DE4128942C2

DE4128942C2 - Entwicklungseinrichtung, welche in einer Bilderzeugungseinrichtung vorgesehen ist

Info

Publication number: DE4128942C2
Application number: DE4128942A
Authority: DE
Inventors: Shigekazu Enoki; Naoki Iwata; Koji Suzuki; Yuichi Ueno; Junko Tomita
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-01-16
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2011-08-31
Also published as: DE4128942A1; US5239344A

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungseinrichtung, welche in einer Bilderzeu gungseinrichtung vorgesehen ist und welche gegenüber einem Bildträger in einem Entwicklungsbereich angeordnet ist, nach dem Anspruch 1.

Ein aus der DE 40 32 469 A1 bekannter älterer Vorschlag betrifft eine Entwick lungseinrichtung, welche in einer Bilderzeugungseinrichtung vorgesehen ist und welche gegenüber einem Bildträger in einem Entwicklungsbereich angeordnet ist, um ein latentes Bild, welches auf dem Bildträger elektrostatisch erzeugt wird, mittels Entwickler zu entwickeln. Bei diesem älteren Vorschlag werden für die Wirkungsweise bzw. den Betrieb der Entwicklungseinrichtung ausschließlich Gleichspannungen verwendet, um entsprechende statische elektrische Mikrofelder zu erzeugen. Die Wirkungsweise dieser älteren Entwicklungseinrichtung basiert daher unter anderem auch auf reibungselektrischen Vorgängen.

Aus der Literaturstelle P. G. Andrus, J. M. Hardenbrook, O. A. Ullrich: Microfield Donors for Touchdown Development; in: SPSE 2nd International Conference on Electrophotography, Oktober 1973, S. 62-65, ist eine sog. Mikrofeld-Entwickler trägereinrichtung bekannt, die aus einer Übertragungsrolle bestehen kann, wobei auf der Oberfläche der Übertragungsrolle Muster ausgebildet sind, die elektrisch leitende Bereiche und elektrisch isolierende Bereiche aufweisen. Jedoch wird auch diese bekannte Mikrofeld-Entwicklerträgereinrichtung ausschließlich mit Gleich spannungs-Vorspannungen betrieben.

Aus der US-PS 4 576 463 ist eine bekannte Ausbildung einer Entwicklereinrich tung mit Mikroelektroden bekannt, die als potentialfreie Elektroden in einem isolierenden Material eingebettet sind.

Aus der US-PS 4 395 476 ist ein Verfahren zum Entwickeln eines elektrostati schen latenten Bildes auf einem bildtragenden Teil bekannt, wobei ein Einkom ponenten-Trockenentwickler zur Anwendung gelangt. Zwischen dem bildtragen den Teil und einem Entwicklerträger ist ein Abstandsspalt vorhanden und es wird innerhalb dieses Spaltes ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, welches allmählich von einer höchsten Stärke ausgehend vermindert wird, was auf verschiedene Weise erreicht werden kann.

Aus der JP 55-62469 A ist eine Entwickleranordnung mit einer Entwicklerrolle bekannt, die mit einem isolierenden Material, wie beispielsweise Siliziumgummi beschichtet ist, wobei unter dieser isolierenden Schicht eine elektrisch leitende Schicht, wie beispielsweise aus leitendem Siliziumgummi angeordnet ist. Die Entwicklerrolle ist mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, um den über einen Trichter auf die Oberfläche der Entwicklerrolle aufgebrachten Toner elektro statisch anzuziehen. Aufgrund der genannten Schichtausbildung wird die Ober fläche der Entwicklerrolle elektrisch unregelmäßig, wodurch letztenendes die Reproduzierbarkeit des Kontrastes verbessert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Entwicklungsein richtung, welche in einer Bilderzeugungseinrichtung vorgesehen ist und welche gegenüber einem Bildträger in einem Entwicklungsbereich angeordnet ist, zu schaffen, mit der die Bilddichte gesteigert werden kann, während gleichzeitig Bildtonwerte erhalten bleiben und verhindert wird, daß Linienbilder dichter werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt eine Seitenansicht einer Entwicklungs einrichtung, bei welcher die Erfindung in der Praxis anwendbar ist;

Fig. 2A eine perspektivische Darstellung einer spezifischen Ausführung einer Entwicklungsrolle, welche in der Entwicklungseinrichtung vorgesehen ist;

Fig. 2B einen Teil einer vergrößerten Schnittansicht der in Fig. 2A dargestellten Entwicklungsrolle;

Fig. 3 elektrische Feldlinien, welche Mikrofelder dar stellen, welche in unmittelbarer Nähe zu nichtlei tenden Zonen entwickelt werden;

Fig. 4A bis 4C jeweils eine spezifische Oberflächenkonfigura tion der Entwicklungsrolle, welche nicht leitende Zonen ganz bestimmter Breite hat;

Fig. 5A ein Diagramm, in welchem die Änderung des Ober flächenpotentials der Entwicklungsrolle über der Zeit insbesondere in einer ersten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung wiedergegeben ist und welches nicht leitenden Zonen zugeordnet ist;

Fig. 5B ein der Fig. 5A ähnliches Diagramm, in welchem eine Variation wiedergegeben ist, welche leitfä higen Zonen zugeordnet ist;

Fig. 6A ein Diagramm, welches die Änderung eines elek trischen Entwicklungsfeldes darstellt, das an den leitfähigen Zonen der ersten Ausführungsform er zeugt worden ist und auftritt, wenn die leitfähigen Zonen dem Bildbereich einer photoleitfähigen Trom mel gegenüberliegen;

Fig. 6B ein der Fig. 6A ähnliches Diagramm, in welchem eine Änderung wiedergegeben ist, die vorkommt, wenn die leitfähigen Zonen dem Untergrund der Trommel gegenüberliegen;

Fig. 7A ein Diagramm, das die Änderung eines elektrischen Entwicklungsfeldes darstellt, das in den nichtlei tenden Zonen der ersten Ausführungsform erzeugt worden ist und vorkommt, wenn die nichtleitenden Zonen dem Bildbereich der Trommel gegenüberliegen;

Fig. 7B ein der Fig. 7A ähnliches Diagramm, welches eine Veränderung wiedergibt, welche vorkommt, wenn die nichtleitenden Zonen dem Untergrund der Trommel gegenüberliegen;

Fig. 8A ein Diagramm, welches die Veränderung des Ober flächenpotentials der Entwicklungsrolle wiedergibt, welche in einer zweiten Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfin dung vorgesehen und den nichtleitenden Zonen zuge ordnet ist;

Fig. 8B ein der Fig. 8A ähnliches Diagramm, das eine Ver änderung wiedergibt, welche den leitfähigen Zonen der zweiten Ausführungsform zugeordnet ist;

Fig. 9A ein Diagramm, welches die Veränderung eines elek trischen Entwicklungsfeldes darstellt, das in den leitfähigen Zonen der zweiten Ausführungsform er zeugt worden ist und vorkommt, wenn die leitfähigen Zonen den Bildbereich einer photoleitfähigen Trom mel gegenüberliegen;

Fig. 9B ein der Fig. 9A ähnliches Diagramm, welches eine Veränderung zeigt, zu welcher es kommt, wenn die leitfähigen Bereiche dem Untergrund der Trommel gegenüberliegen;

Fig. 10A ein Diagramm, welches die Veränderung eines elek trischen Entwicklungsfeldes wiedergibt, das an den nichtleitenden Zonen der zweiten Ausführungsform erzeugt worden ist, und vorkommt, wenn die nicht leitenden Zonen dem Bildbereich der Trommel gegen überliegen, und

Fig. 10B ein der Fig. 10A ähnliches Diagramm, das eine Ver änderung wiedergibt, wenn die nichtleitenden Be reiche dem Untergrund der Trommel gegenüberliegen.

In Fig. 1 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeichnete Ent wicklungseinrichtung dargestellt. Die Einrichtung 2 hat ein Gehäuse, in welchem eine Entwicklungsrolle (Entwicklerträger) 1 drehbar unter gebracht ist. Die Entwicklungsrolle 1 ist in einem vorherbe stimmten Abstand in Form eines vorherbestimmten Spaltes von einer photoleitfähigen Trommel (Bildträger) 3 angeordnet und liegt dieser über eine in dem Gehäuse ausgebildeten Öffnung gegenüber. Eine Schneide 4 ist elastisch federnd gegen den Umfang der Entwicklungsrolle 1 gedrückt, wodurch die Dicke einer Toner schicht reguliert wird, welche von der Rolle 1 transportiert wird. Insbesondere reguliert die Schneide 4 die Dicke von To ner 7, welcher der Rolle 1 von einem Tonerbehälter 5 aus durch ein Rührteil 6 und eine Tonerzuführrolle 8 zugeführt wird. Der Tonerbehälter 5 ist in dem Gehäuse der Einrichtung 2 festgelegt. Die Schneide 4 kann erforderlichenfalls auch durch eine Rolle oder ein Band ersetzt werden.

Bei einer Drehbewegung im Uhrzeigersinn, was in Fig. 1 durch einen Pfeil angezeigt ist, wird der Toner 7 durch das Rühr teil 6 umgerührt und in Fig. 1 nach links befördert. Die To nerzuführrolle 8 ist als ein Schwamm aus Urethanschaum oder als eine Bürste ausgeführt, welche durch Fasern aus Polyester, Tetrafluorethylen oder einem ähnlichen Material gebildet ist. Die Tonerzuführrolle 8 treibt den Toner 7, wel cher durch das Rührteil 6 zugeführt worden ist, gegen die Oberfläche der Entwicklungsrolle 1 in der Vorwärts- oder der umgekehrten Richtung, um dadurch den Toner 7 der Rolle 1 zu zuführen. Gleichzeitig schabt die Zuführrolle 8 den Toner 7 ab, welcher auf der Entwicklungsrolle 1 verblieben ist, ohne zu der Entwicklung verwendet worden zu sein.

Der Toner 7, welcher von der Tonerzuführrolle 8 an die Ent wicklungsrolle 1 übertragen worden ist, wird elektrostatisch auf die Oberfläche der Rolle 1 aufgebracht, da der Toner 7 durch die Reibung mit der Rolle 8 oder mit der Rolle 1 geladen wird. Der Toner 7 wird durch die Entwicklungsrolle 1 in einen Entwicklungsbereich befördert, in welchem die Rolle 1 der Trommel 3 gegenüberliegt, wobei er durch die Schneide 4 in der Dicke reguliert wird. Die Schneide 4 kann als eine Blattfeder mit Gummi oder einem ähnlichen Material, das den daran haftenden Toner 7 laden kann, oder nur durch ein elasti sch federndes Teil gebildet sein. Die Schneide 4 kann bezüg lich der Drehrichtung der Entwicklungsrolle 1 in der sogenann ten Nachlaufrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt, oder auch in der sogenannten Vorlaufrichtung angeordnet sein.

Mit der Entwicklungsrolle 1 und der Tonerzuführrolle 8 ist eine eine Vorspannung anlegende Einrichtung 9 verbunden, wel che erforderlichenfalls auch mit der Schneide 1 verbunden sein kann. Um ein latentes Bild zu entwickeln, das elektrostatisch auf der Trommel 3 erzeugt ist, wird eine ganz bestimmte Toner menge 7, welche dem latenten Bild entspricht, von der Ent wicklungsrolle an das latente Bild übertragen, da an die Rolle 1 eine Vorspannung angelegt ist. Die Entwicklungsrolle 1 ist von der Trommel 3 in einem Abstand von 30 µm bis 500 µm, vorzugsweise von 50 µm bis 250 µm angeordnet. Hierdurch kommt es zu keinen übermäßigen Beanspruchungen, welche auftreten würden, wenn die Entwicklungsrolle 1 für das Entwickeln an der Trommel 3 in Anlage gehalten würde; folglich kann in der Einrichtung 2 ein sehr kleiner Antriebsmotor vorgesehen sein. Um das Antriebsdrehmoment weiter zu verringern, können die Trommel 3 und die Entwicklungsrolle 1 im wesentlichen mit derselben Umlaufgeschwindigkeit gedreht werden. Hinsichtlich der Vorspannung, welche durch die Einrichtung 9 anzulegen ist, wird eine Kombination aus elektrischen Gleich- und Wechselfeldern verwendet. Die elektrischen Wechsel felder können vorzugsweise als ein impulsförmiges Feld in Form einer Rechteckwelle ausgeführt sein, dessen Frequenz 300 Hz bis 2000 Hz, vorzugsweise 500 Hz bis 1500 Hz beträgt. In einer derartigen Rechteckwelle hat der Teil mit der ho hen Spannung und der Teil mit der niedrigen Spannung hinsicht lich der Dauer vorzugsweise ein unterschiedliches Verhältnis in einer Periode.

Damit ist ein erwünschtes Bild erreichbar, welches in dem Teil mit der niedrigen Spannung Schärfe und in dem Teil mit hoher Spannung eine hohe Dichte aufweist und ferner ein Minimum an Verunreinigung in dem Untergrund aufweist. Das Verhältnis in der Dauer zwischen dem Teil mit der hohen Spannung und dem Teil mit der niedrigen Spannung (was nach stehend als Tastverhältnis bezeichnet wird) hängt von der Polarität des latenten Bildes und derjenigen des Toners 7 ab. Wenn beispielsweise ein negativ geladenes latentes Bild mittels eines negativ geladenen Toners 7 durch Umkehr ent wickelt werden soll, kann das Verhältnis zwischen dem Teil mit hoher Spannung (die höher als -100 V ist) und dem Teil mit niedriger Spannung (welche niedriger als -800 V ist) so gewählt werden, daß er 5-18 : 2-8 ist. Im Fall einer gleichmäßigen Entwicklung ist ein Qualitätsbild mit den vor stehend beschriebenen Merkmalen auch dann erreichbar, wenn ein derartiges Verhältnis umgekehrt wird.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Oberfläche der Entwicklungsrolle 1 sehr fein in leitfähige und nichtleitende Zonen unterteilt. In Fig. 2A ist eine spezifische Konfiguration einer solchen Oberfläche der Entwicklungsrolle 1 dargestellt, und in Fig. 2B ein Teil der Oberflächenkonfiguration in einer vergrößerten Schnittansicht wiedergeben. Die Entwicklungsrolle (Entwicklerträger) 1 besteht aus einer Anzahl Substanzen, die jeweils einen ganz bestimmten Widerstand oder eine ganz bestimmte dielektrische Konstante haben. In der in Fig. 2A und 2B dargestellten Konfi guration besteht die Rolle 1 speziell aus einem Metall, wie Aluminium, leitfähigem Gummi oder Kautschuk, leitfähigem Kunststoff oder einer ähnlichen Substanz, und ihre Oberfläche ist in einem maschenartigen Muster gerändelt. Polycarbonat, Acryl, Polyester, Tetrafluorethylen oder ein ähnliches dielek trisches Kunstharz ist in die Ausnehmungen gefüllt, welche durch Rändeln in der Oberfläche der Rolle 1 ausgebildet sind. Folglich weist die Oberfläche der Rolle 1 nichtleitende Zonen 22 in einem maschenartigen Muster und sehr feine leit fähige Zonen 21 auf, welche an die nichtleitenden Zonen 22 angrenzen.

Hierbei soll das Rändeln, das angewendet wird, um die zwei verschiedenen Arten von Zonen 21 und 22 zu bilden, nicht als Einschränkung verstanden werden und kann ohne weiteres auch durch eine andere entsprechende Technologie ersetzt werden.

Die nichtleitenden Zonen 22 haben einen durchschnittlichen Durchmesser von 30 µm bis 2000 µm, vorzugsweise 50 µm bis 1000 µm. Wenn die nichtleitenden Zonen 22 beispielsweise kreisförmig sind, weisen sie einen Durchmesser D1 (siehe Fig. 3) von 30 µm bis 2000 µm, vorzugsweise 100 µm bis 400 µm auf, und ihre Mittelpunkte sind in einem angemessenen Abstand P1 voneinander angeordnet (siehe Fig. 3). Wenn die nichtlei tenden Zonen 22 rechteckig sind, ist deren kürzeste Seite so gewählt, daß sie 30 µm bis 2000 µm beträgt. Ferner sind sie, wenn die nichtleitenden Zonen 22 länglich sind, mit einer 30 µm bis 2000 µm langen, kürzeren Achse versehen. Dies gilt auch für irgendeine andere Form der nichtleitenden Zonen 22. Die nichtleitenden Zonen 22 nehmen 50 bis 80%, vorzugs weise 65 bis 75%, der gesamten Oberfläche der Rolle 1 ein. Bei einer derartigen Konfiguration der Entwicklungsrolle 1 kann der Toner 7 durch Reibung geladen werden, wenn er durch die Tonerzuführrolle 8 gegen die Rolle 1 gerieben wird, wo durch dann eine ausreichende Menge von Toner 7 auf der Rolle 1 aufgebracht wird.

Im einzelnen werden die nichtleitenden Bereiche 22 der Ent wicklungsrolle 1 durch Reibung mit der Tonerzuführrolle 6 auf eine positive Polarität geladen, welche der Ladungspolarität des Toners 7 entgegengesetzt ist. Dagegen wird der Toner 7, welcher in Richtung der Entwicklungsrolle 1 befördert wird, wobei er mit der Tonerzuführrolle 8 in Kontakt steht, durch Reibung negativ geladen. Bei Erreichen der Entwicklungsrolle 1 wird der Toner 7 ferner infolge seiner Reibung mit der Rolle 1 insbesondere mit den nichtleitenden Zonen 22, mit negativer Polarität geladen und bleibt dadurch elektrosta tisch an der Umfangsfläche der Rolle 1 haften. Zu diesem Zeitpunkt sind dann die nichtleitenden Zonen 22 der Ent wicklungsrolle 1 durch Reibung positiv geladen worden. Zusam men mit der Tatsache, daß die leitfähigen Zonen 21 die nicht leitenden Zonen 22 begrenzen, bewirkt dies, daß positive Po larität nur auf die zahlreichen nichtleitenden Zonen 22 der Entwicklungsrolle 1 aufgebracht ist. Folglich werden, wie in Fig. 3 dargestellt, geschlossene elektrische Felder zwischen den positiv geladenen, nichtleitenden Zonen 22 und den zuge ordneten leitfähigen Zonen 21 entwickelt, wodurch eine große Anzahl von Mikrofeldern in der Nähe der Rollenoberfläche aus gebildet wird. Insbesondere werden in dem Raum, welcher an die Entwicklungsrolle 1 angrenzt, elektrische Kraftlinien, welche von der Rolle 1 ausgehen und zu dieser zurückkehren, wie durch Kreisbogen in Fig. 3 dargestellt ist, ausgebildet, um Mikrofelder zwischen den zwei Arten von Zonen 22 und 21 der Rolle 1 zu erzeugen.

Jedes der Mikrofelder hat infolge der Streuwirkung, welche von einem solchen kleinen Bereich jeder nichtleitenden Zone 22 ausgeht, eine beträchtliche Intensität. Der Toner 7, wel cher durch die Mikrofelder negativ geladen ist, wird von den nichtleitenden Zonen 22 der Entwicklungrolle 1 stark an gezogen und wird an letzterer fest zurückgehalten. Darüber hinaus werden, wenn die Schneide 4 die Dicke des Toners 7 auf der Entwicklungsrolle 1 reguliert, die Tonerpartikel 7 mit einer kleinen Ladungsmenge durch die Schneide 4 von der Rolle 1 entfernt, obwohl die Tonerpartikel 7 mit einer aus reichenden Ladungsmenge durch die Mikrofelder stark an der Rolle 1 gehalten werden. Folglich werden nur die Tonerpar tikel 7 mit einer ausreichenden Ladungsmenge von beispiels weise 5 µC/g bis 20 µC/g (vorzugsweise 10 µC/g bis 15 µC/g), in dem spaltförmigen Zwischenraum 10 zwischen der Rolle 1 und der Trommel 3 transportiert. Da in der Ausführungsform die leitfähigen Zonen 21 und die nichtleitenden Zonen 22 zu sammen an der Oberfläche der Entwicklungsrolle 1 vorhanden sind, ist das Aufladen der Rollen 1 und 3 ausgeschlossen, und zwar wahrscheinlich deswegen, da die nichtleitenden Zonen 22 den Toner 7 laden, während die leitfähigen Zonen 21 die Tonerzuführrolle 8 entladen, wodurch sich ein insgesamt gut ausgeglichener Ladezustand einstellt.

Ferner ist zu beachten, daß das Rechteck-Impulsfeld, das als eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, auf die Mikro felder, welche zwischen den zwei verschiedenen Arten von Zonen 21 und 22 der Entwicklungsrolle 1 entwickelt worden sind, und auf den geladenen Toner wirkt, wodurch eine mecha nische Energie erzeugt wird, welche der Entwicklung eines latenten Bildes angemessen ist.

Nachstehend werden noch weitere spezifische Ausführungsfor men mit Merkmalen nach der Erfindung beschrieben. In Fig. 4A bis 4C ist jeweils eine spezifische Anordnung der leitfähigen Zonen 21 und der nichtleitenden Zonen 22 dargestellt, welche auf der gerän delten Oberfläche der Entwicklungsrolle (Entwicklerträger) 1 vorgesehen sind. Die Vertiefungen, welche durch das Rändeln gebildet sind, haben einen Abstand P von 0,3 mm und eine Breite W1 von 0,075 mm, eine Breite S2 von 0,15 mm oder eine Breite W3 von 0,225 mm. In den Ausführungsformen, welche noch beschrieben werden, werden solche Entwicklungsrollen 1 verwendet.

In einer ersten Ausführungsform ist die photoleitfähige Trom mel 1 in OPC ausgeführt und hat ein Oberflächenpotential von -900 V auf dem Untergrund und ein Potential von -100 V in dem belichteten Bereich. Die Entwicklungsrolle 1 mit der in Fig. 4B dargestellten Konfiguration ist so angeordnet, daß sie der Trommel (Bildträger) 3 in einem Abstand von 100 µm gegenüberliegt, um dadurch eine Umkehrentwicklung zu bewirken. Es wurde herausgefunden, daß die nichtleitenden Zonen 22 der Rolle 1 Ladungsmenge halten, welche einem Potential von +200 V be züglich des Erdpotentials als Bezugswert entsprechen, wobei sie von der Tonerzuführrolle 8 gerieben werden. Ein negativ geladener Toner 7 wurde auf eine solche Rolle 1 in einer Menge von etwa 1,0 mg/cm² bis 1,2 mg/cm² aufgebracht. Durch eine eine Vorspannung anlegende Einrichtung 9 wird an die Rolle 1 eine impulsförmige Spannung von 1000 V (Scheitelwert- Scheitelwert oder P-P) angelegt, welche ein maximales Poten tial von 0 V, eine Frequenz von 500 Hz und ein Tastverhältnis von 30% (T₂/T₁) hat.

In Fig. 5A bzw. 5B sind die Veränderungen des Oberflächenpo tentials der Entwicklungsrolle 1 bezüglich des Erdpotentials als einem Bezugswert dargestellt, welche bezüglich der nicht leitenden Zonen 22 und der leitfähigen Zone 21 festgelegt wurden. In Fig. 5A und 5B sind das Oberflächenpotential (-900 V) des Untergrunds der Trommel 3 und das Oberflächenpotential (-100 V) des belichteten Bereichs der Trommel durch horizontale Linien angezeigt, während die Änderungen des Oberflächenpoten tials hinsichtlich der Zeit durch fortlaufende, rechteckig verlaufende Linien wiedergegeben sind. Wie die rechteckig verlau fende Linie der Fig. 5A anzeigt, ist das Oberflächenpotential der nichtleitenden Zone 22 hinsichtlich der Ladung, welche durch die Spannung von der die Vorspannung anlegenden Einrich tung 9 gehalten worden ist, um +200 V versetzt. Andererseits ist, wie in Fig. 5B dargestellt, das Oberflächenpotential der leitfähigen Zone 21 identisch mit der von der Einrichtung 9 angelegten Spannung.

Nachstehend wird das elektrische Feld beschrieben, welches zwischen der Entwicklungsrolle 1 und der Trommel 3 gebildet wird, wenn sich das Oberflächenpotential der Rolle 1 ändert. Dieses elektrische Feld ist von den nichtleitenden Zonen 22 zu den leitfähigen Zonen 21 der Rolle 1 und von dem Bildbe reich zu dem Untergrund der Trommel 3 verschieden, welcher den Zonen 21 und 22 gegenüberliegt. Fig. 6A und 6B zeigen jeweils das elektrische Feld an den leitfähigen Zonen 21, welche bewirken, daß sich das Oberflächenpotential in der in Fig. 5B dargestellten Weise ändert. Insbesondere zeigt die Fig. 6A die Änderung der Potentialdifferenz zwischen den leit fähigen Zonen 21 und dem Bildbereich (belichteten Bereich) der Trommel 3, wozu es kommt, wenn erstere der letzteren gegenüberliegt. Fig. 6B zeigt die Änderung der Potentialdif ferenz, wozu es kommt, wenn die leitfähigen Zonen 21 dem bildfreien Bereich (unbelichteten Bereich) der Trommel 3 ge genüberliegen.

Ferner ist in Fig. 7A und 7B das elektrische Feld an den nichtleitenden Zonen 22 dargestellt, wodurch das Potential sich in der in Fig. 5A dargestellten Weise ändert. In Fig. 7A und 7B sind ein Zustand, bei welchem die nichtleitenden Zo nen 22 dem Bildbereich (belichteten Bereich) der Trommel 3 gegenüberliegen, bzw. ein Zustand dargestellt, bei welchem die erstere dem bildfreien Bereich (unbelichteten Bereich) der letzteren gegenüberliegt. Hierbei übt das elektrische Feld eine elektrostatische Kraft auf den Toner 7, welcher auf der Entwicklungsrolle 1 aufgebracht ist, oder auf den Toner 7 aus, welcher auf der Trommel 3 aufgebracht ist. Aus diesem Grund werden die vorerwähnte Potentialdifferenz, wel che dem elektrischen Feld in der Richtung entspricht, in welcher sich der Toner 7 von der Trommel 3 wegbewegt, und die Potentialdifferenz, welche dem elektrischen Feld der Richtung entspricht, in welcher es sich von der Rolle 1 weg bewegt, durch das positive bzw. das negative Vorzeichen dar gestellt, um die Richtungen der elektrostatischen Kraft zu unterscheiden. Horizontale Linien stellen einen Schwellen wertpegel von +100 V der Potentialdifferenz, welche bewirkt, daß sich der Toner 7 auf der Rolle 1 zu der Trommel 3 hin bewegt, und einen Schwellenwertpegel von -100 V dar, welcher bewirkt, daß sich der Toner 7 auf der Trommel 3 in der Richtung der Rolle 1 bewegt. Die Teile, welche den elektri schen Feldern entsprechen, welche zu der Übertragung des Toners über die Schwellenwerte hinaus beitragen, sind schraf fiert wiedergegeben.

Zu beachten ist, daß die vorstehend angeführten Änderungen bestimmt wurden, wenn der Spalt 10 zwischen der Rolle 1 und der Trommel 3 100 µm betrug, und eine Spannung an der Rolle 1 angelegt und fortlaufend geändert wurde. Bei dieser Ausfüh rungsform wurde herausgefunden, daß der Schwellenwert des elektrischen Feldes für eine Entwicklung 1 V/µm ist. Unter einer solchen Voraussetzung betrug die auf dem Toner 7 aufge brachte Ladungsmenge etwa 10 µC/g.

Vermutlich bewegt sich, wenn die leitfähigen Zonen 21 der Rolle 1 dem Bildbereich der Trommel 3 gegenüberliegen, der in den Bereichen 21 aufgebrachte Toner 7 in Richtung der Trommel 3, wenn das elektrische Entwicklungsfeld, welches der Potentialdifferenz von +900 V entspricht, eingestellt ist, wie durch Schraffieren in Fig. 6A angezeigt ist. Wenn die leitfähigen Zonen 21 dem Untergrund der Trommel 3 gegenüber liegen, bewegt sich der Toner 7 vermutlich in Richtung der Rolle 1, wenn ein elektrisches Feld von -900 V eingestellt ist, was durch Schraffieren in Fig. 6B angezeigt ist. Hin sichtlich des Toners 7, welcher in den nichtleitenden Berei chen 22 der Rolle 1 aufgebracht ist, erscheinen, da die Zonen 22 ursprünglich auf +200 V geladen werden, abwechselnd ein negatives Feld von -300 V und ein positives Feld von +700 V, wenn die Zonen 22 dem Bildbereich der Trommel 3 gegenüber liegen, was durch Schraffieren in Fig. 7A angezeigt ist. Folglich bewegt sich der Toner 7 in den Zonen 22 vermutlich in Richtung der Trommel 3, wenn das Feld positiv ist, oder in Richtung der Trommel 1, wenn das Feld negativ ist. Wenn die Zonen 22 dem Untergrund der Trommel 1 gegenüberliegen, wird davon ausgegangen, daß sich der Toner 7 von der Trommel 3 aus zu der Rolle 1 hin bewegt, wenn ein Feld von -1100 V eingestellt ist, wie durch Schraffieren in Fig. 7B angezeigt ist und bewegt sich nicht abwechselnd in Richtung zur Trommel 3 und der Rolle 1.

Wie vorstehend ausgeführt, wird das Übertragen des Toners 7, welcher auf der Entwicklungsrolle 1 mitgeführt wird, selek tiv durch das an der Entwicklungsrolle erzeugte elektrische Feld gesteuert. Ein Bild, welches durch die vorstehende An ordnung erzeugt worden ist, wurde mit einem Bild verglichen, das mittels einer Entwicklungsrolle mit einer Aluminiumober fläche, und folglich durch die in Fig. 6A und 6B dargestellten, elektrischen Felder erzeugt wurde. Der Vergleich zeigte, daß mit der Ausführungsform mit Erfolg ein Bild erzeugt wird, das eine hohe Dichte aufweist und frei von einer Verunrei nigung des Hintergrunds und sogar beim Wiedergeben von Li nienbildern ist. Die Entwicklungsrolle mit einer Aluminium oberfläche könnte keine Linienbilder wie die Ausführungs form wiedergeben, ohne daß die Bilddichte verringert würde.

In der dargestellten Ausführungsform hat die Oberfläche der Entwicklungsrolle 1 ganz bestimmte Zonen, in welchen eine unterschiedliche Entwicklungsvorspannung wirkt. Folglich kann, wenn eine Vorspannung zwischen der Trommel 3, welche ein latentes Bild trägt, und der Entwicklungsrolle 1, welche den Toner mitführt, die Tonerübertragung selektiv durch die Entwicklungsrolle 1 gesteuert werden, deren Oberfläche selek tiv geladen ist. Dies ist vermutlich der Grund dafür, warum die vorerwähnten Vorteile erzielbar sind. Insbesondere wirken positive und negative elektrische Felder, welche jeweils ei nen Schwellenwert überschreiten, wie in Fig. 7A dargestellt ist, auf den Toner 7, welcher in den nichtleitenden Zonen 22 vorhanden ist, wodurch verhindert wird, daß der Toner sich in einer übermäßigen Menge absetzt. Andererseits hat der Toner 7, welcher in den leitfähigen Bereichen 21 vorhanden ist, eine höhere Entwicklungsfähigkeit als der Toner 7 in den nichtleitenden Zonen. Zusätzlich dienen die leitfähigen Zonen 21 dazu, den Kanteneffekt zu unterdrücken, wodurch eine gleichförmige Dichteverteilung eingestellt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Vorteile insbesondere bei einer Entwicklungsrolle mit einer nichtlei tenden Oberfläche und gleichzeitig Vorteile insbesondere bei einer Entwicklungsrolle mit einer leitenden bzw. leitfähigen Oberfläche erhalten. Eine Entwicklungsrolle mit einer nicht leitenden Oberfläche gibt Linienbilder in der gewünschten Form und Töne wahrheitsgetreu wieder, obwohl die damit er hältliche Bilddichte verhältnismäßig gering ist; die Repro duzierbarkeit von Linienbildern und diejenige von Tönen, wird schlechter, wenn die Dichte höher wird. Eine Entwick lungsrolle mit einer leitenden bzw. leitfähigen Oberfläche erzeugt ein Bild mit einer hohen und gleichförmigen Bilddichte verteilung, aber ist schlechter hinsichtlich der Reproduzier barkeit von Linienbildern und von Tönen als die Rolle mit einer nichtleitenden Oberfläche.

Wenn der Spalt 10 zwischen der Entwicklungsrolle 1 und der Trommel 3 auf 200 µm vergrößert wurde, kam es zu dem Übertra gen des Toners 7 dann, wenn das elektrische Entwicklungsfeld 200 V überstieg, d. h. daß der Schwellenwert des elektrischen Feldes 1 V/µm betrug. Wenn der Spalt 10 noch größer wurde, wobei die Vorspannung nacheinander geändert wurde, wurde ein Bild bis zu einem Spalt von etwa 500 µm erzeugt. Trotzdem sollte der Spalt 10 vorzugsweise kleiner als 300 µm sein, so daß das Bild eine annehmbare Qualität haben kann. Ferner würde es bei einem Spalt 10 von 300 µm zu einem Lecken zwi schen der Rolle 1 und der Trommel 3 kommen, wenn eine im pulsförmige Spannung von 4500 V (Scheitelwert-Scheitelwert; P-P) angelegt wurde. Das elektrische Feld sollte daher nie driger als 15 V/µm sein.

Um zu verhindern, daß das Muster der leitfähigen Zonen 21 auf einem wiedergegebenen Bild erscheint, kann die Entwick lungsrolle 1, deren nichtleitenden Zonen 22 eine verhältnis mäßige geringe Breite W haben, die in Fig. 4A dargestellte Rolle 1, mit einer höheren Drehzahl als die Trommel 3 bewegt werden. Wenn die Breite der nichtleitenden Zonen 22 größer als die Breite der leitfähigen Zonen 21 ist, genügt es, die Rolle 1 im wesentlichen mit derselben oder einer etwas höhe ren Drehzahl als die Trommel 3 zu drehen. Auf jeden Fall wird ein gutes Ergebnis erreicht, wenn die Rolle 1 mit einer 1,0- bis 2,0-, vorzugsweise einer 1,0- bis 1,2mal höheren Ge schwindigkeit als die Trommel 3 bewegt wird.

Nunmehr wird eine zweite Ausführungsform mit Merkmalen nach der Erfindung be schrieben. Bei dieser Ausführungsform ist ebenfalls eine OPC-Trommel 3 verwendet und es ist ein Oberflächenpotential von -10 V und ein Oberflächenpotential von -850 V für den Un tergrund bzw. den Bildbereich gewählt. Die Entwicklungsrolle (Entwicklerträger) 1 mit der in Fig. 4b dargestellten Oberflächenkonfiguratlon ist in einem spaltförmigen Abstand 10 von 100 µm von der Trommel (Bildträger) 3 angeordnet. Es wurde herausgefunden, daß die nicht leitenden Zonen 22 der Rolle 1, welche von der Tonerzuführ rolle 8 gerieben worden sind, eine Ladung halten, welche einem Potential von -200 V mit dem Erdpotential als einem Be zugswert entspricht. Positiv geladener Toner 7 wurde auf eine solche Entwicklungsrolle 1 aufgebracht. Die Ladungsmenge an dem Toner 7 wurde mit 10 µC/g gemessen. Mittels der Ein richtung 9 wurde eine sinusförmige Wechselspannung von 750 V (gemessen von Scheitelwert zu Scheitelwert) an die Rolle 1 angelegt, dessen maximales Potential um +200 V versetzt war und eine Freguenz von 500 Hz hatte.

In Fig. 8A und 8B ist, ähnlich wie in Fig. 5A und 5B bezüglich der ersten Ausführungsform, die Änderung des Oberflächenpo tentials der Antriebsrolle 1 bezüglich der Zeit dargestellt, wobei der Bezugswert das Erdpotential ist. Fig. 8A und 8B sind den Oberflächenpotentialen der nichtleitenden Zonen 22 bzw. den leitenden Zonen zugeordnet. In Fig. 8A und 8B sind die Pegel (-10 V) des Oberflächenpotentials des Untergrunds auf der Trommel 3 und der Pegel (-850 V) des Oberflächenpo tentials des Bildbereichs durch horizontale Linien darge stellt. Wie die sinusförmige Linie in Fig. 8A zeigt, ist das Oberflächenpotential der nichtleitenden Zonen 22 infolge der von der Einrichtung 9 angelegten Spannung um -200V versetzt. Andererseits ist, wie in Fig. 8B dargestellt, das Oberflächen potential der leitfähigen Zonen 21 identisch mit der von der Einrichtung 9 angelegten Vorspannung.

Nunmehr wird das elektrische Feld beschrieben, welches zwi schen der Entwicklungsrolle 1 und der Trommel 3 erzeugt wird, wenn sich das Oberflächenpotential der Rolle 1 ändert. Dieses elektrische Feld ist von den nichtleitenden Zonen 22 zu den leitfähigen Zonen 21 der Rolle 1 und von dem Bildbereich zu dem Untergrund der Trommel 3 verschieden, welcher wie in der ersten Ausführungsform den Zonen 21 und 22 gegenüberliegt. In Fig. 9A und 9B wird jeweils das elektrische Feld an den leitfähigen Zonen 21 dargestellt, welches bewirkt, daß sich das Oberflächenpotential in der in Fig. 8B wiedergegebenen Weise ändert. Insbesondere zeigt Fig. 9A die Änderung der Potentialdifferenz zwischen den leitfähigen Zonen 21 und dem Bildbereich (belichteten Bereich) der Trommel 3, wenn die erstere der letzteren gegenüberliegt. Fig. 9B zeigt die Änderung der Potentialdifferenz, wenn die leitfähigen Zonen 21 dem bildfreien (nicht belichteten) Bereich der Trommel 3 gegenüberliegen.

Ferner ist in Fig. 10A und 10B das elektrische Feld an den nichtleitenden Zonen 22 dargestellt, wodurch das Oberflächen potential sich in der in Fig. 8A dargestellten Weise ändert. In Fig. 10A und 10B sind ein Zustand, bei welchem die nicht leitenden Zonen 22 dem Bildbereich (belichteten Bereich) der Trommel 3 gegenüberliegen, bzw. ein Zustand dargestellt, bei welchem die ersteren dem bildfreien (nichtbelichteten) Be reich der letzteren gegenüberliegen. Hierbei übt das elek trische Feld eine elektrostatische Kraft auf den Toner 7, welcher auf der Entwicklungsrolle 1 aufgebracht ist, oder auf den Toner 7 aus, welcher auf der Trommel 3 aufgebracht ist. Aus diesem Grund sind die vorerwähnte Potentialdifferenz, welche dem elektrischen Feld der Richtung entspricht, in wel cher sich der Toner 7 zu der Trommel 3 bewegt, und die Po tentialdifferenz, welche dem elektrischen Feld der Richtung entspricht, in der er sich zu der Rolle 1 hin bewegt, durch das positive bzw. das negative Vorzeichen dargestellt, um die Richtungen der elektrostatischen Kraft wie in der ersten Aus führungsform zu unterscheiden. Horizontale Linien stellen einen Schwellenwertpegel von +100 V der Potentialdifferenz, durch welche der Toner 7 an der Rolle 1 in Richtung der Trommel 3 bewegt wird, und einen Schwellenwertpegel von -100 V dar, durch welchen der Toner 7 auf der Trommel 3 in Rich tung der Rolle 1 bewegt wird, wobei dies durch Versuche wie in der ersten Ausführungsform festgestellt wurde. Die Teile, welche den elektrischen Feldern entsprechen, welche zu dem Übertragen des Toners 7 über die Schwellenwerte hinaus bei tragen, sind durch Schraffieren angezeigt. Es wurde herausge funden, daß der Schwellenwert des elektrischen Entwicklungs feldes auch bei 1 V/µm liegt.

Wenn die leitfähigen Zonen 21 der Rolle 1 dem Bildbereich der Trommel 3 gegenüberliegen, bewegt sich vermutlich der Toner 7 in den Zonen 21 in Richtung der Trommel 3, da ein positives Feld von +100 V bis 1050 V konstant eingestellt ist, was in Fig. 9A durch Schraffieren angezeigt ist. Wenn die leitfähigen Flächen 21 dem Untergrund der Trommel 1 gegen überliegen, liegen ein negatives Feld von -100 V bis -540 V und ein positives Feld von +100 V bis +210 V abwechselnd als elektrische Felder an, welche zu dem Übertragen des Toners 7 beitragen, was durch Schraffieren in Fig. 9B angezeigt ist. Folglich bewegt sich der Toner 7 in den Zonen 22 vermutlich in Richtung der Trommel 3, wenn das Feld positiv ist, oder in Richtung der Trommel 1, wenn das Feld negativ ist. Ver mutlich wird jedoch, da das Übertragen des Toners 7 von der Trommel 3 zu der Rolle 1 über einen hinreichend längeren Zeitabschnitt als das Übertragen des Toners von der Rolle 1 zu der Trommel 3 und mit einer größeren Kraft als die letztere stattfindet, der Toner 7, welcher durch das positive elektri sche Feld an die Trommel 3 übertragen wird, zu der Rolle 1 zurückgebracht. Genauso ist, wenn die nichtleitenden Zonen 22 dem Bildbereich der Trommel 3 gegenüberliegen, der Toner 7, welcher in den Zonen 22 vorhanden ist, ständig einem positi ven Feld von +100 V bis +800 V ausgesetzt, was durch Schraffie ren in Fig. 10A angezeigt ist. Folglich ist, obwohl der Toner 7 von der Rolle 1 zu der Trommel 3 übertragen wird, die Übertragungskraft vermutlich kleiner als die Übertragungskraft, welche auf den Toner in den leitfähigen Zonen 21 wirkt, da die Zonen 22 ursprünglich auf -200 V geladen sind. Wenn die nichtleitenden Zonen 22 dem Untergrund der Trommel 3 gegen überliegen, erscheint nur ein negatives Feld von -100 V bis 740 V als ein Feld, das zu dem Tonerübertragen beiträgt, wie durch Schraffieren in Fig. 10B angezeigt ist. Dies deutet darauf hin, daß es nicht zu einem abwechselndem Tonerüber tragen zu der Rolle 1 und der Trommel 3 kommt.

Wie vorstehend ausgeführt, wird das Übertragen des Toners 7 an der Entwicklungsrolle 1 selektiv durch das an der Rolle 1 erzeugte, elektrische Feld gesteuert.

Versuche haben gezeigt, daß mit dieser Ausführungsform eben falls ein Bild wiedergegeben wird, welches eine hohe Dichte aufweist und frei von einer Verunreinigung in dessen Unter grund ist, und daß im Vergleich zu einem Fall, bei welchem eine Entwicklungsrolle mit einer Aluminiumoberfläche verwen det wird und eine Spannung mit einer sinusförmigen Wellenform an die Rolle angelegt wird, sogar Linienbilder erforderlichen falls wiedergegeben werden.

Es wurden auch Versuche mit den Entwicklungsrollen 1 durch geführt, welche die in Fig. 4A und 4C dargestellten Oberflä chenkonfigurationen haben, wobei die imupulsförmige Spannung der ersten Ausführungsform oder die sinusförmige Wechsel spannung der zweiten Ausführungsform angelegt wurden. Die sich ergebenden Bilder waren so deutlich wie die Bilder, welche mit der in Fig. 4B dargestellten Oberflächenkonfigura tion erhältlich sind. Außerdem wurde herausgefunden, daß bei diesen Ausführungsformen die Verunreinigung der Teile und Elemente, welche um den Entwicklungsabschnitt herum an geordnet sind, durch den Toner 7 im Vergleich zu einer her kömmlichen Entwicklungsrolle geringer war. Das heißt, bei diesen Ausführungsformen ist nicht nur die Bildqualität ge steigert, sondern auch die Verunreinigung durch den Toner 7 geringer.

Durch die Erfindung wird somit eine Entwicklungseinrichtung geschaffen, bei welcher die Bewegung eines Entwicklers durch die Relation eines an einen Bildträger angelegten Potentials, eines an einen Entwickler träger angelegten Potentials und eines durch eine Vorspannung anlegende Einrichtung angelegten, elektrischen Felds zuein ander entsprechend gesteuert ist, wodurch eine angemessene Entwicklermenge auf ein latentes Bild aufgebracht wird, das elektrostatisch auf dem Bildträger erzeugt worden ist. Hier durch wird dann mit Erfolg ein Bild hoher Dichte erzeugt und eine erwünschte Reproduzierbarkeit von Linienbildern und Tonwerten erreicht.

Claims

1. Entwicklungseinrichtung, welche in einer Bilderzeugungseinrichtung vor gesehen ist und welche gegenüber einem Bildträger in einem Entwicklungsbereich angeordnet ist, um ein latentes Bild, welches auf dem Bildträger elektrostatisch erzeugt ist, mittels Entwickler zu entwickeln, mit einem Entwicklerträger (1), um den Entwickler mitzuführen und um das latente auf dem Bildträger (3) erzeugte Bild durch den Entwickler in dem Entwicklungsbereich zu entwickeln, wobei der Entwicklerträgers (1) ein leitendes Material mit einer Vielzahl von mit einem Isolationsmaterial gefüllten Ausnehmungen derart aufweist, daß auf der Ober fläche des Entwicklerträgers (1) ein Netzmuster mit sich kreuzenden Netzlinien gebildet ist, wobei die zwischen den gefüllten Ausnehmungen frei an der Oberflä che liegenden Bereiche des leitenden Materials eine Vielzahl von leitend ver bundenen Zonen bilden, und wobei eine große Zahl von elektrischen Feldern auf der Oberfläche des Entwicklerträgers (1) angeordnet ist, und mit einer Spannung anlegenden Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes im Entwick lungsbereich, wobei die Entwicklungseinrichtung die Bewegung des Entwicklers von dem Entwicklerträger (1) zu dem Bildträger (3) durch ein elektrisches Feld steuert, welches durch die Beziehungen eines an den Bildträger (3) aufgebrachten Potentials, eines an dem Entwicklerträger (1) aufgebrachten Potentials und des durch die eine Spannung anlegende Einrichtung erzeugten elektrischen Felds festgelegt ist, wobei das elektrische Feld, welches durch die eine Spannung anle gende Einrichtung erzeugt wird, eine elektrische Wechselfeldkomponente auf weist, so daß die Bewegung des Entwicklers so gesteuert wird, daß der Entwick ler zwischen dem Entwicklerträger (1) und dem Bildträger (3) in dem Entwick lungsbereich übertragen und wieder zurückübertragen wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwick lerträger (1) den Entwickler infolge der großen Anzahl elektrischer Felder mit führt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwick lerträger (1) und der Bildträger (3) relativ zueinander bewegt werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Entwicklerträgers (1) und die Oberfläche des Bildträgers (3) durch einen Spalt, welcher schmaler als die Dicke des Entwicklers ist, der in einer Schicht auf dem Entwicklerträger (1) aufgebracht ist, in einem entsprechenden Abstand von einander angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Entwicklerträgers (1) und die Oberfläche des Bildträgers (3) durch einen Spalt, welcher größer als die Dicke des Entwicklers ist, welcher in einer Schicht auf dem Entwicklerträger aufgebracht ist, in einem entsprechenden Abstand voneinander angeordnet sind.