DE69535743T2

DE69535743T2 - Entwicklungsgerät für ein Bilderzeugungsgerät

Info

Publication number: DE69535743T2
Application number: DE69535743T
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Atsugi-shi Sugiyama; Kazuhiro Zama-shi Yuasa; Shuichi Isehara-shi Endoh; Iwao Matsumae; Yoshiaki Kawasaki-shi Tanaka; Hiroshi Yokohama-shi Hosokawa; Mugijiroh Isehara-shi Uno; Hiroshi Ayase-shi Saitoh; Eiji Isehara-shi Takenaka; Tetsuo Yamanaka; Eisaku Hiratsuka-shi Murakami; Satoru Atsugi-shi Komatsubara
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2015-05-13
Also published as: US6033818A; CN1350207A; EP0682296A3; EP0682296A2; CN1099055C; EP0682296B1; DE69535743D1; US5625441A; KR950033727A; KR0168951B1; US5625438A; CN1144920A; US5708942A; CN1224865C; US5845183A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat, und die eine harte erste Entwicklungsrolle oder ein erstes Beförderungsmittel aufweist, das mit feinen magnetischen N-S-Polen auf dem Umfang hiervon ausgebildet ist, und einer weichen zweiten Entwicklungsrolle oder einem zweiten Beförderungsmittel zum Befördern von Toner, oder einem Entwickler vom Einzelkomponententyp, der elektrostatisch von der ersten Rolle auf einen Bildträger übertragen wird.
Im Allgemeinen, ist in einem Kopierer, Faxgerät, Laserdrucker oder ähnlichem elektrofotografischer Bilderzeugungsapparat, eine Bilderzeugungsvorrichtung, mit einem aus dem Folgenden betreibbar: einem Entwickler vom Einzelkomponententyp oder Toner und einem Entwickler vom Zweikomponententyp oder Toner und einer Trägermischung. Eine Vorrichtung, die nur Toner verwendet, ist für eine Miniaturisierung machbar und im Allgemeinen wartungsfrei, verglichen mit einer Vorrichtung, die einen Toner und eine Trägermischung verwendet. Jedoch besteht das Problem mit der Vorrichtung, die Toner verwendet, darin, dass es schwierig ist, den Toner mit einer gewünschten Polarität gleichmäßig aufzuladen. Tonerpartikel, die mit einer Polarität entgegen der gewünschten Polarität aufgeladen werden, verschmieren den Hintergrund eines Tonerbildes und verschlechtern dadurch das Bild. Verschiedene Arten von Schemen sind vorgeschlagen worden, um dieses Problem zu vermeiden, während von den Vorteilen dieses Entwicklertyps am meisten gebraucht gemacht wird.
Die Entwicklungsvorrichtung, die den Toner verwendet, kann eine weiche Entwicklungsrolle als Tonerbeförderungsmittel aufweisen. Jedoch neigt die weiche Rolle dazu, unter einem Kriechstrom (permanente Verdichtungseinstellung) zu leiden und auszufallen, um ein fotoleitendes Element oder einen Bildträger und eine Klinge gleichmäßig zu kontaktieren. Dies hält die Klinge davon ab, eine gleichmäßige dünne Tonerschicht auf der Rolle auszubilden. Die weiche Entwicklungsrolle kann durch eine harte Entwicklungsrolle ausgetauscht werden, um das obige Auftreten zu beseitigen. Die weiche Rolle wird üblicherweise mit einem Bildträger kombiniert, der auf einem fotoleitenden Band eingesetzt wird. Daher ist die weiche Rolle nicht praktisch, ohne auf einen Antriebsmechanismus einschließlich einer Antriebsrolle und Zahnräder zurückzugreifen. Weiter muss, da das Band aufgrund einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung hierauf einen Versatz bekommt, ein Extramechanismus gegen den Versatz bereitgestellt werden.
Weiter kann die herkömmliche Vorrichtung, ob die Entwicklungsrolle weich oder hart ist, den Toner, der auf die entgegengesetzte Polarität aufgeladen wird, nicht beseitigen und daher die Hintergrundverunreinigung, die dazu zuschreibbar ist.
Angesichts des Obigen, ist eine Entwicklungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die sowohl eine harte erste Entwicklungsrolle als auch eine weiche zweite Entwicklungsrolle aufweist. Die erste Rolle oder das erste Beförderungsmittel ist mit magnetischen Polen auf dem Umfang hiervon ausgebildet und bewirkt magnetisch, dass Toner hierauf abgeschieden wird. Der Toner wird elektrostatisch von der ersten Rolle auf die zweite Rolle oder das zweite Beförderungsmittel übertragen. Die zweite Rolle wird gedreht, um den Toner zu einer Entwicklungsposition zu befördern, an der sich ein Bildträger befindet. Mit den zwei Rollen ist die Vorrichtung in der Lage, den Toner von einer entgegengesetzten Polarität zu bewahren, an der Entwicklungsposition anzukommen.
Insbesondere wird der Toner gewöhnlich durch Reibung aufgeladen, wenn er zwischen der ersten Rolle und der Klinge hindurchgeht. Um den Toner gleichmäßig aufzuladen ist es notwendig, den Umfang von Tonerabscheidung auf der ersten Rolle auf einen Einheitsbereich zu begrenzen. Sollte mehr als die begrenzte Menge an Toner auf der ersten Rolle abgeschieden und befördert werden, würde dies die Menge an ungeladenen Partikel erhöhen, Partikeln von geringer Ladung und Partikel von entgegengesetzter Polarität. Die obige herkömmliche Vorrichtung kann den Toner nicht von einer geringen Ladung vor der Ankunft an der Entwicklungsposition bewahren, obwohl sie den ungeladenen Toner und den Toner von entgegengesetzter Polarität unterbrechen kann. Wenn ein latentes Bild durch den Toner von geringer Ladung entwickelt wird, fehlt dem resultierenden Tonerbild eine gewünschte Bilddichte oder ein gewünschtes Dichteverhältnis. Außerdem schmilzt er, wenn sich der Toner auf dem latenten Bild in mehr als einer vorbestimmten Menge abscheidet, wenn er auf ein Papier übertragen wird und durch eine Fixiereinheit fixiert wird, und läuft in den weißen Hintergrund des Papiers, wodurch das Bild verunstaltet wird.
Angenommen, dass die Tonermenge auf eine Einheitsfläche auf der ersten Rolle beschränkt ist, um den Toner gleichmäßig aufzuladen, während die Verschlechterung eines Bildes vermieden wird. Dann kann die Tonermenge, die auf das latente Bild übertragen wird, das auf der Trommel ausgebildet wird, ebenfalls begrenzt werden. Daher ist es wahrscheinlich, dass es dem Bild misslingt, eine ausreichende Dichte aufzuweisen. Um diese Situation zu begleichen, muss die zweite Rolle bei einer Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden, zwei oder dreimal so hoch wie die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel. Dies wird die Tonermenge erfolgreich erhöhen, die auf der zweiten Rolle für eine Einheitsfläche abzuscheiden ist. Jedoch wird, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Rolle außerordentlich höher ist, als die der Trommel, eine Säuberungskraft, die auf den Toner wirkt, der die Trommel erreicht, intensiviert und verwischt die Vorderkante des Bildes oder konzentriert den Toner an der Hinterkante des Bildes. Weiter ist es wahrscheinlich, dass die Adhäsion oder Zerstörung des Toners aufgrund von Reibungswärme auftritt, oder dass der Toner durch Reibung an der Entwicklungsposition aufgeladen wird.
Wie oben dargelegt, sollte, obwohl die zweite Rolle mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Trommel gedreht werden kann, um die Tonermenge auf der Trommel groß genug einzusetzen, um eine maximale Bilddichte zu erreichen, die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Rolle in einem bestimmten Bereich begrenzt werden. Daher ist es üblich, die Menge an Tonerabscheidung auf der Trommel und die Tonermengenabscheidung auf der ersten Rolle durch ein geeignetes Ausgleichen miteinander zu bestimmen.
EP 0 572 997 A offenbart einen elektrostatischen Entwicklungsapparat, der Folgendes umfasst: einen latenten Bildträger; ein Entwicklungsglied, das in einer Angesicht-zu-Angesicht-Beziehung mit dem latenten Bildträger angeordnet ist, und ein Einkomponenten-Entwicklungsmaterial transportiert, das keinen Träger enthält; ein Ladungsübertragungsglied, das in einer Angesicht-zu-Angesicht-Beziehung mit der Entwicklungsvorrichtung angeordnet ist, um das Entwicklungsmaterial zu tragen und zu übertragen; ein Glied zur Regulierung der geladenen Schicht, das um das Ladungsübertragungsglied herum angeordnet ist und mit dem Ladungsübertragungsglied zusammenarbeiten kann, um ein Aufladen des Entwicklungsmaterials zu regulieren; und einen Entwicklungsbehälter zum Unterbringen des Entwicklungsmaterials, das des Ladungsübertragungsglied zugeführt werden soll.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Entwicklungsvorrichtung bereitzustellen, die eine ebenmäßige und gleichmäßige Tonerschicht auf einer ersten Beförderungsvorrichtung bereitstellt.
Die oben erwähnte Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst. Der abhängige Anspruch bezieht sich auf eine vorteilhafte Ausführungsform.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Vorteilhafterweise wird eine Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat bereitgestellt, die geeignet ist, die Verschlechterung und irreguläre Dichteverteilung eines Bildes zu vermeiden, die den entgegengesetzt geladenen Tonerteilchen oder den Entwickler vom Einzelkomponententyp zuschreibbar ist.
Vorteilhafterweise wird eine Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat bereitgestellt, die eine harte erste Beförderungsrolle und eine weiche zweite Beförderungsrolle aufweist. und geeignet ist, eine dünne Tonerschicht gleichmäßig auf der ersten Rolle auszubilden und eine konstante Ladung auf dem Toner abzuscheiden.
Vorteilhafterweise wird Toner oder ein Entwickler vom Einkomponententyp bereitgestellt, zur Verwendung mit einer Entwicklungsvorrichtung, die eine harte erste Beförderungsrolle und eine weiche zweite Beförderungsrolle aufweist.
Vorteilhafterweise weist eine Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat und zum Entwickeln eines latentes Bildes, das elektrostatisch auf einem Bildträger durch einen Toner ausgebildet ist, ein erstes Beförderungsmittel zum Befördern des Toners auf, der hierauf abgeschieden wird, ein Regulierungsglied, das das erste Beförderungsmittel kontaktiert, zum Regulieren des Toners auf dem Beförderungsmittel, um eine dünne Tonerschicht auszubilden, während der Toner durch Reibung aufgeladen wird und ein zweites Beförderungsmittel, das das erste Beförderungsmittel und den Bildträger kontaktiert, um den Toner von dem ersten Beförderungsmittel zu empfangen und den Toner dazu zu bringen, sich auf dem latenten Bild auf dem Bildträger abzuscheiden. Das Regulierungsglied und das erste Beförderungsmittel kontaktieren einander unter einer Kraft von größer oder gleich 196 mN (20 gf) aber kleiner oder gleich 3528 mN (360 gf).
Das Regulierungsglied und das erste Beförderungsmittel können einander unter einer Kraft größer oder gleich 0 N (0 gf) kontaktieren, aber kleiner oder gleich 3528 mN (360 gf). In diesem Fall greift das Regulierungsglied in das erste Beförderungsmittel um mindestens –0,1 mm hinein.
Ebenfalls weist vorteilhafterweise eine Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat zum Entwickeln eines latentes Bildes auf, das elektrostatisch auf einem Bildträger durch einen Toner ausgebildet wird, ein erstes Beförderungsmittel zum Befördern des Toners, der hierauf abgeschieden wird, ein Regulierungsglied zum Regulieren der Tonermenge, die auf dem ersten Beförderungsmittel abgeschieden werden soll, und ein zweites Beförderungsmittel zum Empfangen des Toners von dem ersten Beförderungsmittel, während sich das erste und das zweite Beförderungsmittel in Drehung befinden. Das erste und das zweite Beförderungsmittel kontaktieren einander, wenigstens während der Bilderzeugung.
Das erste und das zweite Beförderungsmittel können in Richtungen entgegengesetzt zueinander gedreht werden. In diesem Fall greifen das erste und das zweite Beförderungsmittel wenigstens während einer Bilderzeugung ineinander.
Weiter weist vorteilhafterweise ein Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat und zum Entwickeln eines latenten Bildes, das elektrostatisch auf einer fotoleitenden Trommel durch Toner erzeugt wird, eine harte erste Entwicklungsrolle auf, die mit feinen magnetischen N-S-Polen auf der Umfangsfläche hiervon ausgebildet ist, und zum Befördern des Toners, der magnetisch hierauf abgeschieden wird, eine Klinge, die die erste Entwicklungsrolle kontaktiert und zum Regulieren der Tonermenge, die durch die erste Entwicklungsrolle befördert werden soll, während der Toner aufgeladen wird, der zwischen der Klinge und der ersten Entwicklungsrolle durch Reibung hindurchgeht, eine zweite Entwicklungsrolle, weicher als die erste Entwicklungsrolle, die die erste Entwicklungsrolle kontaktiert und zum elektrostatischen Anziehen des Toners von angemessener Ladung, der durch die erste Entwicklungsrolle befördert wird, und Beförderung des Toners in Richtung auf die fotoleitendende Trommel, und zwei Vorspannungsquellen, jede, um eine bestimmte Vorspannung auf entweder die erste oder zweite Entwicklungsrolle anzulegen. Ein Kontaktdruck, der zwischen der Klinge und der ersten Entwicklungsrolle herrscht und eine Projektion des Kantenabschnitts der Klinge von einem Punkt, wo der Kantenabschnitt die erste Entwicklungsrolle kontaktiert, werden so ausgewählt, dass der Toner durch die erste Entwicklungsrolle in einer Menge größer oder gleich 0,2 mg/cm², aber kleiner oder gleich 0,7 mg/cm² für eine Einheitszeit und eine Einheitsfläche befördert wird.
Weiter umfasst vorteilhafterweise Toner zur Verwendung mit einer Entwicklungsvorrichtung für einen Bilderzeugungsapparat ein erstes Beförderungsmittel zum Befördern des Toners, der hierauf abgeschieden wird, ein Regulierungsglied zum Regulieren des Toners auf dem ersten Beförderungsmittel, um eine dünne Tonerschicht auszubilden, während er durch Reibung aufgeladen wird, und ein zweites Beförderungsmittel, um den geladenen Toner dazu zu bringen, sich hierauf an einer Position abzuscheiden, wo das erste und das zweite Beförderungsmittel einander kontaktieren, einen Volumenwiderstand größer oder gleich 10⁸ Ωcm aufweist.
Der Toner kann eine mittlere Partikelgröße von kleiner oder gleich 12 μm aufweisen. Der Toner kann ein magnetisches Pulver enthalten, das in einem Umfang größer oder gleich 20 Gew.%, aber kleiner oder gleich 60 Gew.% in jedem Partikel verteilt ist.
Außerdem kann der Toner in jedem Partikel magnetisches Pulver enthalten, das eine mittlere Partikelgröße kleiner oder gleich 1 μm aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen noch deutlicher, für welche Folgendes gilt:
1 ist ein Abschnitt einer herkömmlichen Entwicklungsvorrichtung, die eine weiche Entwicklungsrolle verwendet;
2 ist ein Abschnitt, der eine herkömmliche Entwicklungsvorrichtung zeigt, die eine harte Entwicklungsrolle verwendet;
3 ist ein Abschnitt, der eine herkömmliche Entwicklungsrolle zeigt, die sowohl eine weiche Entwicklungsrolle als eine harte Entwicklungsrolle verwendet und auf welcher die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
4 ist ein Abschnitt, der demonstriert, wie Toner in die Vorrichtung von 3 bewegt wird;
5 ist ein Abschnitt eines Bilderzeugungsapparates, der in der Vorrichtung von 3 realisiert wird;
6 ist eine unvollständige perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Seitenansicht, die mit 6 verbunden ist;
8 ist ein Abschnitt, der eine Bedingung zeigt, in welcher Toner eine Klinge weg von einer Entwicklungsrolle zwingt und dazu neigt aufzutreten, wenn die Kontaktkraft zwischen der Klinge und der Rolle geringer als 196 mN (20 gf) ist;
9 zeigt eine spezifische Oberflächenbedingung der Entwicklungsrolle, wobei Toner in irregulärer Dicke abgeschieden wird und dazu neigt aufzutreten, wenn die Kontaktkraft höher als 3528 mN (360 gf) ist;
10 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen der Projektion der Klinge und der Tonermenge zeigt, die auf der Rolle in Bezug auf einen Fall abgeschieden werden soll, wobei die Kante der Klinge abgerundet ist und einen Fall, in welchem sie nicht abgerundet ist;
11 zeigt die Übergabe von Toner, die für eine erste Ausführung, die nicht Teil der Erfindung ist, repräsentativ ist;
12 zeigt, wie der Toner in der Menge in dem ersten Beispiel reguliert wird;
13 zeigt, wie die Tonermenge, sich auf einer zweiten Entwicklungsrolle in dem ersten Beispiel verändert;
14 zeigt eine Modifikation des ersten Beispiels;
15 zeigt eine Beziehung zwischen der Tonermenge auf der zweiten Rolle und der Anzahl von Kontakten der zwei Rollen;
16 zeigt die Regulierung der Tonermenge, die auftritt, wenn die zwei Rollen vorwärts gedreht werden, während sie ineinandergreifen;
17 ist eine Kurve, die bezeichnend für eine Beziehung zwischen der Bilddichte und der Tonermenge ist;
18 ist eine Kurve die repräsentativ für eine Beziehung zwischen der Tonermenge und der Anzahl von Kontakten der zwei Rollen ist;
19 zeigt eine Beziehung zwischen der Tonermenge und dem Umfang des Ineinandergreifens;
20 ist eine Kurve, die bezeichnend für eine Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment und dem Umfang des Ineinandergreifens ist;
21 ist eine Kurve, die bezeichnend für eine Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment und der Härte der zweiten Rolle ist;
22 zeigt eine Entwicklungs-Gamma-Charakteristik, die speziell für ein zweites Beispiel ist, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist und in einer 23°C, 50% RH-Atmosphäre ist;
23 zeigt eine Entwicklungs-Gamma-Charakteristik, die nach 30000 wiederholten Kopieroperationen herausgefunden wurde;
24 zeigt eine Entwicklungs-Gamma-Charakteristik, die in einer 5°C, 25% RH-Atmosphäre bestimmt wird;
25 zeigt eine Entwicklungs-Gamma-Charakteristik, die in einer 35°C, 85% RH-Atmosphäre bestimmt wird;
26 zeigt ein Verfahren zum Justieren der Tonermenge, die befördert werden soll;
27 zeigt eine Beziehung zwischen der Tonermenge, die durch die erste Rolle für eine Einheitszeit und eine Einheitsfläche befördert werden soll, und der Tonermenge, die durch die zweite Rolle befördert werden soll;
28 und 29 sind unvollständige Abschnitte, die eine herkömmliche Tonervorrichtung zeigen;
30 ist ein Abschnitt einer herkömmlichen Entwicklungsvorrichtung, die ein zweites Beförderungsmittel aufweist, das als ein Band eingesetzt wird;
31 zeigt eine Beziehung zwischen der Magnetisierungssteigung und der magnetischen Kraft und insbesondere für ein drittes Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
32 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen dem Magnetisierungsanstieg und der Irregularität zeigt, die in einer Tonerschicht gefunden wird;
33 zeigt eine Beziehung zwischen der magnetischen Kraft und der Tonermenge auf der ersten Rolle;
34 ist ein Abschnitt, der ein viertes Beispiel zeigt, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
35 zeigt eine Beziehung zwischen dem Volumenwiderstand von Toner und der Ermöglichung von Hintergrundverunreinigung und ist repräsentativ für ein fünftes Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
36 zeigt eine Beziehung zwischen der mittleren Partikelgröße von Toner und dem Kantenreproduzierbarkeitsgrad, der speziell für eine fünfte Ausführungsform ist;
37 zeigt eine Beziehung zwischen dem magnetischen Pulvergehalt von Toner und der Tonerabscheidung auf der ersten Rolle, ebenfalls speziell für die fünfte Ausführungsform;
38 zeigt eine Beziehung zwischen dem magnetischen Pulvergehalt und der Dichte eines Tonerbildes;
39A und 39B zeigen jeweils eine bestimmte Bedingung, wobei das magnetische Pulver in einem einzelnen Tonerpartikel verteilt ist;
40 ist eine Kurve, die repräsentativ für eine Beziehung zwischen der mittleren Partikelgröße des magnetischen Pulvers und dem Ermöglichen einer Hintergrundverunreinigung ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, erfolgt ein kurzer Bezug auf eine herkömmliche Entwicklungsvorrichtung, die eine weiche Entwicklungsrolle verwendet, gezeigt in 1. Wie gezeigt, weist die Entwicklungsvorrichtung, im Allgemeinen 10, im Allgemeinen einen Behälter 12 auf, der einen frischen Toner T speichert, eine Tonerzuführungsrolle 14, eine weiche Entwicklungsrolle 16, eine Klinge 18, die die Rolle 16 kontaktiert, und eine Hochspannungsstromquelle 20. Die Zuführungsrolle 14 befördert den Toner T von dem Behälter 12 zu der Entwicklungsrolle 16. Der Toner T wird durch Reibung geladen, die zwischen den Rollen 14 und 16 wirkt. Eine Vorspannung wird von der Stromquelle 20 an die Rolle 16 angelegt. Als ein Ergebnis, wird der geladene Toner, bezeichnet mit Tc, elektrostatisch auf der Rolle 16 abgeschieden. Die Rolle 16 befördert den Toner Tc zu einem Spaltabschnitt, wo die Rolle 16 einen Bildträger kontaktiert, der auf einer fotoleitenden Trommel 1 eingesetzt wird. Die Trommel 1 ist in einem Bilderzeugungsapparat enthalten, auf welchem die Vorrichtung 10 befestigt ist. Die Klinge 18 reguliert den Toner Tc, der durch die Rolle 16 befördert wird, um eine gleichförmige dünne Tonerschicht auszubilden. Da die Trommel 1 aus einem harten Material besteht, ist der Spaltabschnitt durch die weiche Entwicklungsrolle 16 ausgebildet. An dem Spaltabschnitt wird der Toner Tc von der Rolle 16 auf die Trommel 1 übertragen, um ein latentes Bild zu entwickeln, das elektrostatisch auf der Trommel 1 ausgebildet ist.
Die Entwicklungsvorrichtung 10 weist einige Probleme auf, die noch wie folgt zu lösen sind. Da die Entwicklungsrolle 16 weich ist, ist es für die Klinge 18 schwer, eine gleichmäßige dünne Tonerschicht auf der Rolle 16 auszubilden. Die weiche Rolle 16 neigt dazu, unter einem Kriechstrom zu leiden (permanente Kompressionseinstellung). Der Kriechstrom verhindert, dass die Rolle 16 die Klinge 18 und die Trommel 1 gleichmäßig kontaktiert, was zu einer fehlerhaften Entwicklung führt. Da es schwierig ist, den Toner gleichmäßig aufzuladen, tritt ein Toner, der auf eine Polarität entgegengesetzt einer erwarteten Polarität aufgeladen ist, auf, und verursacht zum Beispiel Verschmierungen, die auf dem Hintergrund des Bildes erscheinen.
2 zeigt eine andere herkömmliche Entwicklungsvorrichtung, die eine harte Entwicklungsrolle verwendet. Wie gezeigt, weist die Entwicklungsrolle, im Allgemeinen 10A, eine harte Entwicklungsrolle 16A, anstelle der weichen Entwicklungsrolle 16, in 1 auf. Der Toner 10, der von dem Behälter 12 durch die Zuführungsrolle 14 zugeführt wird, wird auf der magnetisierten Oberfläche der Entwicklungsrolle 16a abgeschieden. Der Toner T wird durch Reibung zwischen ihm und der Klinge 18 aufgeladen, wobei die Dicke des Toners T reguliert wird, und die Reibung zwischen seinen Partikeln. Der geladene Toner Tc wird durch die Rolle 16a zu einem Spaltabschnitt befördert, wo die Rolle 16a ein fotoleitendes Band 1a kontaktiert. Da die Rolle 16a aus einem harten Material besteht, wird der Spaltabschnitt durch das Band 1a ausgebildet. Der geladene Toner Tc wird auf das Band 1a auf dieselbe Art und Weise wie in 1 übertragen.
Jedoch benötigt die Entwicklungsvorrichtung 10a einen Antriebsmechanismus, einschließlich einer Antriebsrolle und Zahnrädern, um das Band 1a anzutreiben. Der Antriebsmechanismus erhöht die Kosten der Vorrichtung 10A. Da das Band 1a dazu neigt, einen Versatz aufgrund einer irregulären Spannungsverteilung oder ähnlicher Gründe aufzuweisen, ist ein Extramechanismus erforderlich, um den Versatz zu bewältigen. Außerdem leidet die Vorrichtung 10A unter dem Toner, der mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen wurde.
3 zeigt noch eine andere herkömmliche Entwicklungsvorrichtung, welche sowohl eine harte Entwicklungsrolle als auch eine weiche Entwicklungsrolle aufweist und nur Toner verwendet, anders als bei einer Toner- und Trägermischung. Wie gezeigt, weist die Entwicklungsvorrichtung, im Allgemeinen 30, einen Behälter 32 auf, der frischen Toner T speichert, eine Zuführungsrolle 34, eine harte erste Entwicklungsrolle oder ein Entwicklungsmittel 36, das auf einem Gummimagnet oder ähnlichem eingesetzt ist, eine zweite Entwicklungsrolle oder ein Entwicklungsmittel 38, das eine weiche Oberfläche aufweist und die erste Rolle 36 kontaktiert, und eine fotoleitende Trommel 1, eine Klinge oder einen Toner regulierendes Mittel 40, das die zweite Rolle 36 kontaktiert, eine Stromversorgung 42 zur Tonerübertragung, und eine Vorspannungsstromquelle (HV) 44 zur Entwicklung. Der Toner T wird dazu gebracht, eine dünne Schicht auf der ersten Rolle 36 auszubilden, während er aufgeladen wird. Der aufgeladene Toner T wird durch die erste Rolle 36 zu einem Spaltabschnitt befördert, wo die Rolle 36 die zweite Rolle 38 kontaktiert. Der Spaltabschnitt wird durch die elastische Deformation der zweiten Rolle 38 realisiert. Eine Vorspannung F1 (V) wird von der Spannungsrolle 42 an die erste Rolle 36 angelegt, um den Toner T von der Rolle 36 auf die Rolle 38 zu übertragen. Ähnlich wird eine Vorspannung F2 (V) von der Stromquelle 44 auf die zweite Rolle 38 zur Entwicklung angelegt. Die Übertragung des Toners T von der Rolle 36 auf die Rolle 38 tritt auf, wenn die Vorspannungen F1 und F2 eine der folgenden Bedingungen erfüllen:

(i) F1 < F2 < 0, wenn der Toner T negativ aufgeladen ist und eine Negativ zu Positiv-Entwicklung ausgeführt wird;
(ii) 0 < F1 < F2, wenn der Toner T negativ aufgeladen ist und eine Positiv zu Positiv-Entwicklung ausgeführt wird;
(iii) 0 < F2 < F1, wenn der Toner T positiv aufgeladen ist und eine Negativ zu Positiv-Entwicklung ausgeführt wird; und
(iv) F2 < F1 < 0, wenn der Toner T positiv aufgeladen ist und eine Positiv zu Positiv-Entwicklung ausgeführt wird.

Der Toner Tc, der auf die zweite Rolle 38 übertragen wird, wird zu dem Spaltabschnitt befördert, oder einer Entwicklungsposition, die zwischen der Rolle 38 und der Trommel 1 durch die elastische Deformation der Rolle 38 ausgebildet wird. An dieser Stelle wird der Toner Tc von der Rolle 38 auf die Rolle 1 übertragen, um ein latentes Bild zu entwickeln, das auf der Trommel 1 getragen wird.
4 demonstriert die Übergabe des Toners T, die auftritt, wenn er negativ geladen ist und eine Negativ zu Positiv-Entwicklung ausgeführt wird. Wie gezeigt, wird der Toner Tc, der hauptsächlich mit der negativen Polarität aufgeladen ist, auf der ersten Rolle 36 abgeschieden und dann auf der zweiten Rolle 38. Der Toner T+, der auf die entgegengesetzte Polarität aufgeladen wird und auf der Rolle 36 abgeschieden wird, wird nicht auf die Rolle 38 übertragen. Dies beseitigt erfolgreich eine Hintergrundverunreinigung und andere Defekte.
Ein Kopierer oder ein ähnlicher Bilderzeugungsapparat, der mit der Entwicklungsvorrichtung 30 realisiert wird, wird in 5 gezeigt. Wie gezeigt, weist der Apparat ein Ladegerät 46, eine optischer Schreibvorrichtung 48, eine Bildübertragungseinheit 50, eine Fixiereinheit 52, ein Auslassrollenpaar 54, eine Reinigungsklinge 56, ein Endladegerät 58, eine Kassette 66, die mit Papieren P geladen ist, eine Aufnahmerolle 62 und ein Registrierungsrollenpaar 64 auf. Die Trommel 1 ist entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar, wie durch einen Pfeil in der Figur bezeichnet. Das Ladegerät 46 lädt die Oberfläche der Trommel 1 gleichmäßig auf. Die geladene Oberfläche der Trommel 1 wird nacheinander aufgrund der Drehung der Trommel 1 bewegt. Die Schreibvorrichtung 48 belichtet die geladene Oberfläche der Trommel 1 bildweise, um dadurch elektrostatisch ein latentes Bild zu erzeugen. Da die Trommel 1 weiter gedreht wird, entwickelt die Entwicklungsvorrichtung 30 das latente Bild mit Toner und erzeugt dadurch ein entsprechendes Tonerbild auf der Trommel 1. Ein Papier wird von der Kassette 60 zu der Bildübertragungseinheit 50 über die Aufnahmerolle 62 und ein Registrierungsrollenpaar 64 mit einem vorbestimmten Zeitablauf zugeführt. Als ein Ergebnis wird das Tonerbild von der Trommel 1 auf das Papier P durch die Übertragungseinheit 50 übertragen. Nachdem das Tonerbild auf dem Papier P durch die Fixiereinheit 52 fixiert worden ist, wird das Papier P aus dem Apparat durch das Auslassrollenpaar 54 ausgegeben. Nach der Bildübergabe wird der Toner, der auf der Trommel 1 zurückgeblieben ist, durch die Reinigungseinheit 56 entfernt und dann werden die Ladungen, die auf der Trommel 1 zurückbleiben, durch das Endladegerät 58 verteilt, als ein Ergebnis wird das Oberflächenpotential der Trommel 1 auf 0 zurückgespeichert. Die anschließenden Schritte können wiederholt werden, um eine gewünschte Anzahl von Kopien zu erzeugen.
Die Entwicklungsvorrichtung 30, 3 die zwei Entwicklungsrolle 36 und 38 aufweist, ist in der Lage den entgegengesetzt geladenen Toner zu geringen Kosten zu vermeiden. Jedoch wird, da der Toner von der ersten Rolle 36 zu der Trommel 1 mittels der zweiten Rolle 38 zugeführt wird, die Entwicklung des latenten Bildes auf der Trommel 1 durch die Dicke kritisch beeinflusst und eine Ladungsverteilung der Tonerschicht auf der Rolle 36.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Die Ausführungsform ist praktikabel mit, aber nicht beschränkt auf eine Vorrichtung, die zwei Entwicklungsrollen aufweist, wie in 3 und 5 gezeigt, negativ geladenen Toner, und eine Negativ zu Positiv-Entwicklung. In der Ausführungsform und in den Beispielen werden dieselben oder ähnliche Bestandteile wie oder zu den Teilen, die in 3 und 5 gezeigt sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Gerätebeschreibung hiervon erfolgt nicht, um eine Redundanz zu vermeiden.
Ausführungsform
Wie in 6 gezeigt, weist die Entwicklungsvorrichtung eine Klinge 40 auf und hält die Klinge 40 in Kontakt mit einer ersten Entwicklungsrolle 36 in einer eindeutigen Anordnung. Die Klinge 40 weist eine Breite oder Längsrichtung b, eine Dicke h und eine Projektion d auf, gemessen von der freien Kante der Klinge 40 zu dem Punkt, an dem die Klinge 40 die Rolle 36 kontaktiert. Bezeichnet mit l ist eine freie Länge, wie von dem anderen festen Ende der Klinge 40 zu dem Punkt gemessen, wo die Klinge 40 die Rolle 36 kontaktiert. Wie in 7 gezeigt, greift die Klinge 40 um einen Umfang v in die Rolle 36 ein, entsprechend zu der Verschiebung zwischen der geraden Position der Klinge 40 und der Position derselben, die die Rolle 36 kontaktiert.
Die Kraft der Klinge 40, die auf die Rolle 36 wirkt, ist eine der Hauptfaktoren, die es dem Toner ermöglicht, eine gleichmäßig geladene dünne Schicht auf der Rolle 36 auszubilden. Experimente zeigten, dass, wie in 8 bezeichnet, Kontaktkräfte kleiner als 196 mN (20 gf) bewirken, dass eine große Menge an Toner, die zu der Rolle 36 an eine Position zugeführt wird, knapp außerhalb der Klinge 40, um die Klinge 40 weg von der Rolle 36 zu zwingen. Dies verhinderte, dass der Toner eine dünne Schicht ausbildet und dadurch Irregularitäten in der Tonermenge für einen Einheitsbereich und eine Tonerverteilung auf der Rolle 36 verschlimmert. Weiter nahm die Menge der Ladung, die auf dem Toner abgeschieden werden sollte, ab. Wenn die Kontaktkraft höher als 3528 mN (360 gf) war, bildete der Toner sequenziell eine dünne Schicht auf der Rolle 36 aus und haftete an der Klinge 40. Als ein Ergebnis war die Tonerschicht auf der Rolle 36 extrem irregulär in der Dicke, wie in 9 gezeigt. Daher sollte, angenommen, dass die Kontaktkraft P ist, 196 mN ≤ P ≤ 3528 mN (20 gf ≤ P ≤ 360 gf) erfüllt sein. Weiter kann die Kontaktkraft P wie folgt ausgedrückt werden: P = (E·b·h3·v)/(4·13), Gl. (1)wobei E das Young-Modul eines Gliedes ist, das als die Klinge 40 verwendet wird. Es folgt, dass eine stabile Tonerschicht erreichbar ist, wenn b, h, v und l so gewählt werden, um die Beziehung 196 mN ≤ P ≤ 3528 mN (20 gf ≤ P ≤ 360 gf) zu erfüllen.
Angenommen, dass die Rolle 36 und die Klinge 40 jeweils durch eine magnetische Rolle und ein magnetisches Glied realisiert werden. Dann wird, da die Rolle 36 die Klinge 40 magnetisch anzieht, eine Kontaktkraft zur Regulierung des Toners erzielt, selbst wenn die Kontaktkraft P Null ist. Zum Beispiel wurde, wenn die Flussdichte der Rolle 36 280 G betrug und die Klinge 40 aus rostfreiem Stahl (SUS) bestand, der Toner adäquat aufgeladen und es wurde ihm ermöglicht, eine dünne Schicht auszubilden, wenn der Umfang des Eingreifens v größer oder gleich –0,1 mm ist. Wieder bewirkten Kontaktkräfte höher als 3528 mN (360 gf), dass die Dicke der Tonerschicht auf der Rolle 36 extrem irregulär wird.
Die Experimente zeigten daher, dass defekte Bilder nicht auftreten, wenn die folgenden Gleichungen erfüllt werden: 0 mN ≤ P ≤ 3528 mN (0 gf ≤ P ≤ 360 gf) v ≥ –0,1 mm
Daher ist es durch Wählen der Parameter der Gleichung der Gl. (1) so, dass die obigen zwei Beziehungen eingehalten werden, möglich, eine stabile Tonerschicht auf der Rolle 36 auszubilden.
Die Kante der Klinge 40 kann, falls gewünscht, abgerundet sein. Es wurde herausgefunden, dass, wenn die Klinge 40 eine abgerundete Kante aufweist, der Gradient einer Kurve, gezeigt in 10, abnimmt, und dass die Tonermenge auf der Rolle 36 stabilisiert ist. Speziell wenn die Kante der Klinge 40 abgerundet ist, nimmt die Veränderung in der Dicke des Toners auf der Rolle 36 relativ zu dem Vorsprung d der Klinge 40 ab. Außerdem verringert die abgerundete Kante die Veränderung in der Tonerdicke auf der Rolle 36 gegen Verschleiß und aufgrund von Alterung, verglichen mit einer wellenförmigen Kante. Folglich ist eine stabile Tonerschicht mit hoher Zuverlässigkeit erreichbar.
Wie oben dargelegt, begrenzt die Ausführungsform die Kontaktkraft der Klinge 40, die auf die Rolle 36 wirkt, in den Bereich 196 mN ≤ P ≤ 3528 mN (20 gf ≤ P ≤ 360 gf). Unter dieser Bedingung kann der gleichmäßig geladene Toner eine dünne Schicht auf der Rolle 36 konstant ausbilden, wodurch defekte Bilder beseitigt werden. Weiter kann, wenn die Kontaktkraft in dem Bereich von 0 mN ≤ P ≤ 3528 mN (0 gf ≤ P ≤ 360 gf) gehalten wird und der Umfang des Greifens in dem Bereich v ≥ –0,1 mm gehalten wird, der gleichmäßig geladene Toner ebenfalls eine dünne Schicht auf der Rolle 36 konstant ausbilden. Außerdem nimmt, wenn die Kante der Klinge 40 abgerundet ist, die Veränderung in der Dicke des Toners auf der Rolle 36 relativ zu dem Vorsprung d der Klinge 40 ab und gegen Verschleiß und aufgrund von Alterung. Dies verbessert eine zuverlässige Entwicklung.
Erstes Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist
Bei der Entwicklungsvorrichtung 30, 3, wird ein elektrisches Feld, das den Toner Tc dazu bringt, sich von der ersten Rolle zu der zweiten Rolle zu bewegen, ausgebildet. Daher neigt die Tonermenge dazu, anzusteigen bis sie auf die Rolle 38 begrenzt wird. Angesichts dessen, beschränkt dieses Beispiel die Tonermenge, indem die zwei Rollen 36 und 38 dazu gebracht werden, einander zu kontaktieren.
Speziell wurde die erste Rolle 36 als ein Gummimagnet realisiert, während die zweite Rolle 38 als eine Schwammrolle realisiert wurde und mit einer Gummiröhre abgedeckt wurde, deren Oberfläche mit einer leitenden Bemalung beschichtet war. Toner wurde zugeführt, während die zwei Rollen 36 und 38 (kleinste Durchmesserabschnitte unter Berücksichtigung von Jitter) in Kontakt mit derselben Ebene gehalten wurden. Unter dieser Bedingung sättigte, wenn die Rollen 36 und 38 in die Vorwärtsrichtung gedreht wurden (durchgezogene Pfeile in 11) mit einem Lineargeschwindigkeitsverhältnis von 3 (Rolle 36):1 (Rolle 38), die Tonermenge bei etwa 0,3 mg/cm² auf der Rolle 36 oder bei etwa 1,4 mg/cm² auf der Rolle 38. Anderseits sättigte, wenn die Rollen 36 und 38 umgekehrt werden (Rolle 38 dreht sich in eine Richtung, die durch einen gestrichelten Pfeil in 11 bezeichnet wird), bei einem Lineargeschwindigkeitsverhältnis von 3:–1, die Tonermenge bei etwa 0,3 mg/cm² auf der Rolle 36 oder bei etwa 1,1 mg/cm² auf der Rolle 38.
Wenn die Rollen 36 und 38 unter der obigen Bedingung einander kontaktieren, sind sie an dem Spaltabschnitt leicht deformiert, wenn der Toner dort zwischen durchgeht. In 12 bezeichnen gestrichelte Linien die Ausgangspositionen der Rollen 36 und 38. Als ein Ergebnis wird die Tonermenge reguliert.
13 zeigt Veränderungen in der Tonermenge auf der zweiten Rolle 38. Man wird sehen, dass die Tonermenge auf der Rolle 38 leicht reguliert werden kann, wenn die Rollen 36 und 38 in Kontakt gehalten werden, obwohl sie davon abhängt, wie viele Male sie kontaktieren.
Natürlich kann die Tonermenge auf der Rolle 38 reguliert werden, selbst wenn die Rollen 36 und 38 sich nicht berühren, d. h. nur wenn sie durch eine bestimmte Lücke beabstandet sind. In diesem Fall ist die Voraussetzung für die adäquate Tonermenge (etwa 1 mg/cm² bis 1,2 mg/cm²), die erfüllt werden muss, dass die Lücke extrem klein aufrechterhalten werden kann (Dicke von mehreren Tonerschichten; mehrere zehn Mikrometer). Jedoch ist eine derartige Lücke schwierig auszubilden, aufgrund der dimensionalen Toleranzen (Abstand zwischen den Achsen, Jitter der Rollen etc.), sodass die Irregularität in der Tonermenge verstärkt wird. Die Lücke sicher aufrechtzuerhalten ist schwierig unter technischen Gesichtspunkten und würde die Kosten erhöhen.
Angesichts des Obigen, wie in 14 gezeigt, kann das Beispiel so modifiziert werden, dass die Rollen 36 und 38 sich in gegensätzlichen Richtungen an dem Spaltabschnitt bewegen und leicht ineinandergreifen. Diese Konfiguration macht es schwierig für den Toner T, durch den Spaltabschnitt hindurchzugehen. Unter dieser Bedingung, wenn der Toner T von der Rolle 36 zu der Rolle 38 übertragen wird, wird die Tonermenge auf der Rolle 38 einfach durch die Tonermenge auf der Rolle 36 bestimmt und dem Lineargeschwindigkeitsverhältnis. Außerdem wird der Toner T, der durch die Entwicklungsposition hindurchgeht, an der sich die Trommel 1 befindet, zu der Rolle 36 zurückgeholt und gesammelt. Als ein Ergebnis wird der Toner auf der Rolle 38 nicht nur in einer konstanten Menge aufrechterhalten, sondern jedes Mal wenn die Rolle 36 gedreht wird, aufgefrischt. Daher wird die Veränderung in der Tonermenge auf der Rolle 38 aufgrund des wiederholten Kontaktes der Rollen 36 und 38 verringert. Dies ermöglicht erfolgreich, dass ein Minimum an Bildrückständen auftritt.
15 zeigt eine Beziehung zwischen der Tonermenge auf der Rolle 38 und der Anzahl von Kontakten, der Rollen 36 und 38. Diese Beziehung wurde mit der obigen Modifikation bestimmt, und wenn die Rollen 36 und 38 jeweils Durchmesser von 16 cm und 20 cm aufwiesen und eine Härte von etwa 50 Grad in Asker C aufwiesen, wenn sie mit einem Lineargeschwindigkeitsverhältnis von 3:–1 gedreht wurden, während sie um 0,4 mm ineinandergriffen und wenn die Tonermenge auf der Rolle 38 0,3 mg/cm² betrug. Wie gezeigt, betrug die Tonermenge auf der Rolle 38 etwa 0,9 mg/cm², ohne Berücksichtigung der Anzahl der Kontakte der Rollen 36 und 38.
Zum Vergleich nehme man an, dass die Rollen 36 und 38 in der Vorwärtsrichtung gedreht werden, während sie ineinandergreifen, wie in 16 gezeigt. Dann kann sich die Tonermenge, welche durch den Spaltabschnitt hindurchgeht, verändern, abhängig von der Kontaktbedingung und dem Lineargeschwindigkeitsverhältnis der Rollen 36 und 38. Jedoch bewegt sich während der Bilderzeugung der Toner T hauptsächlich von der Rolle 36 zu der Rolle 38, aber wird kaum von der späteren zu der früheren bewegt. Außerdem neigt der Toner T dazu, sich in einem Abschnitt A anzuhäufen, gezeigt in 16.
Bei der Modifikation ist der obige Vorteil nur erreichbar, wenn die Rollen 36 und 38 ineinandergreifen. Durch Experimente wurde herausgefunden, dass, wenn die Rollen 36 und 38 um mehr als 0,5 mm ineinandergreifen, es kaum einen Toner T ermöglicht wird, durch den Spaltabschnitt hindurchzugehen, d. h. der Abstreifeffekt der Rollen 36 und 38 wird verbessert. Jedoch verbessert eine Zunahme in der Menge des Ineinandergreifens nicht proportional den Abstreifeffekt; jedoch erhöht es die Deformation der Rollen 36 und 38 und neigt dazu, dass ein Kriechstrom auftritt. Der Kriechstrom hängt von den Materialien, den Durchmessern und dem Umfang des Ineinandergreifens der Rollen 36 und 38 ab, als auch von der Umgebung, die sie umgeben. Ein Kriechstromtest (30 Tage bei 35 Grad C, 85% RH Atmosphäre) zeigte, dass wenn der Umfang des Ineinandergreifens weniger als 2 mm beträgt, der Kriechstrom der Rollen 36 und 38 in einem erlaubbar Bereich in Bezug auf eine Bildqualität liegt, und dass der Umfang des Ineinandergreifens vorzugsweise weniger als 1,5 mm beträgt. Wie für die Härte, war eine „harte und weiche" Kombination wünschenswerter für den Abstreifeffekt als eine „weiche und weiche" Kombination für einen gegebenen Umfang des Ineinandergreifens.
Wenn die zweite Rolle 38 weich ist, kann sie eine Entwicklung in Kontakt mit der harten Trommel 1 beeinflussen. Wenn Verwendung von magnetischem Toner gemacht wird, wird die Rolle 38 als eine Magnetrolle realisiert. Jedoch ist in dem vorliegenden Zustand der Entwicklung eine weiche Magnetrolle teurer als eine harte Magnetrolle. Daher ist es effektiver, die Rolle 38 weicher als die Rolle 36 zu machen und die letzte dazu zu bringen, in die vorherige einzugreifen.
Wenn Experimente mit Rollen 36 ausgeführt wurden, die eine Härte von etwa 99 Grad in Asker C aufwiesen und Rollen 38, die eine Härte von etwa 35 Grad bis 70 Grad aufwiesen, war es kaum einem Toner möglich, durch den Spaltabschnitt hindurchzugehen, wenn die Rollen 36 und 38 um mehr als 0,3 mm ineinandergriffen. Dies bedeutet, dass der Abstreifeffekt deutlich ist, neben einem schmalen Umfang von Ineinandergreifen. Jedoch verbessert eine Zunahme im Umfang des Ineinandergreifens den Abstreifeffekt nicht proportional, eher erhöht er die Deformation der Rollen 36 und 38 und neigt dazu, zu bewirken, dass ein Kriechstrom auftritt, wie früher dargelegt. Wieder hängt der Kriechstrom von den Materialien, Durchmessern und Umfangen des Ineinandergreifens der Rollen 36 und 38 ab, als auch von der Umgebung, die sie umgibt. Ein Kriechstromtest (30 Tage bei 35°C, 85% RH Atmosphären) zeigt, dass, wenn der Umfang des Ineinandergreifens weniger als 1,3 mm ist, der Kriechstrom der Rollen 36 und 38 in einem erlaubbaren Bereich in Bezug auf eine Bildqualität liegt, und dass der Umfang des Ineinandergreifens vorzugsweise weniger als 0,8 mm ist. Eine niedrige Härte ist wünschenswert, da sie den Bereich der erlaubbaren Umfange des Ineinandergreifens verbreitert und dadurch eine freie Justierung fordert, während das erforderliche Antriebsdrehmoment erniedrigt wird.
17 zeigt eine Beziehung zwischen der zweiten Rolle 38 und der Dichte eines Bildes. Wie gezeigt, erhöht sich, so lange die Tonermenge auf der Rolle 38 weniger als M₀ ist, die Bilddichte mit einer Zunahme in der Tonermenge. Die Bilddichte sättigt bei M₀. Daher ist es, um zu verhindern, dass die Bilddichte sich verändert, wenn sich die Tonermenge auf der Rolle 38 verändert, notwendig, dass die Tonermenge in einem Bereich ausgewählt wird, der geeignet ist, um die Sättigungsdichte zu realisieren. Jedoch sollte die Tonermenge so klein wie möglich sein, da eine Zunahme in der Tonermenge direkt zu einer Zunahme des Tonerverbrauchers führt. Um diese Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen, ist es notwendig, die Tonermenge m/a auf der Rolle 58 in einem Bereich von M₁ (M₀ = M₁ in dem Beispiel) ≤ m/a ≤ M₂ zu begrenzen.
Andererseits werden, während die Trommel 1 sich in Drehung befindet, die Rollen 36 und 38 konstant gedreht, ob eine Bilderzeugung im Gange ist, oder nicht, und zwar in Kontakt miteinander. Wie in 18 gezeigt, wird die Tonermenge m/a auf der Rolle 38 durch die Anzahl von Kontakten der Rollen 36 und 38 und dem Umfang des Ineinandergreifens hiervon beeinflusst. Speziell nimmt die Menge m/a mit der Zunahme der Kontakte bis zur Sättigung zu. Jedoch nimmt, wenn der Umfang des Ineinandergreifens klein ist, die Anzahl von Kontakten, die für den Umfang m/a zur Sättigung notwendig ist, zu. Außerdem nimmt der Unterschied zwischen der Menge m/a zu dem Zeitpunkt des ersten Kontaktes und die Menge m/a zu dem Zeitpunkt der Sättigung, zu. Wenn ein Bild, dessen Hauptteil durch Schwarz bedeckt ist, entwickelt wird, wird der Toner auf der Rolle 38 in großem Umfang verbraucht, mit dem Ergebnis, dass sich die Rollen 36 und 38 nur einziges Mal kontaktieren. Im Gegensatz nimmt, wenn ein weißer Bildabschnitt fortfährt, die Anzahl von Kontakten zu, da der Toner auf der Rolle 38 nicht verbraucht wird. Daher sollten, um die Bilddichte konstant zu halten, sowohl die Menge m/a zu dem Zeitpunkt eines einzelnen Kontaktes als auch die Menge m/a des Zeitpunktes der Sättigung die obige Beziehung M₁ ≤ m/a ≤ M₂ erfüllen.
19 zeigt eine Beziehung zwischen den Mengen m/a zu dem Zeitpunkt eines einzelnen Kontaktes und einer Sättigung und dem Umfang des Ineinandergreifens t der Rollen 36 und 38. Wie gezeigt, nimmt, wenn die Menge t zunimmt, die Menge m/a zu dem Zeitpunkt eines einzelnen Kontaktes zu und sättigt bei t₁. Im Gegensatz nimmt, in dem Fall der Sättigung, die Menge m/a sequenziell ab, mit einer Zunahme t und sättigt bei t₂. Die Sättigungsmenge wird im Wesentlichen konstant gehalten (Mo). Auf der Rolle 38 sollte die Beziehung M₁ ≤ m/a ≤ M₂ erfüllt sein, wie vorher dargelegt. Daher sollte hier sowohl die Bedingung von t ≥ t₃ für einen einzelnen Kontakt als auch die Beziehung für t ≥ t₄ für die Sättigung erfüllt sein. Während 19 eine bestimmte Beziehung von t₁ ≥ t₂ ≥ t₃ ≥ t₄ zeigt, wird sich das Verhältnis abhängig von zum Beispiel der Vorspannung für die Entwicklung verändern. Wieder wird eine Beziehung, die sowohl die erforderlichen Bedingungen für einen einzelnen Kontakt als auch eine Sättigung erfüllen, bestimmt, als t ≥ t₀ (t₀ = t₃ in 19).
Die Rollen 36 und 38 verrutschen gegenseitig aufgrund eines Unterschiedes in der Richtung und der Drehgeschwindigkeit. Als ein Ergebnis, wie in 20 gezeigt, resultiert eine Zunahme in dem Umfang des Ineinandergreifens in einer Zunahme des Drehmoments, das zum Antreiben der Rollen 36 und 38 erforderlich ist. Weiter nimmt, wie in 21 gezeigt, für einen gegebenen Umfang des Ineinandergreifens das erforderliche Drehmoment in der Härte der Rolle 38 zu. Die Zunahme in einem erforderlichen Drehmoment resultiert in der Notwendigkeit für einen dicken Motor und erhöht dadurch die Kosten der Vorrichtung. Wie in 21 bezeichnet, sollte, um das Drehmoment kleiner als ein erlaubbares Drehmoment T₀ zu halten, die Gummihärte geringer sein als H₀. Durch Experimente wurde herausgefunden, dass die Gummihärte geringer als 60 Grad sein sollte, wie durch JIS-A beschrieben.
Wie oben dargelegt, hält dieses Beispiel die Rollen 36 und 38 in Kontakt und steuert die Tonermenge auf eine vorbestimmte Menge durch eine Lücke, die durch eine elastische Deformation erzeugt wird. Daher kann selbst ein Toner oder ein Entwickler vom Einzelkomponententyp gleichmäßig aufgeladen werden. Dies stellt eine stabile Bilderzeugung durch Reduzierung des Toners von entgegengesetzter Polarität sicher. Wenn die Rollen 36 und 38 in entgegengesetzter Richtung gedreht werden, werden sie dazu gebracht, ineinanderzugreifen, um es schwierig zu machen, durch den Spaltabschnitt hindurchzugehen. Unter dieser Bedingung, wird die Tonermenge, die übertragen werden soll, nur auf der Basis eines Lineargeschwindigkeitsverhältnisses bestimmt, sodass die Tonermenge stabilisiert wird. Weiter ist es, wenn die Rollen 36 und 38 ineinandergreifen, wünschenswert, die Rolle 38 durch ein vergleichsweise weiches Material in Bezug auf die Beziehung zu der Trommel 1 und der Kosten zu realisieren. Außerdem wird die Rolle 38 mit einer Gummihärte von weniger als 60 Grad bereitgestellt, wie durch JIS-A beschrieben. Dies reduziert das Drehmoment erfolgreich, das für die Rolle 38 erforderlich ist, um angetrieben zu werden.
Zweites Beispiel, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist
Dieses Beispiel gehört zu der Tonermenge, die durch die Rollen 36 und 38 befördert werden soll und übernimmt die vorher dargelegte Beziehung (i) zwischen den Vorspannungen F1 und F2.
Nochmals Bezug nehmend auf 3 und 4 wird, wenn die Tonermenge T, die durch die Rollen 36 und 38 hindurchgeht, für eine Zeiteinheit und eine Flächeneinheit verändert, und die Tonermenge T, die auf einem latenten Bild von maximaler Spannung auf der Trommel 1 für eine Zeiteinheit in eine Bereichseinheit abgeschieden werden soll, zu. Angenommen, dass in einer 23°C, 50%RH-Atmosphäre die Rolle 38 den Toner T in einer Menge von 1,4 mg/cm² für eine Zeiteinheit befördert, und dass die Tonermenge, die durch die Rolle 36 für eine Zeiteinheit und eine Bereichseinheit befördert werden soll, verändert wird. 22 zeigt eine Entwicklungs-Gamma-Charakteristik, die bei derartigen Bedingungen bestimmt wird. Speziell angenommen, dass das elektrostatische Potenzial, das auf der Trommel 1 abgeschieden wird, Vo beträgt, und dass das Oberflächenpotenzial der Trommel 38 Vm beträgt, und dass der Toner T zu dem latenten Bild von maximalem Potenzial auf Trommel 1 in einer Menge von Mt g/(cm²·t) übertragen wird, dann bezieht sich die Charakteristik, die in 22 gezeigt ist, auf eine Beziehung zwischen den Unterschied (Vo – Vm) und die Tonermenge Mt g/(cm²·t). In 22 wurden charakteristische Kurven Γ₁₀,Γ₂₀, Γ₃₀ und Γ₄₀ entsprechend bestimmt, wenn die Menge mt2 an Toner, die durch die Rolle 38 befördert wird, 0,7 mg/cm², 0,5 mg/cm², 0,3 mg/cm² und 0,2 mg/cm²betrug. Wenn die Menge mt1 unter 0,2 mg/cm² abfüllt, ist der Toner T leicht zu zerstören oder anzuhängen, wenn er über 0,7 mg/cm² anwächst, kann der Toner T nicht ausreichend aufgeladen werden. Vorzugsweise sollte daher die Menge mt1 größer als 0,2 mg/cm² sein, aber kleiner als 0,7 mg/cm².
Die charakteristischen Kurven, gezeigt in 22, verändern sich aufgrund einer Alterung und Umgebungsbedingungen. 23 zeigt charakteristische Kurven Γ₁₁–Γ₄₁, nachdem die Kopieroperation 30000 Mal wiederholt worden ist. Weiter bezeichnet 24 und 25 jeweils charakteristische Kurven Γ₁₂–Γ₄₂, die bei einer 5°C, 25%RH-Atmosphäre erhalten werden und charakteristische Kurven Γ₁₃–Γ₄₃, die in einer 35°C, 85%RH-Atmosphäre erhalten werden. Man wird sehen, dass die Tonermenge T, die auf das latente Bild von maximalem Potenzial auf die Trommel 1 übertragen werden soll, sequenziell ansteigt, da die Verschlechterung aufgrund einer Alterung fortschreitet, oder da die Temperatur und Luftfeuchtigkeit ansteigen. Jedoch bleibt, nur wenn die Menge, die durch die Rolle 36 für eine Zeiteinheit und eine Bereichseinheit befördert werden soll, kleiner als 0,7 mg/m² ist, die Menge Mt, die auf das latente Bild eines maximalen Potenzial übertragen werden soll, kleiner als 1,5 mg/cm². Dies schützt den Toner T, der auf ein Papier übertragen werden soll, davor, zu schmelzen und in den weißen Hintergrund zu fließen.
Um die Menge mt1 einzustellen, die der Rolle 36 zugeordnet ist, werden der Kontaktdruck der Klinge 40, die aus rostfreiem Stahl besteht, der auf die Rolle 36 wirkt, und die Kontaktposition hiervon, eingestellt. Speziell, wie in 26 gezeigt, wird die Klinge 40 gegen die Rolle 36 um einen Betrag Fc gedrückt, aus einer Position, wo sie einfach die Rolle 36 kontaktiert. Gleichzeitig steht die Klinge 40 um einen Abstand Lv von einem Punkt C₀ hervor, wo die Klinge 40a hiervon die Rolle 36 berührt. In der Praxis ist der Abstand Lv negativ und entspricht einem Abstand in der Zeichnungsrichtung. Wenn die Klinge 40 in Richtung der Rolle 36 um den Betrag Fc gezwungen wird, verschiebt die Linie 40 ihren Kontaktpunkt C₀ auf C₁ in Richtung des Basisendes der Klinge 40.
Die Werte Fc und Lv der Klinge 40 wurden verändert, um die resultierenden Beträge mt1 der Tonerbeförderung durch die Rolle 36 zu messen. Die Abstände Lv, die mit mt1 = 0,2 mg/cm² bereitgestellt wurden und der Abstand Lv, der mit mt1 = 0,7 mg/cm² bereitgestellt wurde, wurden jeweils als –0,5 mm und –1,1 mm gemessen. Der Betrag Fc betrug 0,9 mm ohne Ausnahme.
Die Potenzialdifferenz (Vo – Vm) wird ausgewählt, um in einem Sättigungsbereich zu liegen, in welchem die Menge mt des Toners, der auf das latente Bild eines maximalen Potenzials übertragen werden soll, im Wesentlichen konstant bleibt, relativ zu der obigen Potenzialdifferenz. Angenommen, unter den nicht favorisierten Bedingungen, die in 23 und 25 gezeigt sind, ist die Bedingung, die in 25 gezeigt wird, in welcher die Temperatur 35°C beträgt und die Luftfeuchtigkeit 85%RH beträgt. Unter dieser Bedingung, sind, wenn die Beträge mt1 und mt2 der Tonerbeförderung durch die Rollen 36 und 38 jeweils 0,2 mg/cm² und 1,4 mg/cm² betragen, weist die Menge mt des Toners einen Maximalwert von 1,1 mg/cm² auf. Jedoch wird, da das aktuelle Transferverhältnis 64 Gew.% beträgt, der Toner auf ein Papier übertragen, und zwar in einer Menge von 0,7 mg/cm². Wenn das Papier, das eine derartige Tonermenge trägt, fixiert wurde, wurde das Bild gemessen, eine Bilddichte von DI zu haben, die annähernd gleich 1,3 ist. Da die Dichte DI im Wesentlichen gleich eines Wertes ist, der für eine maximale Dichte auf dem Papier erforderlich ist, geben die oben eingestellten Werte die unteren Grenzen unter einer gegebenen Bedingung an.
Andererseits nimmt man an, dass das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit v1 der ersten Rolle zu der Umfangsgeschwindigkeit v2 der zweiten Rolle 38 und die Differenz zwischen den Vorspannungen F1 und F2, d. h. Vd, konstant gehalten werden. Dann ist die Menge mt2, die der Rolle 38 zugeordnet ist, eine monoton steigende Funktion relativ zu der Menge mt1, die der Rolle 36 zugeordnet ist.
27 zeigt eine Beziehung zwischen den Mengen mt1 und mt2, indem das Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 und die Spannungsdifferenz Vd als Parameter verwendet werden. In Kurven Tij (i, j = 1, 2, 3) ist der Index i repräsentativ für (Vo – Vm); er ist 1, wenn (Vo – Vm) 400 V beträgt, 2, wenn (Vo – Vm) 300 V beträgt oder 3, wenn (Vo – Vm) 200 V beträgt. Ähnlich ist der Index j repräsentativ für v1/v2 und beträgt 1, wenn v1/v2 2 beträgt, 2, wenn v1/v2 3 ist, oder 3, wenn v1/v2 5 beträgt. Somit sind sie so lange proportional, wie m/2 ≤ 1,4 gilt. Die Menge mt2 von 1,4 ist also die untere Grenze, die den Toner davor bewahrt, ein Bild zu verunstalten, wenn er von der Rolle 38 auf das latente Bild eines maximalen Potenzials übertragen wird und dann durch die Fixiereinheit fixiert wird.
Daher muss, da mt1 ≤ 0,7 mg/cm² ist, ebenfalls erfüllt werden, wenn mt2 0,4 beträgt, mt1 = 1,7 und mt2 = 1,4 ergeben ebenfalls die unteren Grenzen. Kombiniert man diese unteren Grenzen mit den obigen Grenzen, wird eine Beziehung von 1,4/0,7 = 2 ≤ mt2/mt1 ≤ 1,4/0,2 = 7 erzeugt, d. h. 2 ≤ mt2/mt1 ≤ 7. Es ist notwendig, dass das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit v2 der Rolle 38 zu der Umfangsgeschwindigkeit v0 der Trommel 1 größer als 1,0 aber kleiner als 1,4 ist.
Einige spezielle Bedingungen, die herausgefunden wurden, indem die Umfangsgeschwindigkeiten v1 und v2 und die Vorspannungen F1 und F2 verändert werden, werden beschrieben. Zuerst wurde, während die Vorspannungen F1 und F2 verändert wurden, das Verhältnis v1/v2 als 2,75 ausgewählt wurde. In den Beispielen waren die Spannungen F1 und F2 fast gleich zueinander. Wenn F1 und F2 jeweils –700 V und –400 V betrugen, d. h. wenn F2 – F1 = –400 – (700) = 300 V waren, wurde das meiste des Toners T, der auf der Rolle 36 abgeschieden war, auf die Rolle 38 übertragen. Wenn F1 und F2 jeweils 0 V und –400 V waren, d. h., wenn F2 – F1 = –400 – (0) = –400 V, blieb das meiste des Toners, der auf der Rolle 36 abgeschieden wurde, auf der Rolle 36 zurück und der Toner T, der auf die Rolle 38 übertragen wurde, wurde zu der Rolle 36 zurückgebracht. Weiter wurde, wenn F1 und F2 beide in einem fließenden Zustand waren, der Toner T, der auf der Rolle 36 abgeschieden wurde, auf die Rolle 38 übertragen, aber blieb teilweise auf der Rolle 36 zurück.
Da die Rolle 36 in die Rolle 38 greift, wird der Kontaktdruck zwischen den Rollen 36 und 38 durch die Härte der Rolle 36 und den Umfang des Ineinandergreifens der Rolle 36 und der Rolle 38 bestimmt. Der Kontaktdruck bei Drehung bestimmt, wie leicht der Toner T zwischen den Rollen 36 und 38 hindurchgehen kann. Ob oder ob nicht der Toner T von der Rolle 36 auf die Rolle 38 übertragen wird, hängt von der Orientierung und Intensität des elektrischen Feldes der Rollen 36 und 38, dem Kontaktdruck, der haftenden Kraft des Toners C, etc. ab. Wenn die Rolle 36 in der umgekehrten Richtung gedreht wurde, d. h. auf eine Weise, um der Bewegung der Rolle 38 zu folgen, und wenn F1 und F2 jeweils –800 V und –400 V betrugen, wurde das meiste des Toners T von der Rolle 36 auf die Rolle 38 übertragen.
Auf diese Weise ermöglicht das Beispiel 1, dass die Tonermenge, die durch die Rolle 38 zu der Entwicklungsposition befördert werden soll, gesteuert zu werden, wenn das Geschwindigkeitsverhältnis v1/v2 und die Potenzialdifferenz (F2 – F1) geeignet ausgewählt werden. Als ein Ergebnis können die Menge mt1 und die Ladung des Toners T. der durch die Rolle 36 befördert werden soll, das Geschwindigkeitsverhältnis v2/vo und die Tonermenge Mt unabhängig voneinander gesteuert werden.
Wie oben dargestellt, werden in dem Beispiel der Kontaktdruck zwischen der Klinge 40 und der Rolle 36 und der Vorsprung der Klingenkante 40a gesteuert, um die Tonermenge mt1, die durch die Rolle 36 befördert werden soll, so zu steuern, dass sie größer als 0,2 mg/cm², aber kleiner als 0,7 mg/cm² ist. Dies ermöglicht es der Vorrichtung, neben der Verwendung von Toner oder eines Entwicklers, der Einzelkomponente, ein Tonerbild von genügender Dichte zu erzeugen, ohne das Bild zu verunstalten oder den entgegengesetzt geladenen Toner dazu zu bringen, zu erscheinen.
Drittes Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist
Erneut Bezug nehmend auf 2 werden die Probleme, die dazu gehören, beschrieben. Wie gezeigt, werden in den Beispielen eine Entwicklungsvorrichtung 10A, das Band 1a und die magnetische harte Rolle 16a mit derselben Umfangsgeschwindigkeit in Kontakt zueinander gedreht. Wie in 28 gezeigt, erscheint, wenn der Umfang der Rolle 16a bei einem unregelmäßigen Abstand magnetisiert wird, der unregelmäßige Abstand direkt in dem resultierenden Bild als ein Bilddefekt. Um dieses Auftreten zu vermeiden, ist es üblich gewesen, die Rolle 16a bei einer Umfangsgeschwindigkeit drei oder vier Mal höher zu bewegen und den magnetisierenden Abstand soweit wie möglich zu minimieren. Jedoch kann, wie für den magnetischen Abstand bzw. Pitch ein mittlerer Fluss auf der Oberfläche der Rolle 16a nicht ausgebildet werden, und zwar aufgrund von zum Beispiel magnetischen Interferenzen, die zum Zeitpunkt der Magnetisierung auftreten. Außerdem ist ein vorbestimmter Fluss nicht erreichbar. Wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 16a erhöht wird, um für eine kurze Tonerzuführung bereit zu sein, treten dort andere Probleme auf, einschließlich des Toneroffsets zu dem Zeitpunkt der Aufzeichnung eines schwarzen durchgehenden Bildes oder eines Halbtonbildes, und einem Jitter.
29 zeigt die Akkumulation von Toner, die ursächlich für das oben erwähnte Toneroffset ist und auftritt, wenn die Tonerzufuhr von der Rolle 16a auf das Band übermäßig ist. Insbesondere scheidet sich der Toner übermäßig auf der Hinterkante des durchgehenden schwarzen Bildes ab.
30 zeigt eine spezielle Anordnung zur Beseitigung der obigen Probleme. Wie gezeigt, wird ein Beförderungsband 17 zwischen der Trommel 1 und der Rolle 16a angeordnet. Diese Art von Anordnung wurde herausgefunden, um eine magnetische Interferenz zu dem Zeitpunkt der Magnetisierung zu vermeiden, als auch andere unerwünschte Erscheinungen. Jedoch ist, wenn der Magnetisierungsabstand der Rolle 16a größer als 5 mm ist, der Abstand zwischen den nahen Polen zu groß, um einen intensiven Flusskreislauf auszubilden, obwohl der Kreislauf ausgebildet werden kann. Außerdem ist der Punkt, der inmitten zwischen den nahen Polen der Rolle 16a ist, ursprünglich magnetisch neutral und kann den Toner nicht magnetisch zurückhalten. Speziell ziehen die Tonerpartikel an den Zwischenpunkt einander aufgrund des Flusses an, der die nahen Pole miteinander verbindet und bedecken hauptsächlich den Zwischenpunkt. Der Fluss schwächt sich daher mit einer Abnahme im Abstand zwischen den angrenzenden Polen ab, was den Toner dazu bringt, durch eine mechanische Kraft verschoben zu werden. Unter dieser Bedingung wird, wenn der Toner von der Rolle 16a auf das Band 17 übertragen wird, die das Band 17 kontaktiert, und die sich mit einer höheren Geschwindigkeit als das Band 17 bewegt, der Toner an den Zwischenpunkt aufgrund des Kontaktes mit dem Band 17 verschoben. Folglich wird die Tonerschicht auf dem Band 17 und daher das resultierende Tonerbild in der Dichte irregulär.
31 zeigt eine Beziehung zwischen dem Magnetisierungsabstand und der Flussdichte (tesla), d. h. wie die Flussdichte sich verändert, wenn die das Magnetfeld erzeugende Schicht der ersten Rolle 36 in einem gegebenen Umfang magnetisiert wird. Wie gezeigt, nimmt die Flussdichte scharf ab, wenn der Magnetisierungsabstand unter 1 mm abfallt; der Magnetisierungsumfang nimmt mit einer Abnahme in dem Abstand ab. Dies geschieht teilweise deswegen, da die Magnetisierung auf nahe Elektroden fließt, und zwar zu dem Zeitpunkt der Magnetisierung und teilweise, da magnetische Interferenzen zwischen Elektroden auftreten. Daher sollte in der veranschaulichten Ausführungsform die untere Grenze des Abstandes zwischen den nahen Elektroden etwa 1 mm betragen.
32 zeigt eine Beziehung zwischen dem Magnetisierungsabstand und der Anzahl von irregulären Positionen, die in der Tonerschicht auftreten. Wie gezeigt, wächst die Anzahl von irregulären Abschnitten mit einer Zunahme in dem Magnetisierungsabstand und nimmt scharf zu, wenn der Abstand auf über 5 mm anwächst. Dies bringt das Problem hervor, das mit Bezug auf 30 diskutiert wurde. Bei dieser Ausführungsform wird die untere Grenze des Magnetisierungsabstandes so gewählt, um weniger als 5 mm zu betragen.
33 zeigt eine Beziehung zwischen der Flussdichte (tesla) und der Tonermenge, die auf der ersten Rolle 36 abgeschieden werden soll. Der Toner auf der Rolle 36 muss eine dünne Schicht gleichmäßig und stabil ausbilden. Dies hängt einzig von dem Draht ab, mit dem die Rolle 36 den Toner hierauf magnetisch zurückhalten kann. Wie in 33 gezeigt, wird, wenn die Flussdichte kleiner als 10 (Bereich a) ist, die Tonermengenabscheidung extrem unstabil und nimmt scharf ab. Dies passiert deshalb, weil die magnetische Anziehung der Rolle 36 nicht intensiv genug ist, um den Toner zurückzuhalten. Andererseits steigen, wenn die Flussdichte höher als 50 (Bereich b) ist, die magnetische Anziehung und der Kontaktdruck, der zwischen der Rolle 36 und der magnetischen Klinge 40 wirkt. Als ein Ergebnis überwindet die Restriktion der Klinge 40 die Anziehung der Rolle 36, was bewirkt, dass die Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36 abnimmt. Es folgt, dass der Toner stabil auf der Rolle 36 abgeschieden wird, wenn die Flussdichte von 10 bis 50 reicht (Bereich c).
Die Klinge 40 kann aus Martensit-basiertem rostfreien Stahl bestehen, falls gewünscht.
Wie oben dargelegt, weist die Rolle 36 ihre Magnetfeld erzeugende Schicht, die mit einem Abstand von 1 mm bis 5 mm magnetisiert ist, auf. Dies stellt eine vorbestimmte Flussdichte durch Vermeiden der Interferenz zwischen nahen Elektroden zu dem Zeitpunkt der Magnetisierung sicher. Der Toner kann von der Rolle 36 auf die Rolle 38 auf eine Art übertragen werden, um eine gleichförmige Tonerschicht auszubilden. Daher ist das resultierende Bild frei von einer irregulären Dichteverteilung, Hintergrundverunreinigungen und anderen Defekten.
Weiter ist die magnetische Kraft, die bewirkt, dass die felderzeugende Schicht der Rolle 36 eine vorbestimmte Tonermenge zurückhält, über einen bestimmten Bereich variabel. Daher können Veränderungen in Umgebungsbedingungen, einschließlich der Temperatur innerhalb des Apparates und die atmosphärische Temperatur ausreichend beherrscht werden. Die Halterung der Rolle 36 und der Klinge 40 kann ebenfalls beherrscht werden. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Entwicklungsvorrichtung, während attraktive Bilder sichergestellt werden.
Die magnetische Klinge 40 wird in Kontakt mit der felderzeugenden Schicht der Rolle 36 bei einem gleichmäßigen Druck gehalten. Dies fördert weiter die Abscheidung der Rolle 36 in einer dünnen gleichförmigen Schicht. Außerdem wird die Genauigkeit, die von der Klinge 40 in Position und Teil vereinfacht, während die Kosten der Vorrichtung verringert werden.
Viertes Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist
Wie in 34 gezeigt, beseitigt das Beispiel den entgegengesetzt aufgeladenen Toner durch Anlegen einer Vorspannung F3 (V) an die Klinge 40. Die Vorspannung F3 ist gleich oder höher als die Vorspannung F1, die an die erste Rolle 36 angelegt wird. Wie gezeigt, werden die Vorspannungen V1 und V3 jeweils von der Spannungsquelle 44 und der Spannungsquelle 44a an die Rolle 36 und die Klinge 40 in der obigen Beziehung angelegt. Unter dieser Bedingung wird der entgegengesetzt aufgeladene Toner T+ von dem Behälter 12 elektrostatisch durch die Klinge 40 gesammelt und es wird verhindert, dass er auf die Tonerschicht auf der Rolle 36 trifft. Gleichzeitig wird der Toner T+, der der Reibungsaufladung der Klinge 40 zuzuschreiben ist, durch die Klinge 40 gesammelt. Es ist zu beachten, dass die Tonerschicht auf der Rolle 36 so dünn wie zehn und einige Mikrometer oder weniger ist.
Der Klinge 40 misslingt es, einen Toner der entgegengesetzten Polarität T+ von der Rolle 36 zu sammeln. Dieser Teil des Toners T+ neigt dazu, sich von der Rolle 36 zu der Rolle 38 zusammen mit dem Toner der regulären Polarität Tc zu bewegen. Jedoch wird, da die Vorspannungen F1 und F2 jeweils an die Rollen 36 und 38 angelegt werden, nur der Toner Tc zu der Rolle 38 aufgrund der elektrischen Kraft übertragen, die durch die Vorspannungen F1 und F2 erzeugt wird. Der Toner T+ wird auf der Rolle 36 zurückgelassen und dann in dem Behälter 14 gesammelt oder wieder reguliert und durch die Klinge 40 auf die richtige Polarität durch Reibung reguliert.
Wenn die Vorspannung (negatives Potenzial) F3, die an die Klinge 40 angelegt wird, höher ist als die Spannung V1, die an die Rolle 36 angelegt wird, kann eine Ladung in den Toner um die Klinge herum in einigem Ausmaß injiziert werden. Dies trägt ebenfalls zur Beseitigung des unerwünschten Toners T+ bei. Die Klinge 40 kann durch ein dünnes elastisches Metall realisiert werden, z. B. eine dünne Schicht aus rostfreiem Stahl (zum Beispiel SUS301-CSP oder 420J2).
Wie oben dargelegt, verringert dieses Beispiel die Tonermenge von entgegengesetzter Polarität T+ und ermöglicht der Klinge 40, ihn zu sammeln. Daher wird es einer minimalen Tonermenge T+ möglich, auf der Rolle 36 abgeschieden zu werden. Außerdem wird der Toner T+ davor bewahrt, von der Rolle 36 auf die Rolle 38 übertragen zu werden. Dies schließt den unerwünschten Toner T+ in zwei aufeinander folgenden Stufen aus und verringert ihn mit hoher Genauigkeit. Die resultierenden Bilder sind frei von Hintergrundverunreinigungen, irregulärer Dichteverteilung und anderen Defekten.
Fünftes Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist
Dieses Beispiel gehört zu Toner des Entwicklers vom Einzelkomponententyp der explosiv auf irgendeines der vorangegangenen Beispiele anwendbar ist. 35 zeigt eine Beziehung zwischen dem Volumenwiderstand des Toners und dem Ermöglichen von einer Hintergrundverunreinigung. Die Hintergrundverunreinigung ist dem Toner T zuzuschreiben, der von der zweiten Rolle 38 auf den Hintergrund übertragen wird, dessen Potenzial gering unterschiedlich von dem Potenzial der Rolle 38 ist. Daher ist, da die Potenzialdifferenz, die den Toner dazu bringt, sich von der Rolle 38 zu der Trommel 1 zu bewegen, abnimmt, die Verunreinigung noch verstärkter. Das Ermöglichen einer Hintergrundverunreinigung wird durch die minimale Potenzialdifferenz zwischen der Rolle 38 und der Trommel 1 dargestellt, welche die Verunreinigung unterhalb einem Standardwert aufrechterhält. Speziell kann, wenn die Ermöglichung durch die Charakteristik des Toners T ausgewählt wird, um ausreichend groß zu sein, das latente Bild ein Tonerbild mit einem Minimum an Hintergrundverunreinigung ausgeben, ohne durch zum Beispiel eine Abnahme in dem Oberflächenpotenzial der Trommel 1 aufgrund von Alterung beeinflusst zu werden.
Wie 35 bezeichnet, steigt die Ermöglichung mit einer Zunahme in dem Volumenwiderstand des Toners T an. Angenommen, dass der praktisch ermöglichte Wert der Verunreinigung V₁ beträgt, dann ist eine Ermöglichung größer als der Wert V₁ verfügbar, wenn der Toner T einen Volumenwiderstand von größer als 108 Ωcm aufweist. Im Allgemeinen nimmt der Volumenwiderstand des Toners T mit einer Zunahme in der Zusammensetzung des magnetischen Pulvers ab, das in den Tonerpartikeln verteilt ist. Daher ist es durch Begrenzen des Gehalts des magnetischen Pulvers in den Partikeln möglich, den Volumenwiderstand auf über 10⁸ Ωcm zu erhöhen. Das Tonerbild, das durch einen solchen Toner T entwickelt wird, ist stabil und wird mit einem klaren Hintergrund bereitgestellt.
36 zeigt eine Beziehung zwischen der mittleren Partikelgröße des Toners T des Beispiels und den Kantenreproduzierbarkeitsgrad zu dem Tonerbild. Der Kantenreproduzierbarkeitsgrad ist der Index, der repräsentativ für die Kantenreproduzierbarkeit eines Tonerbilds ist; ein hoher Grad bezeichnet ein schärferes Tonerbild. Wie gezeigt, nimmt der Reproduzierbarkeitsgrad mit einer Zunahme in der mittleren Partikelgröße aus dem folgenden Grund ab. Wenn sich die mittlere Tonerpartikelgröße erhöht, nimmt die Packungsdichte des Toners T für einen Einheitsbereich auf der Rolle 38 ab und außerdem wird die Tonermengenabscheidung ungleichmäßig. Das resultierende Tonerbild weist seine Kanten und die Linien verzerrt auf. Angenommen, dass der praktische Ermöglichungswert des Reproduzierbarkeitsgrades r beträgt, ist ein Reproduzierbarkeitsgrad höher als der Wert r erreichbar, wenn der Toner T eine mittlere Partikelgröße von weniger als 12 μm aufweist. Diese Art von Toner stellt ein Tonerbild mit scharfen Kanten und scharfen dünnen Linien bereit.
37 zeigt eine Beziehung zwischen dem Gehalt des magnetischen Pulvers und den Tonerpartikeln und der Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36. 38 zeigt eine Beziehung zwischen dem Gehalt des magnetischen Pulver und der Dichte eines Tonerbildes.
Durch Begrenzen des Gehalts des magnetischen Pulvers ist es möglich, eine Volumenwiderstandsfähigkeit höher als 10⁸ Ωcm zu realisieren, wie vorher dargestellt. Jedoch überträgt sich eine Abnahme in dem Gehalt des magnetischen Pulvers in einer Abnahme der Menge des Toners T, der sich auf der Rolle 36 abscheidet. Die Menge der Magnetisierung der Rolle 36 kann erhöht werden, um die Tonermenge T davor zu bewahren, auf der Rolle 36 abzunehmen. Dies jedoch intensiviert die magnetische Anziehung der Rolle 36, die auf die Klinge 40 wirkt, die im Allgemeinen aus Metall hergestellt ist. Die intensive Anziehung erhöht den Reibungswiderstand zwischen der Rolle 36 und der Klinge 40, wodurch das Drehmoment zum Antreiben der Rolle 36 erhöht wird und der Verschleiß der Klinge 40 beschleunigt wird. Insbesondere werden, wenn die Rolle 36 in der entgegengesetzten Richtung (Pfeil A) relativ zu der Klinge 40 gedreht wird, wie in 3 gezeigt, das notwendige Drehmoment und die Abnutzung verstärkt. Aus diesem Grund sollte die Rolle 36 nur in einem minimal notwendigen Umfang magnetisiert werden.
Die Beziehung zwischen dem Gehalt von magnetischem Pulver und der Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36, gezeigt in 35, hält an, wenn die Rolle 36 in dem minimal notwendigen Umfang magnetisiert wird. Man sieht, dass die Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36 mit einer Zunahme in dem Gehalt des magnetischen Pulvers ansteigt, angenommen, dass die passende Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36 eine untere Grenze t_L und eine obere Grenze t_U aufweist. Dann kann, wenn der Gehalt des magnetischen Pulvers größer als 15 Gew.%, aber kleiner als 60 Gew.% ist, eine passende Tonermenge auf der Rolle 36 abgeschieden werden. Weiter kann, wenn der Gehalt kleiner als 60 Gew.% ist, der Toner ebenfalls mit der Volumenwiderstandsfähigkeit höher als 108 Ωcm bereitgestellt werden.
In dem veranschaulichenden Beispiel wird das magnetische Pulver durch Ferrite realisiert und dient gleichzeitig zur Färbung des Toners T in Schwarz. Daher führt eine Veränderung in dem Gehalt des magnetischen Pulvers zu einer Veränderung der Dichte des Toners T.
38 zeigt eine Beziehung zwischen der Dichte eines Tonerbildes und dem Gehalt des magnetischen Pulvers, was gehalten werden soll, wenn die Tonermengenabscheidung auf der Rolle 36 t_L beträgt. Angenommen, dass die minimal erforderliche Dichte eines Tonerbildes s beträgt, dann kann ein latentes Bild in einer Dichte höher als s stabil erhöht werden, wenn der Gehalt des magnetischen Pulvers größer als 20 Gew.% ist.
39A zeigt ein Tonerpartikel Tp, in welchem ein magnetisches Pulver M, das eine mittlere Partikelgröße von größer als 1 μm aufweist, verteilt ist. Ähnlich zeigt 39B einen Tonerpartikel Tp, in welchem ein magnetisches Pulver M, das eine mittlere Partikelgröße von kleiner als 1 μm aufweist, verteilt ist. Unter der Bedingung, die in 39A gezeigt ist, neigt das Pulver M dazu, ungleichmäßig verteilt zu werden. In dem Abschnitt, wo sich das Pulver M sammelt, ist der Widerstand erkennbar erniedrigt, mit dem Ergebnis, dass eine Leitung auftritt, und verhindert, dass das Partikel Tp eine Ladung zurückhält. Außerdem erniedrigt die ungleichmäßige Verteilung des Pulvers M die Volumenwiderstandsfähigkeit des Toners T und ermöglicht eine Hintergrundverunreinigung. Im Gegensatz ist unter der Bedingung, die in 39B gezeigt ist, das Pulver M gleichmäßig verteilt und stellt einen gleichmäßige Widerstandsverteilung in dem Partikel Tp ein. Dies ermöglicht es dem Partikel Tp die erwartete Ladung sicher zurückzuhalten und außerdem verhindert es, dass die Volumenwiderstandsfähigkeit abfällt.
40 zeigt eine Beziehung zwischen der mittleren Partikelgröße des Pulvers M und der Ermöglichung, dass eine Hintergrundverunreinigung anhält, wenn der Gehalt des Pulvers M und dem Partikel Tp konstant ist. Wie gezeigt, ist, angenommen, dass der Partikelwert der Ermöglichung einer Hintergrundverunreinigung v₂ beträgt, eine Ermöglichung größer als v₂ erreichbar, wenn die mittlere Partikelgröße des Pulvers kleiner als 1 μm ist. Wenn ein latentes Bild durch den Toner T entwickelt wird, der weniger als 1 μm des Pulvers M in jedem Partikel enthält, ist das resultierende Tonerbild frei von einer Hintergrundverunreinigung.
Zusammenfassend stellt dieses Beispiel eine ausreichende Potenzialdifferenz zwischen der Rolle 36 und der Trommel 1 bereit, was die Tonerpartikel dazu bringt, sich zu bewegen. Daher kann die Ermöglichung einer Hintergrundverunreinigung gewählt werden, um größer zu sein als der erlaubbare Wert. Ein Tonerbild, das durch solch einen Toner erzeugt wird, ist frei von einer Hintergrundverunreinigung. Ebenfalls wird der Toner auf der Rolle 38 in einer ausreichend hohen Dichte gepackt und in einer gleichmäßigen Verteilung, sodass ein Kantenreproduzierbarkeitsgrad höher als ein erlaubter Wert ausgewählt werden kann. Diese Art von Toner ist geeignet, um Kanten zu erbringen und dünne Linien scharf.
Weiter bewirkt das Beispiel eine passende Tonermenge, die auf der Rolle 36 abgeschieden wird, und stellt den Toner mit einer passenden Schwarzstufe bereit. Daher wird es dem Toner T ermöglicht, eine Schicht auf der Rolle 36 stabil auszubilden. Als ein Ergebnis weist das resultierende Tonerbild eine hohe Qualität auf und ist passend in der Dichte. Weiter wird das magnetische Pulver gleichmäßig in jedem Tonerpartikel verteilt, um eine gleichmäßige Widerstandsverteilung einzustellen. Dies, zusammen mit der Tatsache, dass die Volumenwiderstandsfähigkeit des Toners davor bewahrt wird, abzufallen, ermöglicht es den Tonerpartikeln, die erwartete Ladung sicher zurückzuhalten und macht es möglich, die Ermöglichung von Hintergrundverunreinigung über den erlaubten Wert zu erhöhen. Dies befreit ebenfalls das resultierende Tonerbild erfolgreich von einer Hintergrundverunreinigung.
Verschiedene Modifikationen werden für Fachleute möglich, nachdem sie die Lehren der vorliegenden Offenbarung erhalten haben, ohne von dem Geltungsbereich hiervon abzuweichen.

Claims

Entwicklungsvorrichtung (30) für eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Entwickeln eines auf einem Bildträger (1) elektrostatisch ausgebildeten latenten Bildes durch Toner (T), wobei die Vorrichtung (30) umfasst: eine erste Walze (36) zum Transportieren des darauf aufgebrachten Toners (T); eine Klinge (40), die mit der erste Walze (36) in Kontakt ist, um den Toner (T) auf der ersten Walze (36) so zu regulieren, dass eine dünne Tonerschicht gebildet wird, während der Toner (T) durch Reibung aufgeladen wird; und eine zweite Walze (38), die mit der ersten Walze (36) und mit dem Bildträger (1) in Kontakt ist, um den Toner (T) von der ersten Walze (36) aufzunehmen und um zu bewirken, dass der Toner (T) auf dem latenten Bild des Bildträgers (1) abgelagert wird; dadurch gekennzeichnet, dass: die Klinge (40) und die erste Walze (36) miteinander durch eine Kraft in Kontakt sind, die größer oder gleich 196 mN, jedoch kleiner oder gleich 3,53 N ist, und dass die Klinge (40) eine abgerundete Kante besitzt.
Entwicklungsvorrichtung (30) für eine Bilderzeugungsvorrichtung zum Entwickeln eines auf einem Bildträger (1) elektrostatisch ausgebildeten latenten Bildes durch Toner (T), wobei die Vorrichtung (30) umfasst: eine erste Walze (36) zum Transportieren des darauf aufgebrachten Toners (T); eine Klinge (40), die mit der ersten Walze (36) in Kontakt ist, um den Toner (T) auf der ersten Walze (36) so zu regulieren, dass eine dünne Tonerschicht gebildet wird, während der Toner (T) durch Reibung aufgeladen wird; und eine zweite Walze (38), die mit der ersten Walze (36) und mit dem Bildträger (1) in Kontakt ist, den Toner (T) von der ersten Walze (36) aufnimmt und bewirkt, dass der Toner (T) auf das latente Bild des Bildträgers (1) aufgebracht wird; dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Walze (36) eine magnetische Walze ist und die Klinge (40) eine magnetische Klinge ist; die Klinge (40) und die erste Walze (36) miteinander durch einer Kraft in Kontakt sind, die größer oder gleich 0 N, jedoch kleiner oder gleich 3,53 N ist, wobei die Klinge (40) in die erste Walze (36) in einem Ausmaß v greift, das größer oder gleich –0,1 mm ist, wobei v der Verlagerung zwischen der geradlinigen Position der Klinge (40) und der Position der Klinge, wenn sie mit der ersten Walze (36) in Kontakt ist, entspricht, und dass die Klinge (40) eine abgerundete Kante besitzt.
Entwicklungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Walze (36) und die zweite Walze (28) wenigstens während der Bilderzeugung miteinander in Kontakt sind.