen eines Bildes haftet, bedingt durch den Transport einer überschüssigen Menge oder mehr als erforderlichen Menge von Toner durch das Entwicklungselement.
In dem Entwicklungsbereich kann gemeinsam mit der Entwicklungsvorspannung, Vb, ein elektrisches Wechselfeld geschaffen werden, und die Frequenz und das elektrische Spitzen- Potential der Entwicklungsvorspannung kann verändert werden, um bivalente Bilder zu erhalten, die Farbstufungen mit verbessertem Bildkontrast aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele der Entwicklungselemente, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, haben nicht nur eine einfachere Konstruktion, sondern stellen auch eine Entwicklungsvorrichtung geringerer Größe bereit, deren Herstellungskomplexität und -kosten verringert sind. Ebenso ermöglichen die Entwicklungselemente die Verwendung einer kleineren magnetischen Steigung in der Verwendung einer dünnen Magnetfeldbildungsschicht und ermöglichen demnach die Bildung einer gleichmäßig verteilten dünnen Tonerschicht auf dem Entwicklungselement. Dadurch kann eine Abnahme in den ungleichmäßigen Bilddichten, die durch Schwankungen in der Tonerschichtdicke verursacht werden, und eine Abnahme in der Schleierbildung aufgrund eines verstärkten Zurückhaltens des Toners auf dem Entwicklungselement durch ein verbessertes Magnetfeld erreicht werden, was zu einer Entwicklung hoher Druckqualität bei hohen Auflösungen führt. Des weiteren kommt es durch die verstärkte magnetische Rückhaltekraft zu einer Abnahme in den Verunreinigungen durch ein Verstreuen von Toner, sowie zu einer Abnahme der Schatten bei dem entwickelten Bild, der Schleierbildung und einem unnötigen Transport von Toner, wodurch die Betriebskosten und die Wartung der Bilderzeugungsvorrichtung verringert werden.
Durch Verwendung der Konstruktion der Entwicklungselemente dieser Erfindung kann eine Entwicklung mit höherer Bildqualität bei höheren Auflösungen ohne Schleierbildung erreicht werden, selbst wenn die Entwicklung durch Druckkontakt eines elastischen Elements oder eines Membranelements gegen einen Latentbildträger erreicht wird.
Die Erfindung ist, nur als Beispiel, in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, von welchen:
Fig. 1 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, die ein Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 2 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 3 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
Fig. 4A eine Querschnittsansicht ist, welche die Schichtkonstruktion eines Beispiels eines Entwicklungselements zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 4B eine Querschnittsansicht ist, welche die Schichtkonstruktion eines anderen Beispiels eines Entwicklungselements zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 5 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 6 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 8 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 9 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 10 eine allgemeine schematische Darstellung eines magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht in einem Entwicklungselement ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 11 eine allgemeine schematische Darstellung eines anderen magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht in einem Entwicklungselement ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 12 eine allgemeine schematische Darstellung eines weiteren magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht in einem Entwicklungselement ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 13 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die verwendet wird, wenn die Gummihärte einer elastischen Schicht des Entwicklungselements verändert wird;
Fig. 14 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen geändert werden;
Fig. 15 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 16 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 17 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Kombination mit einem angelegten Wechselstrom geändert werden;
Fig. 18 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Kombination mit einer angelegten Frequenz geändert werden;
Fig. 19 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 19A ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher noch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 20A eine Querschnittsansicht ist, welche die Schichtkonstruktion eines Beispiels eines Entwicklungselements zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 20B eine Querschnittsansicht ist, welche die Schichtkonstruktion eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements zeigt, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 21 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 22 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 23 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 24 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 25 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements ist, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 26 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen geändert werden;
Fig. 27 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 28 ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung ist, in welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 29 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Kombination mit einem angelegten Wechselstrom geändert werden; und
Fig. 30 eine graphische Darstellung der Schwankung in der Menge des Entwicklungstoners ist, die in Bezug auf Bildbereiche und bildfreie Bereiche eines entwickelten Latentbildes verwendet werden kann, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Kombination mit einer angelegten Frequenz geändert werden.
Fig. 1 ist ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung, in welcher ein Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Bilderzeugungsvorrichtung umfasst ein Latentbildaufnahmeelement oder einen Träger 1 mit einer lichtempfindlichen oder Photorezeptorschicht 3 aus organischem oder anorgani schem Photoleitmaterial, die als Film auf eine leitende Auflage 2 aufgebracht ist. Die lichtempfindliche Schicht 3 wird durch die Verwendung einer Ladungsvorrichtung 4 geladen, wie durch ein Korotron oder eine Ladungswalze. Licht, das von einer Lichtquelle 5 stammt, wie einer Laser- oder LED-Quelle, geht durch ein bilderzeugendes optisches System 6 und wird selektiv auf die lichtempfindliche Schicht 3 in Übereinstimmung mit dem Bild gestrahlt, d. h., in bildweiser Erzeugung, wobei ein elektrischer Potentialunterschied über der geladenen Oberfläche der Schicht 3 erreicht und somit ein elektrostatisches Latentbild erzeugt wird.
Eine Entwicklungsvorrichtung 7 umfasst ein Entwicklungselement 9 in Form einer Walze, die einen magnetischen Einzelkomponententoner 8 im Entwicklungsbereich 17 zu dem Bildträger 1 transportiert. So hat das Entwicklungselement 9 eine Oberfläche für den Transport einer gleichmäßigen Tonerschicht 8. Die Entwicklungswalze 9 weist eine laminierte Struktur auf und ist an einer Antriebswalze oder -welle 10 befestigt. Die Entwicklungswalze 9 enthält mindestens zwei konzentrische Schichten, die elastisch sind, oder eine elastomere Schicht 11, gemeinsam mit einer Magnetfeldbildungsschicht 12. Die elastische Schicht 11 kann aus Kohleschwarz bestehen, das in geschäumtem Urethangummi verteilt ist. Die Magnetfeldbildungsschicht 12 kann etwa 10 um dick sein und durch Auftragen eines magnetischen Anstrichs, der γ-Fe&sub2;O&sub3; verteilt in einer Binderlösung enthält, gebildet werden. Der magnetische Toner 8 wird an dem Entwicklungselement 9 durch den magnetischen Streuverlust am äußeren Umfang der Magnetfeldbildungsschicht 12 gehalten.
Die Entwicklungswalze 9 wird gegen den Uhrzeigersinn an einem Klingenelement 13 vorbei gedreht, das die Tonermenge, die an der Oberfläche der Walze 9 gehalten wird, reguliert oder dosiert, wodurch eine dünne Tonerschicht auf der Oberfläche der Walze 9 bei einer Geschwindigkeit Vd transpor tiert wird. Das Klingenelement 13 kann aus einem nichtmagnetischen oder magnetischen Metall oder aus einem Harz gebildet sein. Wenn der Toner 8 zu dem Entwicklungsbereich 17 in der Nähe des Latentbildträgers 1 transportiert wird, bildet sich ein elektrisches Entwicklungsfeld in dem Bereich 17 durch ein Entwicklungsvorspannungsmittel 14, und der Toner 8 haftet durch das elektrische Entwicklungsfeld an dem Latentbildträger 1, und ein elektrostatisches Latentbild, das auf dem Bildträger 1 gebildet ist, wird mit dem Toner entwickelt. Des weiteren wird das entwickelte Latentbild durch die Verwendung einer Übertragungsvorrichtung 15, die ein Korotron oder eine Übertragungswalze sein kann, auf ein Aufzeichnungsmedium 16, wie Papier, übertragen, und das Tonerbild wird durch Wärme und Druck auf das Aufzeichnungsmedium 16 geschmolzen, um das Bild auf dem Aufzeichnungsmedium zu festigen.
Bei der kontinuierlichen Bildung von 600 DPI Zeilenlatentbildern und Zeichenlatentbildern und Volllatentbildern auf 10000 Seiten unter Verwendung einer Entwicklungsvorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, wobei das elektrostatische Latentbild auf dem Latentbildträger 1 ein elektrisches Potential V&sub1; = -100 V im Bildbereich und ein elektrisches Potential V&sub2; = -600 V im bildfreien Bereich hat und die Entwicklungsvorspannung Vb -400 V ist, werden stabile 600 DPI Zeilenbilder gebildet, ohne Zeilenbreitlauf, die Bilder weisen keine Schleierbildung oder Schatten in den Bildendabschnitten auf, und es können stabile Vollbilder mit OD-Werten von mindestens 1,4 zufriedenstellend hergestellt werden.
Fig. 2 ist ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung, die ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Elemente in Fig. 2, die mit entsprechenden Elementen in Fig. 1 identisch sind, weisen dasselbe Bezugszeichen auf, so dass deren Beschreibung ebenso für die Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 2 gilt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält eine Entwicklungsvorrichtung 21 ein Entwicklungselement 9 für den drehenden Transport einer dünnen Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners 8 zu einem Bildträger 1 für die Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes. Die Entwicklungswalze 9 hält den magnetischen Toner 8 durch den magnetischen Streufluss, der durch eine Magnetfeldbildungsschicht 12 erzeugt wird, an ihrer Oberfläche. Die Tonerschicht 8 an der Oberfläche der Entwicklungswalze 9 wird durch ein elastisches Klingenelement 22, das aus einer dünnen Lage eines nichtmagnetischen oder magnetischen Metalls oder Harzes gebildet ist, zu einer dünnen, gleichmäßigen Schicht geformt. In diesem Ausführungsbeispiel steht die Entwicklungswalze 9 mit dem Latentbildträger 1 unter einem vorbestimmten Druck in Druckkontakt. Wenn der Toner 8 auf dem Entwicklungselement 9 zu dem Punkt des Druckkontaktes mit dem Latentbildträger 1 an dem Entwicklungsbereich 17 transportiert wird, wird durch ein Entwicklungsvorspannungsmittel 14 ein elektrisches Entwicklungsfeld in dem Bereich 17 erzeugt, und der Toner 8 haftet durch das elektrische Entwicklungsfeld an dem Latentbildträger 1, und ein elektrostatisches Latentbild, das auf dem Bildträger 1 gebildet ist, wird mit dem Toner entwickelt. Des weiteren wird das entwickelte Latentbild durch die Verwendung einer Übertragungsvorrichtung 15 auf ein Aufzeichnungsmedium 16 übertragen, und der Toner, der an dem Aufzeichnungsmedium (z. B. Papier) haftet, wird durch Wärme und Druck an dem Medium fixiert, um ein permanentes Bild auf dem Aufzeichnungsmedium zu erhalten. Der Druck für den Druckkontakt des Entwicklungselements 9 auf dem Latentbildträger 1 zur Aufrechterhaltung eines stabilen Entwicklungszustandes kann gleichmäßig bei einer Kraft von etwa 9,8 N (1 kgf) ausgeübt werden.
Bei der kontinuierlichen Bildung von 600 DPI Zeilenlatentbildern und Zeichenlatentbildern und Volllatentbildern auf 10000 Seiten unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung von Fig. 2, wobei das elektrostatische Latentbild auf dem Latentbildträger 1 ein elektrisches Potential V&sub1; = -50 V im Bildbereich und ein elektrisches Potential V&sub2; = -450 V im bildfreien Bereich hatte und die Entwicklungsvorspannung Vb = -250 V war, und wobei das kleinste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht 12 etwa 80 um betrug, war es möglich, stabil 600 DPI Zeilenbilder ohne Zeilenbreitlauf zu bilden. Ebenso wiesen die Bilder keine Schleierbildung oder Schatten in den Bildendabschnitten auf, es gab keinen überschüssigen Toner in gegenüberliegenden Bildendbereichen, und es konnten Vollbilder hoher Dichte mit OD-Werten von mindestens 1,4 stabil hergestellt werden. Des weiteren war es möglich, die Abfalltonermenge deutlich zu senken, die bei dem Entwicklungsverfahren zurückblieb, ohne entsprechende Schleierbildung auf dem Aufzeichnungsmedium, da es zu keiner Schleierbildung in Bezug auf das auf dem Latentbildträger 1 entwickelte Bild kam.
Fig. 3 ist ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung, die ein anderes Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Elemente in Fig. 3, die mit entsprechenden Elementen in Fig. 1 identisch sind, weisen dasselbe Bezugszeichen auf, so dass deren Beschreibung ebenso für die Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 3 gilt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, enthält eine Entwicklungsvorrichtung 31 ein Entwicklungselement 9 für den drehenden Transport einer dünnen Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners 8 zu einem Bildträger 1 für die Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes. Die Entwicklungswalze 9 hält den magnetischen Toner 8 durch den magnetischen Streufluss, der durch eine Magnetfeldbildungs schicht 12 gebildet wird, an ihrer Oberfläche. Die Tonerschicht 8 an der Oberfläche der Entwicklungswalze 9 wird durch ein elastisches Klingenelement 32, das aus einer dünnen Lage eines nichtmagnetischen oder magnetischen Metalls oder Harzes gebildet ist und mit der Entwicklungswalze 9 in Druckkontakt steht, zu einer dünnen, gleichmäßigen Schicht geformt. Das Klingenelement 32 hängt an einem Federmittel, um eine Kraft gegen die Oberfläche des Entwicklungselements 9 auszuüben. Die Entwicklungswalze 9 ist in Bezug auf den Träger 1 so angeordnet, dass ein räumlicher Spalt im Entwicklungsbereich 17 entsteht, wobei der Spalt eine Breite aufweist, die größer als die Dicke des Toners 8 ist, der auf dem Entwicklungselement 9 gebildet ist. Wenn der Toner 8 zu der Position des Entwicklungsbereichs 17 transportiert wird, wo der Latentbildträger 1 und das Entwicklungselement 9 nahe beieinander liegen, entsteht durch das Entwicklungsvorspannungsmittel 14 ein elektrisches Entwicklungsfeld in dem Bereich 17 und der Toner 8 haftet durch das elektrische Entwicklungsfeld an dem Latentbildträger 1, und ein elektrostatisches Latentbild, das auf dem Bildträger 1 gebildet ist, wird mit dem Toner entwickelt.
Wenn die Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 3 zur kontinuierlichen Bildung von 600 DPI Zeilenlatentbildern und Zeichenlatentbildern und Volllatentbildern auf 10000 Seiten verwendet wurde, war es möglich, 300 DPI-Zeilenbilder stabil ohne Zeilenausbreitung oder -breitlauf von Zeilenbildern zu bilden, es gab keine Schatten oder Schleierbildung an den Bildendbereichen, und die Vollbilder wurden bei hohen Dichten mit OD-Werten von mindestens 1,4 stabil gebildet. Des weiteren war es möglich, die Abfalltonermenge, die aus dem Entwicklungsverfahren zurückblieb, deutlich zu senken, ohne entsprechende Schleierbildung auf dem Aufzeichnungsmedium, da in Bezug auf den Latentbildträger 1 keine Schleiereffekte erzeugt wurden.
In den Fig. 1-3 kann die elastische Schicht 11 aus Materialien, wie Naturgummi, Silikongummi, Urethangummi, Butadiengummi, Chloroprengummi und NBR, gebildet sein. Die stoffliche Form der elastischen Schicht 11 kann Gummi, Schaum oder Schwamm sein. Während die Schichtdicke der elastischen Schicht 11 abhängig von dem verwendeten Entwicklungsverfahren und dem Verfahren, das zur Regulierung der Menge an transportiertem Toner an seiner Oberfläche verwendet wird, unterschiedlich ist, ist ihre Dicke vorzugsweise mindestens 500 um, so dass eine ausreichende elastische Verschiebung erreicht werden kann.
Die Magnetfeldbildungsschicht 12 kann an der Oberfläche der Schicht 11 durch Auftragen eines magnetischen Anstrichs an ihrer Oberfläche gebildet werden. Der magnetische Anstrich kann durch Verteilen magnetischer Pulver, die als magnetische Aufzeichnungsmaterialien oder magnetische Materialien bekannt sind, in einer Binderlösung gemeinsam mit verschiedenen Zusatzstoffe gebildet werden. Insbesondere enthalten solche Materialien vorzugsweise wenigstens eines von Fe, Ni, Co, Mn und Cr, z. B. γ-Fe&sub2;O&sub3;, Ba-Fe, Ni-Co, Co-Cr und Mn- Al. Die Dicke des Films 12 sollte günstigenfalls unter 100 um liegen, so dass das Auftreten einer ungleichmäßigen Tonerdichte verringert werden kann, wodurch eine gleichmäßige, dünne Tonerschicht erhalten werden kann, deren kleinste magnetische Gegensteigung nicht mehr als 100 um beträgt, während Schwankungen in der Tonermenge, die auf dem Entwicklungselement 9 wegen der magnetischen Bürstenbildung transportiert werden, unterdrückt werden. Wenn die Dicke der Schicht 12 nicht mehr als 100 um beträgt, insbesondere etwa 10 um, und wenn die kleinste magnetische Gegensteigung nicht mehr als 500 um, vorzugsweise etwa 100 um beträgt, ob nun die angelegte Magnetisierung horizontal oder vertikal ist, können insbesondere kleine Steigungsschwankungen in der Tonermenge, die auf dem Entwicklungselement 9 transportiert wird, unterdrückt werden, während gleichzeitig eine gleichmäßig dünne Schicht des Toners 8 bereitgestellt wird, wodurch das Auftreten ungleichmäßiger Bilddichten verringert wird.
Wenn das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit, Vd, des Entwicklungselements 9 und der Umfangsgeschwindigkeit, Vp, des Latentbildträgers 1 gleich 1 ≤ Vd/Vp ist, ist es möglich, dem Latentbildträger 1 eine ausreichende Tonermenge zur Bildung eines Bildes hoher Dichte zuzuführen. Auch wenn Vd/VP ≤ 5, können Fehleranordnungen beseitigt werden, die in Bildern durch Unterschiede in den relativen Geschwindigkeiten des Latentbildträgers 1 und des zugeführten Toners 8 entstehen, der auf der Walze 9 transportiert wird. Das Ergebnis ist, dass Schatten verringert sind, die durch das Anhaften von Toner an den Endbereichen von Zeichen und feinen Linienbereichen des Bildes verursacht werden. Des weiteren wird es möglich, Toner 8 durch die magnetische Kraft an dem Entwicklungselement 9 zu halten, selbst wenn ziemlich große und überschüssige Mengen an Toner 8 dem Latentbildträger 1 auf dem Entwicklungselement 9 zugeführt werden. Schließlich werden Bilder mit hohen Flächenabstufungen mit geringer Schleierbildung an den bildfreien Abschnitten entwickelt.
Der Toner 8, der in dieser Erfindung verwendet wird, kann jeder bekannte magnetische Einzelkomponententoner entweder vom Harztyp oder Wachstyp sein. Die Zusammensetzung des Entwicklers, der in der Technik allgemein bekannt ist, erfolgt durch Zugabe magnetischer Pulver oder Farbstoffe oder externer Zusatzstoffe oder anderer Zusatzstoffe zu einem Harz, und kann zum Beispiel durch das Pulverisierungsverfahren oder das Polymerisierungsverfahren erfolgen.
Es sollte festgehalten werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in den Fig. 1-3 dargestellten Konstruktionen beschränkt ist. Auch wenn die Pfeile in den Fig. 1-3 die Drehrichtung der entsprechenden Elemente angeben, ist die Erfindung nicht auf diese besondere Kombi nation von Drehrichtungen beschränkt. Des weiteren kann das verwendete Entwicklungsverfahren natürlich sowohl eine normale Entwicklung als auch eine Umkehrentwicklung sein.
Die Fig. 4-9 zeigen besondere Schichtkonstruktionen für das Entwicklungselement 9.
Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtkonstruktion der Entwicklungswalze oder des Entwicklungselements 9 in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine elastische oder elastomere Schicht 42, die vorwiegend ein elastisches Harz umfasst, auf einem Basiselement 41 gebildet ist, das eine Welle sein kann. Eine Magnetfeldbildungsschicht 43 wird dann auf der elastischen Schicht 42 zur Vollendung der Entwicklungselementkonstruktion gebildet. Die Magnetfeldbildungsschicht 43 wird in die horizontale Richtung magnetisiert, so dass die magnetisches Gegensteigung nicht als mehr 100 um beträgt, wodurch eine kleine Tonerkette aus dem Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 43 gebildet wird, wodurch eine dünne und stabile Tonerschicht entsteht, wie in Fig. 4A dargestellt ist. Ebenso können durch Verteilen eines leitenden Materials, wie Kohleschwarz, in elastischem Harz bei der Bildung der elastischen Schicht 42 Bilder hoher Auflösung durch Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die elastische Schicht 42 erhalten werden, so dass auch der Entwicklungselektrodeneffekt verstärkt wird.
Des weiteren kann, wie in Fig. 4B dargestellt, durch Magnetisieren einer Magnetfeldbildungsschicht 45 in die vertikale Richtung die magnetische Gegensteigung annähernd den Partikeldurchmesser des Toners 8 erreichen, zum Beispiel etwa 10 um. Ebenso ist es möglich, eine einfache, dünne und gleichmäßige Schicht des Toners 8 zu erreichen, da ein starkes Magnetfeld an der Oberfläche der Magnetfeldbildungsschicht 45 erhalten wird. Es ist daher möglich, den Magnetpulvergehalt des Toners 8 zu senken und die Flexibi lität der Tonerherstellungsspezifikationen zu vergrößern und dessen Herstellung zu erleichtern.
In dem Beispiel des Entwicklungselements 9 in Fig. 4B wird durch die Bildung des weichen magnetischen Materials an der Rückseite der Magnetfeldbildungsschicht 45 zur Schaffung eines magnetischen Weges das Erreichen eines stärkeren Magnetfeldes an der Oberfläche der Magnetfeldbildungsschicht 45 möglich.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels des Entwicklungselements 9, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine elastische Schicht 52 umfasst geschäumtes Harz, das auf dem Basiselement 51, wie einer Welle, gebildet ist. Eine leitende Schicht 53 ist auf der elastischen Schicht 52 gebildet und eine Magnetfeldbildungsschicht 54 ist auf der leitenden Schicht 53 gebildet, um die Konstruktion des Entwicklungselements 9 zu vollenden. Durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht 54 in die horizontale Richtung, so dass die magnetische Gegensteigung nicht mehr als 100 um beträgt, wird eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 54 gebildet, wie in Fig. 5 dargestellt, was zu einer dünnen und gleichmäßigen Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungswalzenelements 9 führt. Folglich ist es möglich, ein Bild hoher Auflösung durch Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 53 zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts erhalten. Das Material der leitenden Schicht 53 kann ein Material sein, das ein leitendes Metall, wie Al oder Ni, enthält, und kann zusätzlich ein leitendes Material, wie Kohleschwarz, sein. Ebenso ist es möglich, die leitende Schicht 53 durch ein Klebeverfahren zu bilden oder sie kann durch Auftragen oder Plattieren des Materials auf das Basiselement 51 gebildet werden. Obwohl die Pfeile in Fig. 5 die Richtung der Magnetisierung in die horizontale Ebene zeigen, kann die Magnetfeldbildungsschicht 54 auch als vertikal magnetisierter Film gebildet werden.
Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels eines Entwicklungselements 9, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine elastische Schicht 62 umfasst ein Schwammharzmaterial und ist auf einer Basis 61, wie einer Welle, gebildet. Eine Magnetfeldbildungsschicht 63 ist auf der elastischen Schicht 62 gebildet, auf die eine leitende Schicht 64 folgt, die auf der Magnetfeldbildungsschicht 63 gebildet ist, um die Struktur des Entwicklungselements 9 zu vollenden. Durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht 63 in die horizontale Richtung mit einer geringen magnetischen Gegensteigung von nicht mehr als 100 um wird eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 63 gebildet, wie in Fig. 6 dargestellt, was zu einer dünnen und gleichmäßigen Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungswalzenelements 9 führt. Daher ist es möglich, ein Bild hoher Auflösung durch Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 64 zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts erhalten. Wenn die leitende Schicht 64 aus einem Metallfilm gebildet ist, der entweder Ni oder Cr enthält, dient die leitende Schicht 64 als Schutzfilm für die Magnetfeldbildungsschicht 63, wodurch die Langlebigkeit des Entwicklungselements 9 erhöht wird. Obwohl die Pfeile in Fig. 6 die Richtung der Magnetisierung in die horizontale Ebene angeben, kann die Magnetfeldbildungsschicht 63 auch als vertikal magnetisierter Film hergestellt werden.
In Bezug auf einen weiteren Aspekt des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels kann die elastische Schicht 62 ein geeignetes elastisches Harzmaterial als primäre Komponente umfassen, die auf dem Basiselement 61 gebildet ist. Die Oberflächenrauheit oder -textur der leitenden Schicht 64, die sich mit dem Toner 8 auf dem Entwicklungselement in Oberflächenkontakt befindet, ist so angepasst, dass sie ausreichend kleiner als das kleinste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht 63 ist, was zum Beispiel etwa 80 um sein kann, so dass die dünne Tonerschicht 8 aufgrund der Oberflächenrauheit des Entwicklungselements 9 nicht ungleichmäßig wird. Die Oberflächenrauheit liegt unter dem mittleren Partikeldurchmesser des Toners, der etwa 10 um beträgt, und ist vorzugsweise in der Größenordnung von 1/2 des mittleren Partikeldurchmessers, um ein Anhaften des Toners 8 an der leitenden Schicht 64 zu verhindern. Die Kontaktfläche zwischen dem Toner 8 und der leitenden Schicht 64 wird ausreichend aufrechterhalten, um eine Zunahme in der Reibungsladbarkeit des Toners 8 zu erreichen, wodurch der Toner stabiler an der Oberfläche des Entwicklungselements gehalten wird. Durch eine solche Schichtkonstruktion der Entwicklungswalze 9 ist es möglich, eine Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 64 anzulegen, um den Entwicklungselektrodeneffekt zu verstärken, was zu Bildern mit höherer Auflösung führt.
In Bezug auf einen weiteren Aspekt des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels, wenn dieses bei der Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 2 angewendet wird, wo eine dünne Tonerschicht 8 gleichmäßig auf der Oberfläche des Entwicklungselements 9 gebildet ist, wobei das kleinste magnetische Gegensteigung des Entwicklungselements nicht mehr als 500 um beträgt, z. B. in Fig. 6 mit etwa 80 um dargestellt ist, ist es möglich, die Reproduzierbarkeit einzelner Punkte und die Reproduzierbarkeit einzelner Linien zu erhöhen, die sich aus dem Transport von Ungleichmäßigkeiten in dem Toner 8 ergeben. Dadurch sind ungleichmäßige Tonerdichten für das menschliche Auge nahezu nicht erkennbar. Wenn jedoch das kleinste magnetische Gegensteigung mehr als 500 um beträgt, zum Beispiel 1000 um, sind ungleichmäßige Dichten in den Vollbildbereichen deutlich für das menschliche Auge erkennbar und daher ist eine Wiedergabe von Bildfarbtönen schwierig, da die Anzahl von Flächenabstufungen in einer Zeichenmatrix von 4 vertikalen Punkten und 4 horizontalen Punkten nur acht verschiedene Farbtöne oder weniger beträgt. Wenn eine Schichtkonstruktion, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet wird, ist es möglich, Vollbilder hoher Dichte mit OD-Werten über 1,4, und Zeilenbilder hoher Auflösung mit 600 DPI über dem gesamten Bereich von 1 ≤ Vd/Vp ≤ 5 zu bilden.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels eines Entwicklungselements 9, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine elastische Schicht 72, die ein elastisches Harz umfasst, ist auf einem Basiselement 71, wie einer Welle gebildet. Eine Magnetfeldbildungsschicht 73 ist auf der elastischen Schicht 72 gebildet, und eine Isolierschicht 74 ist auf der Magnetfeldbildungsschicht 73 zur Vollendung der Konstruktion des Entwicklungselements 9 gebildet. Auf dieselbe Weise, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurde, ist eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Isolierschicht 74 gebildet, wie in Fig. 7 dargestellt, wodurch eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungswalzenelements 9 erhalten wird. Durch Bereitstellen der Isolierschicht 74 an einer Position an dem äußere Umfang des Elements 9, die mit dem Toner 8 in Kontakt steht, wird es möglich, die Ladungspolarität und die Ladungsgröße an dem Toner 8 zu kontrollieren, indem die isolierenden Materialien triboelektrisch gewählt werden. Ebenso wird durch die Verwendung eines Harzes mit erhöhter Reibungsbeständigkeit, wie zum Beispiel Fluorharz, möglich, eine Schutzschicht auf der Magnetfeldbildungsschicht 73 bereitzustellen. Obwohl die Pfeile in Fig. 7 die Richtung der Magnetisierung in der horizontalen Ebene anzeigen, kann die Magnetfeldbildungsschicht 73 auch als vertikal magnetisierter Film hergestellt werden.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels eines Entwicklungselements 9, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine elastische Schicht 82, die ein elastisches Harz umfasst, ist auf einem Basiselement 81, wie einer Welle gebildet. Eine Magnetfeldbildungsschicht 83 ist auf der elastischen Schicht 82 gebildet, eine leitende Schicht 84 ist auf der Magnetfeldbildungsschicht 83 gebildet, und eine Isolierschicht 85 ist zur Vollendung der Konstruktion des Entwicklungselements 9 auf der leitenden Schicht 84 gebildet. Auf dieselbe Weise, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurde, ist eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 83 gebildet, wie in Fig. 8 dargestellt, wodurch eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungswalzenelements 9 erhalten wird. Wenn die Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 84 angelegt wird und der Entwicklungselektrodeneffekt verstärkt wird, ist es möglich, ein Bild hoher Auflösung zu erhalten. Durch Bereitstellung der Isolierschicht 85 an der Kontaktposition mit dem Toner 8 wird es möglich, die Ladungspolarität und die Ladungsgröße des Toners 8 zu kontrollieren, indem die isolierenden Materialien triboelektrisch gewählt werden. Ebenso wird durch die Verwendung eines Harzes mit erhöhter Reibungsbeständigkeit, wie zum Beispiel Fluorharz, in der Isolierschicht 85 möglich, eine Schutzschicht für die Magnetfeldbildungsschicht 83 bereitzustellen und einen stabilen Elektrodenentwicklungseffekt aufrechtzuerhalten. Obwohl die Pfeile in Fig. 8 die Richtung der Magnetisierung in der horizontalen Ebene anzeigen, kann die Magnetfeldbildungsschicht 83 auch als vertikal magnetisierter Film hergestellt werden.
Fig. 9 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels eines Entwicklungselements 9, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine elastische Schicht 92 umfasst ein elastisches Harz und ist auf einem Basiselement 91, wie einer Welle, gebildet. Eine leitende Schicht 93 wird dann auf der elastischen Schicht 92 gebildet, eine Magnetfeldbildungsschicht 94 wird danach auf der leitenden Schicht 93 gebildet, und eine Isolierschicht 95 ist zur Vollendung der Konstruktion des Entwicklungselements 9 auf der Magnetfeldbildungsschicht 94 gebildet. Auf dieselbe Weise, wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben wurde, ist eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 94 gebildet, wie in Fig. 9 dargestellt, wodurch eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungswalzenelements 9 erhalten wird. Durch das Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 93 zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts ist es folglich möglich, ein Bild hoher Auflösung zu erhalten. Durch Bereitstellung einer Isolierschicht 95, die sich an einer Kontaktposition mit dem Toner 8 befindet, wird es auch möglich, die Ladungspolarität und die Ladungsgröße des Toners 8 zu kontrollieren, indem die isolierenden Materialien triboelektrisch gewählt werden. Ebenso wird durch die Verwendung eines Harzes mit erhöhter Reibungsbeständigkeit, wie zum Beispiel Fluorharz, in der Isolierschicht 95 möglich, eine Schutzschicht für die Magnetfeldbildungsschicht 94 bereitzustellen und einen stabilen Entwicklungselektrodeneffekt aufrechtzuerhalten. Obwohl die Pfeile in Fig. 9 die Richtung der Magnetisierung in der horizontalen Ebene anzeigen, kann die Magnetfeldbildungsschicht 94 auch als vertikal magnetisierter Film hergestellt werden.
Durch Magnetisieren der Magnetfeldbildungsschicht 94 in die horizontale Richtung, so dass die magnetische Gegensteigung weniger als 100 um beträgt, wird eine kleine Tonerkette aus magnetischem Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 94 gebildet und eine dünne und stabile Tonerschicht erhalten. Ebenso ist durch Magnetisieren der Magnetfeldbildungsschicht 94 in die vertikale Richtung (nicht dargestellt) möglich, der magnetischen Gegensteigung bis zu etwa dem Partikeldurchmesser des Toners, z. B. etwa 10 um, hohe Dichte zu verleihen, so dass es möglich wird, gleichmäßig eine oder zwei dünne Schichten aus Toner zu bilden. Der Magnetpulvergehalt des magnetischen Toners 8 wird gesenkt, da ein starkes Magnetfeld auf der Oberfläche der Magnetfeldbildungsschicht 94 erhalten wird, wodurch es möglich wird, Toner mit weiteren Parametern herzustellen, während seine Haftfähigkeit an dem Entwicklungselement 9 verbessert wird.
Während verschiedene Beispiele der Entwicklungselementschichtkonstruktion zuvor beschrieben wurden, muss die Konstruktion des Entwicklungselements 9 in der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zumindest eine elastische Schicht 11 und eine Magnetfeldbildungsschicht 12 aufweisen. Ebenso ist die Magnetfeldbildungsschicht 12 leitend oder es ist eine zusätzliche leitende Schicht, wie die Schichten 53, 64, 84 oder 93, in Kombination mit der elastischen Schicht 11 und der Magnetfeldbildungsschicht 12 vorgesehen, die nicht unbedingt leitend ist. Des weiteren sollte das Basiselement 10 der gesamten Walzenkonstruktion Stützfestigkeit verleihen. Eine Isolierschicht, wie die Schichten 74, 85 oder 95, erhöhen die Ladbarkeit des Toners 8.
Es ist möglich, die Haltbarkeit und Langlebigkeit des Entwicklungselements 9 durch die Verwendung einer Schutzschicht zu erhöhen, die eine leitende Schicht oder eine Isolierschicht sein kann. Die Verformbarkeit des Entwicklungselements 9 kann durch Bildung eines Laminatelements mit einer oder mehreren Zwischenschichten erhöht werden. Es ist auch möglich, die Funktionen der Mehrzahl von Schichten, die das Entwicklungselement 9 umfasst, in einer einzigen Schicht zu vereinen und, falls notwendig, Zwischenschichten zwischen den Schichten, die das Entwicklungselement 9 umfasst, zur Verstärkung der Adhäsion von nebeneinander gebildeten Schichten des Elements 9 zu verwenden. Es ist auch möglich, schwebende Elektroden in einer oder mehreren Schichten zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts anzuordnen.
Der magnetisierte Zustand der Magnetfeldbildungsschichten 43, 45, 54, 63, 73, 83 oder 94 kann jeder von verschiedenen magnetisierten Zuständen sein, wie eine Linienmagnetisierung, Gittermagnetisierung oder Spiralmagnetisierung. Die Magnetisierung muss nicht direkt an dem Entwicklungselement 9 durchgeführt werden, sondern kann vielmehr zweckdienlich bei einer vorgeformten Magnetfeldbildungsschicht bereitgestellt werden, bevor diese als Element in die Entwicklungselementkonstruktion eingefügt wird.
Die Fig. 10-12 sind Diagramme, welche die magnetischen Zustände der Magnetfeldbildungsschichten in den beispielhaften Entwicklungselementen 9 dieser Erfindung, die in den Fig. 4-9 dargestellt sind, zeigen.
Fig. 10 ist ein allgemeines Diagramm des magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht 101, wobei die Magnetfeldbildungsschicht 101 in Gitterform magnetisiert ist, so dass N-Pole und S-Pole abwechselnd erscheinen. Bei einer Magnetisierung in horizontaler Richtung, so dass die kleinste magnetische Gegensteigung 50 um bis 100 um ist, wird eine magnetische Flussdichte von mehr als 0,5 T (500 Gauß) für die Magnetfeldbildungsschicht 101 erreicht, wodurch für eine stabile Toneradhäsion an das Entwicklungselement 9 gesorgt ist. Auch bei einer Magnetisierung in die vertikale Richtung ist es möglich, eine Magnetisierung mit engerer Steigung und höherer magnetischer Flussdichte zu erreichen. Des weiteren ist der magnetisierte Zustand nicht auf bestimmte Gitterformen beschränkt, da es möglich ist, eine dünne, stabile Tonerschicht selbst dann zu bilden, wenn eine Magnetisierung in einem geneigten Gitter vorliegt oder die Magnetisierung nur einen Teil des Gitters betrifft.
Fig. 11 ist ein allgemeines Diagramm des magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht in einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Magnetfeld 102 so magnetisiert ist, dass N-Pole und S-Pole abwechselnd in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung des Entwicklungselements 9 erscheinen. Bei einer Magnetisierung in die horizontale Richtung, so dass die kleinste magnetische Gegensteigung 50 um bis 100 um ist, wird eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,5 T (500 Gauß) für die Magnetfeldbildungsschicht 102 erreicht, wodurch für eine stabile Adhäsion des Toners an das Entwicklungselement 9 gesorgt ist. Ein solcher Magnetisierungszustand erleichtert die Magnetisierung mit vergleichsmäßig weniger Magnetisierungspolen. Auch bei einer Magnetisierung in die vertikale Richtung ist es möglich, eine Magnetisierung bei einer engeren Steigung mit einer daraus resultierenden höheren magnetischen Flussdichte zu erhalten.
Fig. 12 ist ein allgemeines Diagramm des magnetisierten Zustandes einer Magnetfeldbildungsschicht in einem weiteren Beispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Magnetfeld 103 so magnetisiert ist, dass N-Pole und S-Pole abwechselnd in Spiralform entlang des Entwicklungselements 9 erscheinen. Bei einer Magnetisierung in die horizontale Richtung, so dass die kleinste magnetische Gegensteigung 50 um bis 100 um ist, wird eine magnetische Flussdichte von mindestens 0,5 T (500 Gauß) für die Magnetfeldbildungsschicht 103 erreicht, wodurch für eine stabile Adhäsion des Toners an das Entwicklungselement 9 gesorgt ist. Ein solcher Magnetisierungszustand erleichtert die Magnetisierung mit vergleichsmäßig weniger Magnetisierungspolen. Auch bei einer Magnetisierung in die vertikale Richtung ist es möglich, eine Magnetisierung bei einer engeren Steigung mit einer daraus resultierenden höheren magnetischen Flussdichte zu erhalten.
Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Magnetisierungszuständen ist es möglich, Verfahren zur Magnetisierung in Zuständen bereitzustellen, in welchen die magnetische Gegenrichtung nahezu willkürlich ist, oder Verfahren zur Magnetisierung, die Formen von magnetischen Polen bereitstellen, die den Formen kreisförmiger Magnetjoche entsprechen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch imstande, stabile dünne Filme des Toners 8 auf dem Entwicklungselement 9 durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht zu bilden, so dass das kleinste magnetische Gegensteigung ausreichend klein ist, insbesondere für Beispiele von nicht mehr als 100 um, ohne von einem bestimmten Magnetisierungszustand abhängig zu sein.
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung von Schwankungen in der Menge des Entwicklungstoners, wenn die Gummi-ASTM-D- Härte der elastischen Schicht des Entwicklungselements in Bezug auf die Bilderzeugungsvorrichtung, die in Fig. 2 offenbart ist, unter Verwendung eines Entwicklungselement 9 geändert wird, das zumindestens eine elastische Schicht 11 und eine magnetische Schicht 12 umfasst. Wie in Fig. 13 dargestellt, nimmt die Menge an Entwicklungstoner 104, welche die Vollbildbereiche des entwickelten Bildes darstellt, mit steigender Gummihärte ab. Wenn die Gummihärte 70 Grad erreicht, ist die Menge an Entwicklungstoner unter der Linie 106, wo ein OD-Wert von 1,4 aufrechterhalten wird. Andererseits steigt die Menge an Entwicklungstoner 108, welche die Menge an schleierbildendem Toner in den bildfreien Bereichen des entwickelten Bildes darstellt, allmählich mit zunehmender Gummihärte. Wenn die Gummihärte etwa 70 Grad erreicht, erreicht die Tonerentwicklung in bildfreien Bereichen ein Ausmaß, dass diese Art von Verunreinigung für das menschliche Auge klar erkennbar ist. Obwohl die Ursachen für dieses Phänomen nicht klar sind, wird angenommen, dass in Bereichen, wo die Gummihärte gering ist, der Toner ausreichend geladen ist, während gleichzeitig eine ausreichende Tonermenge transportiert wird, und in Bereichen, wo die Gummihärte hoch ist, der Toner unzureichend geladen ist und die Rückhaltekraft des Entwicklungselements für einen effizienten Tonertransport unzureichend ist. Indem die magnetische Tonerentwicklung mit einem Entwicklungselement 9 durchgeführt wird, das mindestens eine dünne Magnetfeldbildungsschicht und eine elastische Schicht mit einer Gummihärte unter 70 Grad hat, ist es folglich möglich, eine ausreichende Bildkonzentration aufrechtzuerhalten und Bilder mit hoher Auflösung ohne Schleierbildung in den bildfreien Bereichen des entwickelten Bildes zu liefern.
Fig. 14 ist eine graphische Darstellung der Menge an Entwicklungstoner in den Bildbereichen 110 und den bildfreien Bereichen 112 in einem Beispiel einer Umkehrentwicklung, wobei die Entwicklungsvorspannungsbedingungen unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung geändert werden, wobei eine Entwicklungselementkonstruktion wie in Fig. 9 dargestellt verwendet wird. Die horizontale Achse ist das Spannungsverhältnis Vb/(V&sub1; + V&sub2;), und die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner, die auf dem Latentbildträger 1 gebildet ist, in Bildbereichen 110 und bildfreien Bereichen 112 dar. Bildbereich-Entwicklungstoner 110 steigt mit der Entwicklungsvorspannung entsprechend der Tonerentwicklungskraft und wird schließlich gesättigt. Der bildfreie Bereich 112 hat eine geringere Menge an Entwicklungstoner durch die magnetische Rückhaltekraft und die Coulomb-Kraft, die eine Entwicklung verhindert, im Bereich von 1,0 > Vb/(V&sub1; + V&sub2;) > 0,5, was nach wie vor eine zulässige Menge zum Erreichen einer hohen Bildauflösung ist. Wenn daher bei der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Vb in dem Bereich eingestellt ist, in dem die Entwicklungsvorspannung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
ist, können Bilder guter Qualität ohne Schleierbildung erhalten werden.
Daher entsteht durch die Entwicklung eines elektrostatischen Latentbildes mit einem Entwicklungselement, das mindestens eine elastische Schicht und eine Magnetfeldbildungsschicht enthält, wie in dieser Erfindung beschrieben ist, während die Entwicklungsvorspannung so eingestellt ist, dass sie die Gleichung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
erfüllt, der Effekt, dass die Menge an transportiertem Toner stabilisiert werden kann und Bilder stabil mit wenigen Ungleichmäßigkeiten in Bilddichte und mit geringer Schleierbildung gebildet werden können. Des weiteren können durch derartige Einstellung von Vb, dass die Gleichung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
kontinuierlich erfüllt ist, geringere Schwankungen in Entwicklungseigenschaften garantiert werden, die durch Schwankungen in V&sub1; und V&sub2; im Laufe der Zeit, und insbesondere durch Temperaturschwankungen im Laufe der Zeit verursacht werden, wodurch eine Entwicklungsvorrichtung mit deutlich höherer Zuverlässigkeit erhalten wird.
Des weiteren weist die walzenartige Entwicklungsvorrichtung eine einfache Konstruktion auf mit einer vergleichsmäßig geringeren Größe und bei geringeren Herstellungskosten. Da ein Magnetfeld geringer Steigung gebildet wird und der Toner gleichmäßig an dem Entwicklungselement mit ausreichender Feldstärke gehalten wird, wird insbesondere ein großer Bereich der Entwicklungsvorspannung erhalten, wodurch das Auftreten einer Schleierbildung in bildfreien Bereichen aufgrund eines Tonerkontaktes mit dem Latentbildträger 1 in den bildfreien Bereichen verhindert wird. Dadurch ist es möglich, eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Merkmale dieser Erfindung nutzt, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung entweder vom Kontaktentwicklungstyp oder vom Druckkontaktentwicklungstyp ist. Auch wenn der Druckkontakttyp der Entwicklungsvorrichtung verwendet wird, ist es möglich, den Entwicklungselektrodeneffekt auf sein maximales Maß zu bringen, wodurch Bilder höchster Auflösung und Qualität erhalten werden.
Die Fig. 15 und 16 sind mit Fig. 1 bzw. 2 identisch und daher sind dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und folglich gilt die Beschreibung von Fig. 1 und 2 ebenso für die Entwicklungsvorrichtung von Fig. 15 und 16, außer dass das elektrische Entwicklungsfeld, das zwischen dem Entwicklungselement 9 und dem Latentbildträger 1 durch den elektrischen Potentialunterschied des Latentbildträgers 1 und des Gleichstrom-Entwicklungsvorspannungsmittels 14 gebildet ist, durch die Kombination eines Gleichstrom-Entwicklungsvorspannungsmittels 14A und eines Wechselstrom-Entwicklungsvorspannungsmittels 14B erreicht wird, um das elektrostatische Latentbild auf dem Träger 1 zu bilden.
Fig. 17 ist eine graphische Darstellung, welche die Menge von Entwicklungstoner in Bildbereichen eines entwickelten Bildes auf dem Latentbildträger 1 zeigt, wenn die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Verbindung mit der Entwicklungsvorrichtung dieser Erfindung geändert werden, insbesondere mit der Vorrichtung, die in Fig. 2 dargestellt ist, und dem Entwicklungselement 9, das in Fig. 9 dargestellt ist. Die horizontale Achse ist das elektrische KontrastPotential V, welches die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Bildbereichs und dem elektrischen Potential des Entwicklungselements 9 ist, das auf die Gleichstrom-Entwicklungsvorspannung fixiert ist. Die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner, D, des Bildes dar, das auf dem Latentbildträger 1 gebildet ist. Somit sind die Kurven 114 und 116 in Fig. 17 die erhaltenen V-D-Eigenschaften des entwickelten Bildes. Fig. 17 zeigt die Parameter für die Maximum- und Minimumdifferenz, Vpp, der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung, d. h., Vpp = 300 V (Kurve 114) und Vpp = 600 V (Kurve 116), und zeigt, dass die Steigung der V-D-Eigenschaften zur Beschleunigung tendiert, wenn der Wert von Vpp größer wird. Folglich ist bevorzugt, dass Vpp ≥ 300 V für eine Entwicklungsvorrichtung, die für Anwendungen geeignet ist, in welchen eine Modulation notwendig ist, wie zum Beispiel im Falle von Kopierern. Ebenso hat die Bildelementeinheitsdichte zwei Werte, und in der Entwicklungsvorrichtung, wie jener, die in Laserdruckern verwendet wird, wo es am besten ist, dass diese beiden Werte breite Dichtestabilitätsbereiche haben, ist bevorzugt, dass diese Werte gleich 100 V < Vpp ≤ 600 V sind.
Fig. 18 ist eine graphische Darstellung, welche die Menge an Entwicklungstoner in Bildbereichen eines entwickelten Bildes auf dem Latentbildträger 1 in einem anderen Beispiel zeigt, wobei die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Verbindung mit der Entwicklungsvorrichtung jener Art geändert werden, die in Bezug auf Fig. 17 verwendet wird. Die horizontale Achse ist das elektrische KontrastPotential V, welches die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Bildbereichs und dem elektrischen Potential des Entwicklungselements 9 ist, das auf die Gleichstrom- Entwicklungsvorspannung fixiert ist. Die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner, D, des Bildes dar, das auf dem Latentbildträger 1 gebildet ist. Somit sind die Kurven 118 und 120 in Fig. 18 die erhaltenen V-D-Eigenschaften des entwickelten Bildes. Fig. 18 zeigt die Parameter für die Frequenz, f, d. h., f = 600 Hz (Kurve 118) und f = 1200 Hz (Kurve 120), die Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung, und zeigt, dass die Steigung der V-D-Eigenschaften zur Beschleunigung tendiert, wenn der Wert von f größer wird. Folglich ist bevorzugt, dass f ≤ 1200 Hz für die Entwicklungsvorrichtung, die für Anwendungen geeignet ist, in welchen eine Modulation notwendig ist, wie zum Beispiel im Falle von Kopierern. Ebenso hat die Bildelementeinheitsdichte zwei Werte, und in der Entwicklungsvorrichtung, wie jener, die in Laserdruckern verwendet wird, wo es am besten ist, dass diese beiden Werte breite Dichtestabilitätsbereiche haben, ist bevorzugt, dass f ≥ 600 Hz.
Da die Kontaktentwicklung durch Zuführen einer dünnen Tonerschicht 8 zu dem Entwicklungsbereich 17 ausgeführt wird, wird der Welchselstromfeld-Überlagerungseffekt erzielt, selbst wenn die Spannung der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung kleiner als jene ist, die für gewöhnlich in einer Entwicklungsvorrichtung nach dem Stand der Technik angelegt wird. Dadurch ist es möglich, eine kleinere, weniger teure Energiequelle für die Entwicklungsvorspannung bereitzustellen.
Fig. 19 ist ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung, in welcher ein weiteres Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Elemente in Fig. 19, die mit entsprechenden Elementen in Fig. 1 identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung allgemein ebenso bei der Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 19 anwendbar ist. Die Entwicklungsvorrichtung 7 ist jedoch mit einer anderen Art von Entwicklungswalze 9' versehen, die ein röhrenförmiges, geschlossenes Membranelement 11' enthält, das einen ID (Innendurchmesser) aufweist, der größer als der AD (Außendurchmesser) der Antriebswalze 10 ist. Eine Magnetfeldbildungsschicht 12 ist auf dem röhrenförmigen Membranelement 11' gebildet. Die Entwicklungswalze 9' umfasst die Antriebswalze 10, die mit einer Reibungsoberfläche 10A an ihrem äußeren Umfang versehen ist. Das röhrenförmige Membranelement 11' ist über der Walze 10 befestigt, wodurch eine Überlänge in Bezug auf den Außen umfang der Antriebswalze 10 bereitgestellt wird, wie in Fig. 19 dargestellt ist. Magnetischer Toner 8 wird mit der Oberfläche des Entwicklungselements 9' durch den magnetischen Streuverlust an dem äußeren Umfang der Magnetfeldbildungsschicht 12 gehalten, und wenn das Entwicklungselement 9' gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wird die Tonermenge 8, die auf die Oberflächenschicht 12 aufgebracht wird, durch das plattenförmige Klingenelement 13 reguliert, das entweder aus nichtmagnetischem oder magnetischem Metall oder Harz gebildet ist. Dadurch wird eine dünne Schicht Toner 8 auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 9' zu dem Entwicklungsbereich 17 transportiert. Wenn der Toner 8 zu dem Entwicklungsbereich 17 transportiert wird, wo der Latentbildträger 1 und das Entwicklungselement 9' sehr nahe beieinander sind, entsteht ein elektrisches Entwicklungsfeld durch den elektrischen Potentialunterschied des Latentbildträgers 1 und des Entwicklungsvorspannungsmittels 14, so dass der Toner an dem Latentbildträger 1 haftet, um das darauf befindliche Latentbild zu entwickeln. Des weiteren wird unter Verwendung der Übertragungsvorrichtung 15 das Bild auf das Aufzeichnungsmedium 16 übertragen und das übertragene Tonerbild wird danach auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert. Wenn die in Fig. 19 dargestellte Bilderzeugungsvorrichtung zur kontinuierlichen Bildung von 600 DPI Zeilenbildern und Zeichenbildern und Vollbildern auf 10000 Seiten Aufzeichnungsmedium verwendet wurde, wurden die 600 DPI-Zeilenbilder stabil ohne Zeilenausbreitung oder -breitlauf gebildet, konnten Vollbilder bei hohen Dichten mit OD- Werten über 1,4 stabil erzeugt werden, ohne Schatten oder Schleierbildung an den Bildrändern und ohne Schleierbildung auf dem Aufzeichnungsmedium und selbst auf dem Latentbildträger 1. Auch die Tonerabfallmenge war deutlich verringert.
Fig. 19A ist ein Seitenriss einer Bilderzeugungsvorrichtung, die ein anderes Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet. Elemente in Fig. 19A, die mit entsprechenden Elementen in Fig. 19 identisch sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung allgemein ebenso bei der Bilderzeugungsvorrichtung von Fig. 19A anwendbar ist. In Fig. 19A enthält die Entwicklungsvorrichtung 21 eine Entwicklungswalze 9' für den Transport von magnetischem Toner 8, der direkt an der Oberfläche des Entwicklungselements 9' durch den magnetischen Streuverlust gehalten wird, der um die Magnetfeldbildungsschicht 12 erzeugt wird. Eine dünne Schicht Toner 8 wird in der gewünschten Menge von der elastischen Klinge 22 aus einer dünnen, elastischen Lage dosiert, die aus nichtmagnetischem oder magnetischem Metall oder Harz gebildet sein kann. Die Entwicklungswalze 9' von Fig. 19A steht im Vergleich zu jener von Fig. 19 mit dem Latentbildträger 1 unter einem vorbestimmten Druck in Druckkontakt. Wenn Toner 8 auf dem Entwicklungselement 9' zu dem Entwicklungsbereich 17 und zu dem Punkt des Druckkontakts gegen den Latentbildträger 1 transportiert wird, wird der Toner 8 entsprechend dem elektrischen Entwicklungsfeld von dem elektrischen Potentialkontrast des Latentbildträgers 1 und des Entwicklungsvorspannungsmittels 14 geladen, so dass der Toner an dem Latentbildträger 1 haftet, um das darauf befindliche Latentbild zu entwickeln. Die Entwicklungswalze 9' kann mit einer Umfangsgeschwindigkeit, Vd, gedreht werden, und der Druck für den Druckkontakt des Entwicklungselements 9' gegen den Latentbildträger 1 kann eine Kraft von etwa 4,9 N (0,5 kgf) betragen, um einen stabilen Entwicklungszustand bereitzustellen. Das Klingenelement 22 ist nicht auf eine elastische Klinge beschränkt, sondern kann jedes bekannte Dosiermittel sein, das bei einer Entwicklungsvorrichtung verwendet wird, wie zum Beispiel eine Stahlklinge.
Bei der kontinuierlichen Bildung von 600 DPI Zeilenlatentbildern und Zeichenlatentbildern und Volllatentbildern über 10000 Seiten unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung von Fig. 19A, wobei das elektrostatische Latentbild auf dem Latentbildträger 1 ein elektrisches Potential V&sub1; = -50 V im Bildbereich und ein elektrisches Potential V&sub2; = -450 im bildfreien Bereich aufwies, und wobei die Entwicklungsvorspannung Vb = -250 V war, und das kleinste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht 12 etwa 80 um betrug, konnten 600 DPI-Zeilenbilder stabil ohne Zeilenbreitlauf gebildet werden. Ebenso enthielten die Bilder keine Schleierbildung oder Schatten an den Bildendbereichen, es gab keinen überschüssigen Toner in gegenüberliegenden Bildendbereichen, und es konnten Vollbilder hoher Dichte mit OD-Werten von wenigstens 1,4 stabil gebildet werden. Des weiteren war es möglich, die Tonerabfallmenge deutlich zu verringern, die aus dem Entwicklungsverfahren zurückblieb, ohne entsprechende Schleierbildung auf dem Aufzeichnungsmedium, da es keine Schleierbildung in Bezug auf den Latentbildträger 1 gab.
Mit Ausnahme der losen und getrennten Bereitstellung des Membranelements 11' auf der Antriebswalze 10 in den Ausführungsbeispielen der Entwicklungswalze 9' in Fig. 19 und 19A ist die Konstruktion des Entwicklungselements 9' ähnlich jener, die für das Entwicklungselement 9 in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, unterscheidet sich aber darin, dass das Membranelement 11' nicht an der Antriebswalze 10 befestigt ist.
In den Fig. 19 und 19A wird eine äußere Reibungsfläche 10A der Antriebswalze 10 durch die Verwendung eines Materials wie eines Naturgummis, Silikongummis, Urethangummis, Butadiengummis, Chloroprengummis, und NBR, um eine Metall- oder Harzwelle bereitgestellt. Die Antriebsdrehkraft wird durch die Reibungsfläche 10A auf das Membranelement 11' durch die Kraft und den Druck übertragen, der auf das Membranelement 11' gegen die Oberfläche der Antriebswalze 10 ausgeübt wird.
Das Membranelement 11' kann aus einer Metallfolie, wie Phosphorbronze, rostfreiem Stahl oder Nickel, oder einem Harzmembranmaterial, wie Nylon, Polyamid oder Polyethylenterephthalat, bestehen. Die Filmdicke des Membranelements 11' ist abhängig von dem Material, das zu dessen Konstruktion verwendet wird, unterschiedlich, aber seine Dicke sollte vorzugsweise im Bereich von 10 um bis 500 um liegen, um einen ausreichenden Druckkontakt mit dem Latentbildträger 1 zu erreichen. Des weiteren kann, wie im Falle der vorangehenden Ausführungsbeispiele, die Magnetfeldbildungsschicht 12 aus bekannten magnetischen Aufzeichnungsmaterialien oder magnetischen Materialien bestehen, wie magnetischen Materialien, die zumindest eines oder mehr von Fe, Ni, Co, Mn oder Cr, z. B. γ-Fe&sub2;O&sub3;, Ba-Fe, Ni-Co, Co-Cr und Mn-Al enthalten. Die Membrandicke sollte gering sein, d. h., nicht mehr als 100 um, vorzugsweise etwa 10 um, betragen, so dass ungleichmäßige Dichten durch Bildung einer gleichmäßigen dünnen Schicht aus Toner 8 verringert werden können, wobei die kleinste magnetische Gegensteigung nicht mehr als 500 um, vorzugsweise nicht mehr als 100 um beträgt. Dadurch ist es möglich, kleine Steigungsschwankungen in der Tonermenge 8, die auf dem Entwicklungselement 9' transportiert wird, aufgrund der gebildeten Magnetbürste zu unterdrücken, während gleichzeitig eine gleichmäßig dünne Tonerschicht bereitgestellt wird, die zu einer Verringerung der ungleichmäßigen Dichten führt. Da das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Umfangsgeschwindigkeit, Vd, des Entwicklungselements 9' und der Umfangsgeschwindigkeit, Vp, des Latentbildträgers 1
1 ≤ Vd/Vp
ist, wird insbesondere eine ausreichende Tonermenge dem Latentbildträger 1 zur Bildung von Bildern hoher Dichte zugeführt. Des weiteren ist bei
Vd/Vp ≤ 5
möglich, Fehlanordnungen in Bildern, die durch die relativen Geschwindigkeiten des Latentbildträgers 1 und des Entwicklungselements 9' entstehen, zu beseitigen und das Auftreten von Schatten zu verringern, die durch ein Anhaften von Toner an den Endbereichen von Zeichen oder feinen Linienbereichen des entwickelten Bildes verursacht werden. Da Toner auf dem Entwicklungselement 9' durch die Magnetkraft gehalten wird, werden Bilder großflächiger Abstufungen mit geringen Schatten in den bildfreien Bereichen selbst dann gebildet, wenn große Tonermengen zu dem Latentbildträger 1 geleitet werden.
In Bezug auf das kleinste magnetische Gegensteigung des Entwicklungselements 9' wird eine dünne Tonerschicht 8 gleichmäßig auf die Oberfläche des Entwicklungselements 9' bei einem Intervall von nicht mehr als 500 um, z. B. etwa 80 um, aufgetragen, um klare, enge Linien und einzelne Punkte in dem entwickelten Bild zu erzeugen, selbst wenn der kleinste Pixelabstand bei der optischen Belichtung des Latentbildes nicht mehr als 100 um beträgt. Bei so geringen Abständen ist es möglich, die Reproduzierbarkeit einzelner Punkte und die Reproduzierbarkeit feiner Linien zu verbessern, die durch transportierte Ungleichmäßigkeiten von Toner 8 verursacht werden, so dass ungleichmäßige Dichten für das menschliche Auge nahezu nicht erkennbar sind. Wenn jedoch das kleinste magnetische Gegensteigung mehr als 500 um beträgt, zum Beispiel 1000 um, sind ungleichmäßige Dichten in den Vollbildbereichen deutlich für das menschliche Auge erkennbar. Dann ist eine Wiedergabe von Bildfarbtönen schwierig, da die Anzahl von Flächenabstufungen in einer Zeichenmatrix von 4 vertikalen Punkten und 4 horizontalen Punkten nur acht verschiedene Farbtöne oder weniger beträgt.
Wie in Verbindung mit vorangehenden Ausführungsbeispielen angegeben wurde, kann der in dieser Erfindung verwendete Toner ein bekannter magnetischer Einzelkomponententoner entweder vom Harztyp oder vom Wachstyp sein. Die Zusammensetzung des Entwicklers, die allgemein bekannt ist, erfolgt durch Zugabe magnetischer Pulver oder Farbstoffe oder externer Zusatzstoffe oder anderer Zusatzstoffe zu einem Harz, und kann zum Beispiel durch das Pulverisierungsverfahren oder das Polymerisierungsverfahren erfolgen.
Des weiteren sind wie im Falle der Ausführungsbeispiele von Fig. 1 und 2 die in Fig. 19 und 19A dargestellten Ausführungsbeispiele nicht auf die besonderen dargestellten Konstruktionen beschränkt, so dass zum Beispiel die Drehrichtungen der entsprechenden Drehelemente umgekehrt sein können. Des weiteren kann der Träger 1 die Form eines Bandes anstelle einer Trommel aufweisen, und das verwendete Entwicklungsverfahren kann entweder von normalen Entwicklungstyp oder vom Umkehrentwicklungstyp sein.
Die Fig. 20-25 zeigen verschiedene Konstruktionen des Entwicklungselements 9', das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 20A ist eine Querschnittsansicht, welche die Schichtkonstruktion eines Beispiels einer Membranelement/Magnetfeldbildungsschicht eines Entwicklungselements 9' zeigt, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine Magnetfeldbildungsschicht 126 ist auf einem Membranelement 125 gebildet und die Magnetfeldbildungsschicht 126 ist in die horizontale Richtung magnetisiert, d. h., in der Ebene des Films, mit einer magnetischen Gegensteigung von nicht mehr als 100 um, wodurch die Bildung einer kleinen Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 126 möglich ist, was zu einer dünnen und stabilen Tonerschicht führt, wie in Fig. 20A dargestellt ist. Ebenso ist es durch die Bildung des Membranelements 125 aus einem Harz, das ein leitendes Material enthält, wie eine leitende Metallfolie oder Kohleschwarz, das in einem elastischen Harz verteilt ist, möglich, Bilder hoher Auflösung zu erhalten, indem eine Entwicklungsvorspannung an das Membranelement 125 angelegt wird, so dass auch der Entwicklungselektrodeneffekt erhöht wird.
Wie in Fig. 20B dargestellt, ist es durch Magnetisierung einer Magnetfeldbildungsschicht 127 in die vertikale Richtung, d. h., quer zur Ebene der Schicht 127, möglich, eine magnetische Gegensteigung hoher Dichte bis zu annähernd dem Partikeldurchmesser des Toners 8 zu erhalten, zum Beispiel etwa 10 um. Es ist auch möglich, eine einfache, dünne und gleichmäßige Tonerschicht 8 zu erreichen, da ein starkes Magnetfeld an der Oberfläche der Magnetfeldbildungsschicht 127 erhalten wird. Daher ist es möglich, den Magnetpulvergehalt des Toners 8 zu senken und die Flexibilität der Tonerherstellungsspezifikationen zu erhöhen und die Herstellung zu erleichtern. In dem Beispiel des Entwicklungselements 9' in Fig. 20B wird es durch die Bildung eines weichen magnetischen Materials an der Rückseite der Magnetfeldbildungsschicht 127 zur Bildung eines Magnetweges möglich, ein stärkeres Magnetfeld an der Oberfläche der Magnetfeldbildungsschicht 127 zu erreichen.
Fig. 21 ist eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements 9', das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine leitende Schicht 129 ist auf einem Membranelement 128 gebildet. Eine Magnetfeldbildungsschicht 130 ist auf der leitenden Schicht 129 gebildet, die in die horizontale Richtung mit einer magnetischen Gegensteigung von nicht mehr als 100 um magnetisiert ist. Dadurch wird eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der Magnetfeldbildungsschicht 130 gebildet, wie in Fig. 21 dargestellt, wodurch eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht auf der Oberfläche des Entwicklungselements 9' erhalten wird. Folglich ist es möglich, durch Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 129 zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts, ein Bild hoher Auflösung zu erhalten. Das Material, das für das Membranelement 128 verwendet wird, kann ein Material sein, das ein leitendes Metall, wie Al oder Ni, enthält, und kann zusätzlich ein leitendes Material sein, wie Kohleschwarz. Es ist auch möglich, die leitende Schicht 129 auf dem Membranelement 128 durch ein Klebeverfahren zu bilden, oder sie kann durch Auftragen oder Plattieren des Materials auf das Membranelement 128 gebildet werden. Schließlich zeigen die Pfeile in Fig. 21 zwar die Magnetisierungsrichtung in eine horizontale Ebene an, aber die Magnetfeldbildungsschicht 130 kann auch als vertikal magnetisierter Film gebildet werden.
Fig. 22 ist eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels eines Entwicklungselements 9', das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine Magnetfeldbildungsschicht 132 ist auf einem Membranelement 131 gebildet, und eine leitende Schicht 133 ist auf der Magnetfeldbildungsschicht 132 gebildet. Durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht 132 in die horizontale Richtung mit einer kleinen magnetischen Gegensteigung von nicht mehr als 100 um kann eine kleine Tonerkette aus Toner 8 auf der leitenden Schicht 133 gebildet werden, wodurch eine dünne und gleichmäßige Tonerschicht für den Transport zu dem Latentbildträger 1 gebildet wird. Daher kann ein Bild hoher Auflösung durch das Anlegen einer Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 133 zur Erhöhung des Entwicklungselektrodeneffekts erhalten werden. Wenn die leitende Schicht 133 aus einem Metallfilm gebildet ist, der zum Beispiel Ni oder Cr enthält, dient die Schicht 133 auch als Schutzfilm für die Magnetfeldbildungsschicht 132, was zu einer längeren Lebensdauer des Entwicklungselements 9' führt. Des weiteren kann, wie in den vorangehenden Beispielen, die Schicht 132 magnetisch vertikal in Bezug auf die Ebene der Schicht 132 orientiert sein.
Eine kleine Tonerkette, die durch das Magnetfeld, das durch die Magnetfeldbildungsschicht 132 erzeugt wird, aus dem Toner 8 gebildet wird, zum Beispiel auf der leitenden Schicht 133 in der Konstruktion von Fig. 22, wird auf der Oberfläche der Schicht 133 in einer dünnen und stabilen Schicht erzeugt. Durch diese Schichtenkonstruktion ist es möglich, eine Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 133 anzulegen, um den Entwicklungselektrodeneffekt zu erhöhen und Bilder hoher Auflösung zu erhalten. Wenn des weiteren eine solche Schichtkonstruktion verwendet wird, ist es möglich, Vollbilder hoher Dichte mit OD-Werten über 1,4 zu erzeugen, mit Zeilenbildern hoher Auflösung von 600 DPI über einen Gesamtbereich von 1 ≤ Vd/Vp ≤ 5.
Somit können in einem Entwicklungselement 9' mit zumindest einem dünnen röhrenförmigen Membranelement, wobei das Membranelement wenigstens eine Magnetfeldbildungsschicht umfasst, durch Festsetzen des Verhältniswertes Vd/Vp, d. h., des Verhältnisses der Umfangsgeschwindigkeit, Vd, des Membranelements 9' und der Umfangsgeschwindigkeit, Vp, des Latentbildträgers 1, auf mehr als 1 aber weniger als 5, während gleichzeitig das kleinste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht nicht mehr als 500 um beträgt, Bilder hoher Bildqualität bei hohen Auflösungen stabil gebildet werden, mit einer besseren Reproduzierbarkeit feiner Linien und einzelner Punkte, ohne Ungleichmäßigkeiten in der Bilddichte. Somit ist die Bilderzeugungsvorrichtung dieser Erfindung für die Entwicklung mit hoher Dichte von magnetischem Einzelkomponententoner mit nicht erkennbaren Schatten, Schleierbildungen und Dichte- Ungleichmäßigkeiten gut geeignet.
Fig. 23 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Entwicklungselements 9', das bei dieser Erfindung verwendet werden kann. Eine Magnetfeldbildungsschicht 135 ist auf einem Membranelement 134 gebildet und eine Isolierschicht 136 ist auf der Magnetfeldbildungsschicht 135 gebildet. Durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht 135 in die horizontale Richtung, so dass die magnetische Gegensteigung nicht mehr als 100 um beträgt, wird eine kleine Tonerkette, die aus dem Toner 8 gebildet ist, auf der Isolierschicht 136 geschaffen, was zur Bildung einer dünnen und gleichmäßigen Tonerschicht zur Abgabe an den Entwicklungsbereich 17 führt. Durch Bildung der Isolierschicht 136 auf der äußeren Oberfläche des Entwicklungselements 9' wird es möglich, die Ladungspolarität und die Ladungsmenge beim Toner 8 zu regulieren, indem die isolierenden Materialien triboelektrisch gewählt werden. Des weiteren ermöglicht die Verwendung eines Harzes mit besserem Reibungswiderstand, wie zum Beispiel eines Fluorharzes, die Bereitstellung einer Schutzschicht auf der Magnetfeldbildungsschicht 135. Obwohl die Pfeile in Fig. 23 die Richtung der Magnetisierung in die horizontale Ebene anzeigen, kann die Magnetfeldbildungsschicht 135 auch als vertikal magnetisierter Film gebildet werden.
Fig. 24 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels des Entwicklungselements 9', das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine leitende Schicht 138 ist auf einem Membranelement 137 gebildet, eine Magnetfeldbildungsschicht 139 ist dann auf der leitenden Schicht 138 gebildet, und eine Isolierschicht 140 ist auf der Magnetfeldbildungsschicht 139 gebildet. Eine kleine Tonerkette, die aus dem Toner 8 gebildet wird, wird auf der Isolierschicht 140 geschaffen, was zu einer dünnen und gleichmäßigen Tonerschicht 8 führt, wie in Fig. 24 dargestellt ist. In diesem Beispiel sorgt nicht nur die leitende Schicht 138 für einen verstärkten Entwicklungselektrodeneffekt, sondern die Oberfläche des Membranelements 137 ist auch glatt, um die Bildung der Magnetfeldbildungsschicht 139 zu erleichtern. Durch Bilden der Isolierschicht 140 an der äußeren Oberfläche des Entwicklungselements 9' wird es möglich, die Ladungspolarität des Toners 8 zu regulieren, und durch die Verwendung eines Harzes mit besserem Reibungswiderstand, wie zum Beispiel eines Fluorharzes, dient die Schicht 140 auch als Schutzschicht für die Magnetfeldbildungsschicht 139. Des weiteren kann die Schicht 139, wie in vorangehenden Beispielen, magnetisch vertikal in Bezug auf die Ebene des Films orientiert sein.
Fig. 25 ist eine Schnittansicht eines anderen Beispiels eines Entwicklungswalzenelements 9'. das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Eine Magnetfeldbildungsschicht 142 ist auf einem Membranelement 141 gebildet. Eine leitende Schicht 143 ist dann auf der Magnetfeldbildungsschicht 142 gebildet, und eine Isolierschicht 144 ist auf der leitenden Schicht 143 gebildet. Durch Magnetisierung der Magnetfeldbildungsschicht 142 in die horizontale Richtung, so dass die magnetische Gegensteigung nicht mehr als 100 um beträgt, wird eine kleine Tonerkette aus dem verfügbaren Toner 8 in der Vorrichtung 7 gebildet, wodurch eine dünne und gleichmäßige Schicht auf der Isolierschicht 144 erhalten wird. In diesem Beispiel wird eine Bildqualität hoher Auflösung durch die Bildung der leitenden Schicht 143 in einem Bereich des Entwicklungselements 9' erhalten, der sich im Entwicklungsbereich 17 näher dem Latentbildträger 1 befindet, die somit sowohl als Entwicklungselektrode wie auch als Kontrolle der Ladungspolarität und Ladungsmenge des Toners 8 dient, indem die isolierenden Materialien triboelektrisch gewählt werden. Durch die Bildung der Isolierschicht 144 auf der äußeren Oberfläche des Entwicklungselements 9' wird es möglich, die Ladungspolarität des Toners 8 zu regulieren, und durch die Verwendung eines Harzes mit besserem Reibungswiderstand, wie zum Beispiel eines Fluorharzes, dient die Schicht 144 auch als Schutzschicht für die leitende Schicht 143 und sorgt für das Aufrechterhalten eines stabilen Entwicklungselektrodeneffekts. Des weiteren kann die Schicht 142, wie in vorangehenden Beispielen, magnetisch vertikal in Bezug auf die Ebene des Films orientiert sein.
Die vorangehende Besprechung mit Bezugnahme auf die Fig. 10-12, welche die magnetischen Zustände der Magnetfeldbildungsschichten für die beispielhaften Entwicklungselemente 9 zeigen, die in Verbindung mit den Fig. 4-9 offenbart und besprochen wurden, trifft ebenso auf die Magnetfeldbildungsschichten für die beispielhaften Entwicklungselemente 9' von Fig. 20-25 zu und somit wird diese Besprechung hier nicht wiederholt.
Wie zuvor erwähnt, enthält das Entwicklungselement 9' in der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mindestens eine elastische Schicht und eine Magnetfeldbildungsschicht und umfasst, als wesentliche Elemente zu seiner Konstruktion, ein Membranelement 11', das eine Magnetfeldbildungsschicht 12 enthält, und eine Antriebswalze 10 zum Antreiben des Membranelements 11'. Eine Isolierschicht 136, 140 oder 144 kann jedoch zur Erhöhung der Ladbarkeit des Toners 8 hinzugefügt werden, oder es kann eine leitende Schicht 129, 133, 138 und 143 in der Konstruktion enthalten sein, die für einen verstärkten Entwicklungselektrodeneffekt sorgt. Zusätzlich kann die Haltbarkeit der Magnetfeldbildungsschicht 12 und der leitenden Schicht durch die Verwendung einer Schutzschicht erhöht werden. Des weiteren kann die Formbarkeit und Adhäsion benachbarter Schichten durch die Bereitstellung einer oder mehrerer Zwischenschichten verbessert werden. Ebenso kann die Funktionalität, die durch die mehreren Schichten des Entwicklungselements 9' bereitgestellt wird, in einer einzigen Schicht, einem Membranband vereint werden, das von der Antriebswalze 10 drehend angetrieben wird.
Die Magnetfeldbildungsschichten 126, 127, 130, 132, 135, 139 und 142 können mit verschiedenen magnetischen Zuständen versehen sein, wie einer Linienmagnetisierung oder Gittermagnetisierung oder Spiralmagnetisierung, wie zum Beispiel mit Bezugnahme auf die Fig. 10-12 beschrieben wurde. Der magnetische Zustand muss nicht direkt an das magneti sche Entwicklungselement angelegt werden, sondern eine Magnetfeldbildungsschicht kann zunächst hergestellt und dann magnetisch orientiert und danach, zum Beispiel durch einen Klebstoff, an der Struktur des Entwicklungselements 9' befestigt werden.
Fig. 26 ist eine graphische Darstellung der Menge an Entwicklungstoner in Bildbereichen 150 und bildfreien Bereichen 152 in einem Beispiel einer Umkehrentwicklung, in dem die Entwicklungsvorspannungsbedingungen geändert wurden, unter Verwendung der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung und Benutzung der Entwicklungsmembrankonstruktion, die in Fig. 24 dargestellt ist. Die horizontale Achse ist das Spannungsverhältnis Vb/(V&sub1; + V&sub2;), und die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner dar, die auf dem Latentbildträger 1 in Bildbereichen 150 und bildfreien Bereichen 152 gebildet ist. Der Bildbereich-Entwicklungstoner 150 steigt mit der Entwicklungsvorspannung entsprechend der Tonerentwicklungskraft und wird schließlich gesättigt. Der bildfreie Bereich 152 hat eine kleine Menge an Entwicklungstoner durch die magnetische Rückhaltekraft und die Coulomb-Kraft, die eine Entwicklung verhindert, im Bereich von 1,0 > Vb/ Vb/(V&sub1; + V&sub2;) > 0,5, was nach wie vor eine zulässige Menge zum Erreichen einer hohen Bildauflösung ist. Wenn daher bei der Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Vb in dem Bereich eingestellt ist, in dem die Entwicklungsvorspannung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
ist, können gute Bilder ohne Schleierbildung erhalten werden.
Somit kann in der Entwicklungsvorrichtung der in Fig. 19A dargestellten Art, in welcher die Entwicklung durch Kontaktieren des Latentbildträgers 1 mit Toner 8, der von dem Entwicklungselement 9' transportiert wird, das die Antriebswalze 10 und das röhrenförmige Membranelement 11 umfasst, auf dem eine Magnetfeldbildungsschicht 12 gebildet ist, eine Tonerentwicklungskraft in den Bildbereichen und eine Rückhaltekraft in den bildfreien Bereichen durch Einstellen der Entwicklungsvorspannung optimiert werden, so dass sie die Gleichung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
erfüllt. Dadurch kommt es zu einer geringen Ungleichmäßigkeit in der entwickelten Bilddichte und, wenn überhaupt, zu einer geringen Schleierbildung. Des weiteren können durch derartige Einstellung von Vb, dass die Gleichung
V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;
konstant erfüllt ist, geringere Schwankungen in Entwicklungseigenschaften erreicht werden, die durch Schwankungen in V&sub1; und V&sub2; im Laufe der Zeit, und insbesondere durch Temperaturschwankungen verursacht werden, wodurch eine Entwicklungsvorrichtung mit deutlich höherer Zuverlässigkeit erhalten wird.
Des weiteren wird durch die Verwendung der Entwicklungsvorrichtung vom Membrantyp der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Entwicklungsvorrichtung möglich, die einen Tonerabfall verringert und günstige Betriebskosten ermöglicht, eine einfachere Konstruktion aufweist, eine geringe Größe hat und imstande ist, stabile Bilder mit höherer Bildqualität und hoher Auflösung zu bilden. Ebenso wird es möglich, eine Entwicklungsvorrichtung anzubieten, die entweder im Kontaktentwicklungsmodus (Fig. 19) oder im Druckkontaktentwicklungsmodus (Fig. 19A) angewendet werden kann, und insbesondere, wenn der Kontaktentwicklungsmodus verwendet wird, wird der Entwicklungselektrodeneffekt auf das größte Maß verstärkt, so dass getönte Bilder höchster Auflösungen gebildet werden.
Es wird nun auf die Bilderzeugungsvorrichtung in dem in Fig. 19A dargestellten Ausführungsbeispiel Bezug genommen, die ein Entwicklungselement 9' der in Fig. 22 dargestellten Konstruktionsart verwendet. Die Oberflächenrauheit der leitenden Schicht 133, welche die Oberfläche in Kontakt mit dem Toner 8 auf dem Entwicklungselement 9' ist, ist ausreichend kleiner als das kleinste magnetische Gegensteigung, das etwa 80 um beträgt, so dass eine dünne Schicht aus Toner 8 wegen der großen Oberflächenrauheit der Schicht 133 des Entwicklungselements 9' nicht ungleichmäßig wird. Die Oberflächenrauheit liegt unter dem mittleren Partikeldurchmesser des Toners 8, z. B. etwa 10 um, und ist vorzugsweise im Bereich von 1/2 des mittleren Partikeldurchmessers, so dass ein mechanisches Anhaften des Toners 8 an der leitenden Schicht 133 verhindert wird. Die Kontaktfläche zwischen dem Toner 8 und der leitenden Schicht 133 wird ausreichend aufrechterhalten, so dass die Reibungsladbarkeit des Toners 8 erhöht wird und dadurch der Toner stabil an ihrer Oberfläche gehalten wird. Es ist auch möglich, eine Entwicklungsvorspannung an die leitende Schicht 133 anzulegen, um den Entwicklungselektrodeneffekt zu erhöhen, um ein Bild höherer Auflösung zu erhalten. Wenn die leitende Schicht 133 aus einem Metallfilm gebildet ist, der zum Beispiel Ni oder Cr enthält, dient die leitende Schicht 133 des weiteren, wie zuvor angeführt wurde, als Schutzfilm für die Magnetfeldbildungsschicht 132, wodurch dem Entwicklungselement eine lange Lebensdauer verliehen wird. Dadurch ist es möglich, eine stabile dünne Tonerschicht auf dem Entwicklungselement durch derartiges Magnetisieren der Magnetfeldbildungsschicht zu bilden, dass das kleinste magnetische Gegensteigung ausreichend klein ist, vorzugsweise unter 100 um.
Fig. 27 und 28 sind weitgehend identisch mit Fig. 19 bzw. 19A und daher sind gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen und daher gilt die Beschreibung von Fig. 19 und 19A ebenso für die Entwicklungsvorrichtung von Fig. 27 und 28, außer dass die Antriebswalze 10 derart ist, dass das elektrische Entwicklungsfeld, das zwischen dem Entwicklungselement 9' und dem Latentbildträger 1 durch den elektrischen Potentialunterschied des Latentbildträgers 1 und des Gleichstrom-Entwicklungsvorspannungsmittels 14 gebildet ist, durch die Kombination des Gleichstrom- Entwicklungsvorspannungsmittels 14A und des Wechselstrom- Entwicklungsvorspannungsmittels 14B erreicht wird, um das elektrostatische Latentbild auf dem Träger 1 zu bilden.
Fig. 29 ist eine graphische Darstellung, welche die Menge von Entwicklungstoner in den Bildbereichen eines entwickelten Bildes auf dem Träger 1 zeigt, wobei die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Verbindung mit der Entwicklungsvorrichtung dieser Erfindung geändert wurden, insbesondere mit der Vorrichtung, die in Fig. 19A dargestellt ist, und dem Entwicklungselement 9' von Fig. 24. Die horizontale Achse ist das elektrische KontrastPotential V, welches die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Bildbereichs und dem elektrischen Potential des Entwicklungselements 9' ist, das auf die Gleichstrom-Entwicklungsvorspannung fixiert ist. Die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner, D, des Bildes dar, das auf dem Latentbildträger gebildet ist. Somit sind die Kurven 130 und 132 in Fig. 29 die erhaltenen V-D-Eigenschaften des entwickelten Bildes. Fig. 29 zeigt die Parameter für die Maximum- und Minimumdifferenz, Vpp, der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung, d. h., Vpp = 300 V (Kurve 130) und Vpp = 600 V (Kurve 132), und zeigt, dass die Steigung der V-D-Eigenschaften zur Beschleunigung tendiert, wenn der Wert von Vpp größer wird. Folglich ist bevorzugt, dass Vpp ≥ 300 V für eine Entwicklungsvorrichtung, die für Anwendungen geeignet ist, in welchen eine Modula tion notwendig ist, wie zum Beispiel im Falle von Kopierern. Ebenso hat die Bildelementeinheitsdichte zwei Werte, und in der Entwicklungsvorrichtung, wie jener, die in Laserdruckern verwendet wird, wo es am besten ist, dass diese beiden Werte breite Dichtestabilitätsbereiche haben, ist bevorzugt, dass die Werte gleich 100 V ≤ Vpp ≤ 600 V sind.
Fig. 30 ist eine graphische Darstellung, welche die Menge von Entwicklungstoner in den Bildbereichen 134 und bildfreien Bereichen 136 eines entwickelten Bildes auf dem Latentbildträger 1 in einem anderen Beispiel zeigt, wobei die Entwicklungsvorspannungsbedingungen in Verbindung mit der Entwicklungsvorrichtung, die in Fig. 19A dargestellt ist, in Kombination mit dem Entwicklungselement 9' von Fig. 24 geändert wurden. Die horizontale Achse ist das elektrische KontrastPotential V, welches die Differenz zwischen dem elektrischen Potential des Bildbereichs und dem elektrischen Potential des Entwicklungselements 9' ist, das auf die Gleichstrom-Entwicklungsvorspannung fixiert ist. Die vertikale Achse stellt die Menge an Entwicklungstoner, D, des Bildes dar, das auf dem Latentbildträger gebildet ist. Somit sind die Kurven 134 und 136 in Fig. 30 die erhaltenen V-D-Eigenschaften des entwickelten Bildes. Fig. 30 zeigt die Parameter für die Frequenz, f, d. h., f = 600 Hz (Kurve 134) und f = 1200 Hz (Kurve 136), bei der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung, und zeigt, dass die Steigung der V-D-Eigenschaften zur Beschleunigung tendiert, wenn der Wert von f größer wird. Folglich ist bevorzugt, dass f < 1200 Hz für die Entwicklungsvorrichtung, die für Anwendungen geeignet ist, in welchen eine Modulation notwendig ist, wie zum Beispiel im Falle von Kopierern. Ebenso hat die Bildelementeinheitsdichte zwei Werte, und in einer Entwicklungsvorrichtung, wie jener, die in Laserdruckern verwendet wird, wo es am besten ist, dass diese beiden Werte breite Dichtestabilitätsbereiche haben, ist bevorzugt, dass f ≥ 600 Hz.
Da die Kontaktentwicklung, wie zuvor angeführt, durch Zuleiten von Toner 8 zu dem Entwicklungsbereich 17 durchgeführt wird, wird der elektrische Wechselfeldüberlagerungseffekt erreicht, selbst wenn die Spannung der Wechselstromkomponente der Entwicklungsvorspannung geringer ist als jene, die normalerweise in einer Entwicklungsvorrichtung nach dem Stand der Technik angelegt wird. Dadurch ist es möglich, eine kleinere, weniger teure Energiequelle für die Entwicklungsvorspannung bereitzustellen.
Zusammenfassend kann das Entwicklungselement, das in der Entwicklungsvorrichtung dieser Erfindung verwendet wird, mindestens eine elastische Schicht und eine Magnetfeldbildungsschicht umfassen, wobei die Entwicklung eines Bildes mit dem Anlegen eines elektrischen Gleichstromfeldes oder einer Kombination aus elektrischen Gleichstrom- und Wechselstromfeld in dem Entwicklungsbereich durchgeführt wird, der zwischen dem Entwicklungselement und dem Latentbildträger gebildet ist. Die erhaltene Entwicklungsvorrichtung weist eine einfachere Konstruktion auf, ist von geringerer Größe und kosteneffektiv im Vergleich zu früheren Vorrichtungen, während stabil für Bilder kontinuierlicher Qualität gesorgt wird, die eine hohe Auflösung ohne Schleierbildung aufweisen. Ebenso wird dem Entwicklungsbereich Toner stabil zugeführt, mit einer gleichmäßigen magnetischen Kraft, so dass entweder eine Kontaktentwicklung oder eine Druckkontaktentwicklung verwendet werden können. Insbesondere bei Verwendung der Druckkontaktentwicklung kann der Entwicklungselektrodeneffekt mit seinem größten Potentialkontrast erzeugt werden, um entwickelte Bilder höchster Auflösungen zu bilden. Schließlich werden durch das Einfügen einer leitenden Schicht oder einer Isolierschicht, oder beider, in die Konstruktion des Entwicklungselements die Haltbarkeit und der Entwicklungselektrodeneffekt des Entwicklungselements verbessert.
Folglich ist die Entwicklungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine mit dem verbesserten Effekt, dass sie imstande ist, eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, die Bilder hoher Auflösung mit weniger Bilddefekten liefert, wie Schleierbildungen und Bildschatten, wobei das Prinzip einer magnetischen Einzelkomponententonerentwicklung verwendet wird.
Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit mehreren spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben, aber für den Fachmann ist offensichtlich, dass zahlreiche weitere Alternativen, Modifizierungen und Variationen angesichts der vorangehenden Beschreibung möglich sind. Zum Beispiel wurde die Erfindung zwar in Verbindung mit den mehreren vorangehenden spezifischen Ausführungsbeispielen beschrieben, kann aber weitreichend an andere Arten von Bildwiedergabevorrichtungen angepasst werden, einschließlich der Elektrophotographie, und ist besonders effektiv, wenn sie bei Druckern, Kopierern, Faksimilievorrichtungen oder Anzeigen angewendet wird. Somit soll die hierin beschriebene Erfindung alle derartigen Alternativen, Modifizierungen, Anwendungen und Variationen umfassen, die in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims

1. Entwicklungsvorrichtung (7; 21) zur Verwendung in Verbindung mit einer einen Latentbildträger (1) aufweisenden Bilderzeugungsvorrichtung, wobei die Entwicklungsvorrichtung ein Entwicklungselement (9) umfaßt, das eine Oberfläche zum Transport einer gleichmäßigen Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners (8) zu einem zwischen dem Entwicklungselement (9) und dem Latentbildträger (1) gebildeten Entwicklungsbereich (17) aufweist, wobei das Entwicklungselement (9) eine elastische Schicht (11) sowie eine von der elastischen Schicht (11) getragenen Magnetfeldbildungsschicht (12) umfaßt, wobei die Magnetfeldbildungschicht (12) leitend ausgebildet ist oder von einer benachbarten leitenden Schicht bedeckt ist oder diese bedeckt und die elastische Schicht (11) wesentlich dicker ist als die Magnetfeldbildungsschicht (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Magnetfeldbildungsschicht (12) nicht mehr als 100 um beträgt.

2. Entwicklungsvorrichtung (7; 21) zur Verwendung in Verbindung mit einer einen Latentbildträger (1) aufweisenden Bilderzeugungsvorrichtung, wobei die Entwicklungsvorrichtung ein Entwicklungselement (9') umfaßt, die eine Oberfläche zum Transport einer Schicht eines magnetischen Einzelkomponententoners (8) zu einem zwischen dem Entwicklungselement (9') und dem Latentbildträger (1) gebildeten Entwicklungsbereich (17) aufweist, wobei das Entwicklungselement (9') ein auf einer Antriebswalze (10) gelagertes röhrenförmiges Membranelement (11') umfaßt und einen inneren Durchmesser aufweist, der größer als der äußere Durchmesser der Antriebswalze ist, wobei die Antriebswalze eine Reibungsoberfläche für den Eingriff wenigstens eines Bereichs der inneren Oberfläche des röhrenförmigen Membranelements (11') aufweist, um das Membranelement in die Nähe oder in Eingriff mit dem Latentbildträger zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß das röhrenförmige Membranelement (11') eine Magnetfeldbildungsschicht (12) auf seiner äußeren Oberfläche aufweist, deren Dicke nicht mehr als 100 um beträgt.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldbildungsschicht (12) eine darin ausgebildete magnetische Gegensteigung von nicht mehr als 500 um aufweist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 3, soweit von Anspruch 1 abhängig, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der elastischen Schicht (11) wenigstens das 5-fache der Magnetfeldbildungsschicht (12) beträgt.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der elastischen Schicht (11) wenigstens 500 um beträgt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des röhrenförmigen Membranelements (11') 10 bis 500 um beträgt.

7. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungselement (9; 9') in Druckkontakt mit dem Latentbildträger (1) steht.

8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungselement (9; 9') sich nahe an jedoch beabstandet von der Oberfläche des Latentbildträgers (1) befindet, so daß ein räumlicher Spalt gebildet ist, der größer bemessen ist als die Dicke der auf dem Entwicklungselement ausgebildeten Tonerschicht (8).

9. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungselement (9; 9') eine Isolierschicht (74; 85; 95; 136; 140; 144) aufweist.

10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1, 3, 4, 5 und 7, soweit von Anspruch 1 abhängig, dadurch gekennzeichnet, daß die ASTM-D-Härte der elastischen Schicht (11) nicht mehr als 70 Grad beträgt.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungselement (9) eine Walze ist.

12. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Latentbildträger (1) und das Entwicklungselement (9; 9') drehbar angebracht sind, wobei Mittel derart vorgesehen sind, daß, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Entwicklungselements (9; 9') Vd ist und die Umfangsgeschwindigkeit des Latentbildträgers (1) Vp ist, das Verhältnis Vd/Vp größer als 1 und weniger als 5 ist, wobei die geringste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungschicht (12) nicht mehr als 500 um beträgt.

13. Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspannungsmittel (14) vorgesehen sind, um eine Entwicklungsvorspannung, Vb, zwischen dem Latentbildträger (1) und dem Entwicklungselement (9; 9') zu erzeugen, um die Bedingung

V&sub1; + V&sub2; /2 ≤ Vb ≤ V&sub2;

zu erfüllen, wobei V&sub1; das elektrische Potential in einem Bildbereich eines elektrostatischen Latentbildes auf dem Latentbildträger ist und V&sub2; das elektrische Potential in einem bildfreien Bereich ist.

14, Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspannungsmittel (14A, 14B) vorgesehen sind, um eine Entwicklungsvorspannung, Vb, zwischen dem Latentbildträger (1) und dem Entwicklungselement (9; 9') in dem Entwicklungsbereich (17) zu erzeugen, wobei die Vorspannungsmittel (14A, 14B) ein Wechselspannungvorspannungsmittel (14B) aufweisen, um ein elektrisches Wechselfeld einer Gleichstromvorspannung in dem Entwicklungsbereich (17) zu überlagern.

15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklungselement (9; 9') eine Oberflächenrauheit aufweist, die geringer ist als die geringste magnetische Gegensteigung der Magnetfeldbildungsschicht (12) und geringer ist als der mittlere Partikeldurchmesser des magnetischen Einkomponententoners (8).

16. Verfahren zur Entwicklung eines Latentbildes unter Verwendung einer Entwicklungsvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.