DE69829547T2

DE69829547T2 - Elektrophotographische vorrichtung mit nassentwicklung

Info

Publication number: DE69829547T2
Application number: DE69829547T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kahoku-gun Nakashima; Akihiko Kahoku-gun Inamoto; Shigeki Kahoku-gun Uesugi; Satoru Kahoku-gun Moto; Motoharu Kahoku-gun Ichida; Masanari Kahoku-gun Takabatake; Shigeharu Kahoku-gun Okano; Seiichi Kahoku-gun Takeda
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1998-08-27
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2018-08-28
Also published as: EP0935174A1; EP0935174A4; US6311034B1; WO1999010779A1; EP0935174B1; DE69829547D1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung, die einen nicht flüchtigen, hochviskosen flüssigen Toner verwendet.
Für elektrofotografische Vorrichtungen, in denen auf einem fotoleitfähigen Medium (einer fotoleitfähigen Trommel) ein elektrostatisches latentes Bild ausgebildet wird, ein Toner dazu gebracht wird, an dem geladenen Bild anzuhaften und das Pulverbild dann auf ein Druckmedium, wie Papier, transferiert und dort thermisch fixiert wird, hat der Typ mit Trockenentwicklung, der einen Pulvertoner verwendet, breite Anwendung gefunden.
Der Pulvertoner neigt jedoch dazu, sich zu verstreuen und beinhaltet häufig das Problem einer geringen Auflösung aufgrund seiner hohen Teilchengrößen von 7 – 10 μm.
Für Anwendungen, die eine hohe Auflösung erfordern, wird daher der Typ mit Naßentwicklung, für den ein flüssiger Toner verwendet wird, benutzt. Der flüssige Toner neigt weniger leicht zu Verzerrungen der Tonerbilder und kann eine hohe Auflösung erzielen, da er kleine Tonerpartikel von nur etwa 1 μm enthält und eine große Ladekapazität aufweist.
Für die herkömmliche elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung wurde allgemein ein niederviskoser flüssiger Toner als Entwicklungslösung verwendet, der erhalten wurde, indem 1 – 2 % Toner in einem organischen Lösungsmittel gelöst wurden. Diese Art Entwicklungslösung verursacht jedoch Bedenken im Hinblick auf die Umwelt, da er ein organisches Lösungsmittel enthält, welches für den Menschen gesundheitsschädlich ist und aufgrund der geringen Konzentration einen hohen Tonerverbrauch erfordert.
Entgegen diesem Stand der Technik wurde in der Internationa len Offenlegungsschrift Nr. WO95/08792 eine elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung offenbart, die eine hochviskose, hochkonzentrierte Entwicklungslösung verwendet, die erhalten wird, indem ein hochkonzentrierter Toner in Silikonöl etc. dispergiert wird.
Die Verwendung dieses flüssigen Toners vermeidet nicht nur eine Gefahr für den Menschen, sondern ebenfalls die Notwendigkeit eines hohen Verbrauchs von Entwicklungslösung aufgrund der hohen Tonerkonzentration.
Nach der Internationalen Offenlegungsschrift WO95/08792 wird für eine elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung, welche einen hochviskosen, hochkonzentrierten flüssigen Toner als Entwicklungslösung verwendet, derselbe Aufbau wie mit der Vorrichtung des trockenen Typs, welcher einen Pulvertoner verwendet, verwendet, wobei eine Entwicklungslösung auf eine Entwicklungswalze oder einen Entwicklungsriemen aufgebracht wird, der in Kontakt mit einem fotoleitfähigen Medium gebracht wird, um den Toner auf das fotoleitfähige Medium aufzubringen, auf dem ein elektrostatisches latentes Bild ausgebildet ist. Der gleiche Aufbau ist für eine elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung in JP-A-0832392 offenbart, die als nächster Stand der Technik angesehen werden kann.
Das bedeutet, daß wie bei dem Typ mit der Trockenentwicklung, bei dem der Pulvertoner auf die Entwicklungsrolle gebracht wird, indem ausschließlich mechanische Kontakteinrichtungen verwendet werden, auch der Typ mit Naßentwicklung, bei dem ein nicht flüchtiger, hochviskoser, hochkonzentrierter flüssiger Toner verwendet wird, eine rein mechanische Kontakteinrichtung verwendet, um die Entwicklungslösung auf die Entwicklungswalze aufzubringen. Die Aufbringung der Entwicklungslösung erfolgt, indem die Oberfläche, die in mechanischen Kontakt mit der Entwicklungswalze gebracht wird, so behandelt wird, daß sich eine Hochpräzisionsoberfläche ergibt.
Das bedeutet, daß die Entwicklung erfolgt, indem ein flüssiger Toner auf eine Entwicklungswalze 22 aufgebracht wird, die Entwicklungswalze 22 dem fotoleitfähigen Medium 10 gegenüberliegend angeordnet wird und eine Spannung an die Entwicklungswalze 22 angelegt wird, wie es in 16 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt werden ein Bildbereich und ein bildfreie Bereich (Hintergrundbereich) nach der Entwicklung in Übereinstimmung mit einem Bildmuster auf der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 22 statistisch ausgebildet. Die Walzen 23 bis 25 in der Figur sind eine Reihe von Auftragswalzen, die die Entwicklungslösung der Entwicklungswalze 22 zuführt. Diese Walzen werden durch Motoren 31 und 33 und Getriebe 32 und 34 angetrieben.
Wenn der Bildbereich und der bildfreie Bereich auf der Entwicklungswalze 22 nach der Entwicklung, welche unterschiedliche elektrische Historien im Hinblick auf den Toner und unterschiedliche Mengen Tonerrückstand aufweisen, so wie sie sind in den Kontaktbereich gebracht werden, in dem die Entwicklungsrolle 22 in Kontakt mit der Auftragswalze 23 der letzten Stufe kommt, wird die Gleichmäßigkeit der Tonerschicht, die auf der Entwicklungswalze 22 ausgebildet ist, zu einem Problem. Sogar wenn die Tonerschicht gleichmäßig ausgebildet ist, kann das Bildmuster der vorherigen Rotation der Entwicklungswalze 22 auf dem Bild in Synchronisation mit der Walzenperiode aufgrund der elektrischen Historie des Toner auftauchen. Ein derartiges Phänomen ist eine Störung die häufig als Entwicklungsgedächtnis bezeichnet wird. Es ist daher notwendig, einen Rückstellmechanismus auf die Ausgangsstellung zu haben, um die Historie, die als Ergebnis eines Entwicklungsvorgangs verbleibt, auszulöschen.
Eine Problemeigenschaft des flüssigen Entwicklungsprozesses besteht darin, daß wenn eine Vorbenetzungslösung als Entfernungsmittel verwendet wird, um eine Schleierbildung zu verhindern, die Vorbenetzungslösung, die auf der Entwicklungswalze 22 abgeschieden wird, eine Verdünnung der Entwick lungslösung bewirkt. Um dieses Problem zu überwinden, wird daher ein Gummiblatt 37 verwendet, um die Tonerrückstandsschicht auf der Entwicklungswalze 22 abzuschaben.
Um die Störungen durch das sogenannte Entwicklungsgedächtnis und die Verdünnung der Entwicklungslösung zu überwinden, ist ein Gummiblatt als Mittel, um die Tonerrückstandsschicht abzuschaben, nur wirkungsvoll, wenn das Blatt dazu verwendet wird, etwas von einer Oberfläche eines relativ harten Materials abzuschaben, wie mit einem automatischen Scheibenwischer. Wenn das Gummiblatt jedoch dazu verwendet wird, den Tonerrückstand auf einer Entwicklungswalze, die relativ weich ist, abzukratzen, kann der Kontaktdruck zwischen beiden nicht befriedigend aufrechterhalten werden.
Der Druck zwischen dem Blatt und der Walze kann beträchtlich erhöht werden, indem die Kante des Blattes in „Abstrich"-Richtung („Angriffs"-Richtung, in der das Blatt im spitzen Winkel auf der Walze steht) auf die Walze gedrückt wird, wenn jedoch eine weiche Walze mit geringer Härte verwendet wird, wird die Wirkung des Abstrichblattes drastisch reduziert, was zu einer Erhöhung der Menge an Toner, die auf der Walze zurückbleibt, führt.
Wie in der Internationalen Offenlegungsschrift Nr. „WO95/08792" offenbart ist, ist, wenn eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines flexiblen Entwicklungsriemens konstruiert wird, die Justierung des Entwicklungsriemens extrem schwierig und sehr zeit- und arbeitsaufwendig. Ein zu enger Entwicklungsriemen würde die Flexibilität reduzieren und den Riemen zu starr machen. Dadurch würde die Realisierung des doppelten Schichtaufbaus des flüssigen Toners, welcher auf den Entwicklungsriemen aufgebracht wird, und der vorbenetzenden Lösungsschicht, die auf das fotoleitfähige Medium aufgebracht wird, unmöglich. Ein zu loser Entwicklungsriemen dagegen würde einen Zwischenraum zwischen dem flüssigen Toner auf dem Entwicklungsriemen und der Schicht der Vorbenetzungslösung, welche auf das fotoleitfä hige Medium aufgebracht ist, bewirken und damit die Bewegung des Toners verhindern. Auf diese Weise würde eine Entwicklungseinrichtung, die einen Entwicklungsriemen verwendet, die Justierung des Entwicklungsriemens schwierig und zeitaufwendig machen. Wie in JP-A-04247572 offenbart ist, garantiert die Überwachung der Entwicklungslösungsschicht eine gleichmäßige Farbstärke.
Wenn ein hochviskoses, flüssiges Entwicklungsmittel verwendet wird, müssen die folgenden Anforderungen erfüllt werden, damit ein dünner Film des Entwicklungsmittels durch Verwendung einer Kontaktwalze ausgebildet wird, während gleichzeitig die Schicht der Vorbenetzungslösung ungestört bleibt. Zunächst wird die Gesamtmenge des Entwicklungsmittels und des Vorbenetzungsmittels durch die Rotation des fotoleitfähigen Mediums weitertransportiert und bei einem Druck unterhalb des Kontaktdruckes am Kontaktbereich zwischen der Entwicklungswalze und dem fotoleitfähigen Medium an der Entwicklungswalze vorbeigeführt. Je niedriger die Härte der Entwicklungswalze, um so mehr Flüssigkeit kann vorbeigeführt werden. Je höher jedoch die Genauigkeit der Abmessungen des Außendurchmesser und die Taumelgenauigkeit während der Rotation der Entwicklungswalze ist, um so stabiler kann der Druck auf die flüssige Schicht gehalten werden. Im Hinblick auf die Bearbeitung heißt das, je geringer die Härte, um so schwieriger wird die Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit.
Zweitens muß jederzeit eine Schicht des Vorbenetzungsöls den gesamten Bereich zwischen dem Entwicklungsmittel und der Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums benetzen, um sicherzustellen, daß das hochviskose Entwicklungsmittel in direkten Kontakt mit der Oberfläche des fotoleitfähigen Medium kommt. Wenn die Oberfläche der hochviskosen Tonerschicht nicht gleichmäßig eben ist und Unregelmäßigkeiten aufweist, können sich vorstehende Teile des Toners durch die vorbenetzende Lösungsschicht drücken, in direkten Kontakt mit Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums kommen und damit bewir ken, daß sich das Vorbenetzungsmittel ablöst. Dies führt zu einer Wolkenbildung (Ablagerung unnötigen Toners) auf dem bildfreien Bereich. Die unebene Schicht auf der Oberfläche der Entwicklungswalze erscheint auf dem Bildbereich und führt zu einem schlechten Bild.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, die Anwendung einer Entwicklungslösung für ein drehbares Entwicklungselement in einer elektrofotografischen Vorrichtung mit Naßentwicklung unter Verwendung eines nicht flüchtigen, hochviskosen, hochkonzentrierten Toners zu verbessern.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, wird durch eine elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß bewirkt Einrichtung zur Aufbringung der Entwicklungslösung, daß sich eine drehende Walze der letzten Stufe, die in Kontakt mit einem drehbaren Entwicklungselement kommt, entgegengesetzt zu dieser Entwicklungswalze dreht.
Die einander entgegengesetzten Richtungen der Rotation der Walze der letzten Stufe und des Entwicklungselementes führen zu einer gleichmäßigen Tonerschicht und Farbstärke, wobei feine Streifen reduziert werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 angegeben.
Bei dem Entwicklungselement handelt es sich entweder um eine Entwicklungswalze oder einen Entwicklungsriemen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dicke der Entwicklungslösungsschicht überwacht und eingestellt.
Auf diese Weise kann die Farbstärke des Toners, der auf das fotoleitfähige Medium aufgebracht wird, konstant gehalten werden.
Im folgenden wird ein Beispiel der Erfindung im Hinblick auf die folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die den Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen elektrofotografischen Vorrichtung mit Naßentwicklung zeigt,
2 eine schematische Darstellung ist, die zur Erklärung der Arbeitsweise der Entwicklungswalze dient, welche in Kontakt mit einem fotoleitfähigen Medium und einer Reihe von Auftragswalzen kommt,
3 eine schematische Ansicht ist, die der Erläuterung des Zustands des flüssigen Toners zwischen zwei Walzen, die sich in dieselbe Richtung drehen, dient,
4 eine schematische Darstellung ist, die die Meßergebnisse der Beziehung zwischen Gleitgeschwindigkeit und der Scheinviskosität des Toners zeigt,
5 eine schematische Darstellung ist, die zur Erklärung des Grundes dient, warum die Tonerschicht durch Drehen der umgekehrt laufenden Homogenisierungswalze ausgeglichen werden kann, während der Kontakt mit der Entwicklungswalze in die entgegengesetzte Richtung erfolgt,
6 eine schematische Darstellung ist, die die Wirkung der Schicht der Vorbenetzungslösung auf der Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums erläutert,
7 eine schematische Darstellung ist, die die Wirkung der Schicht der Vorbenetzungslösung auf der Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums erläutert,
8 ein Beispiel für die Einstellung der Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze auf einen vorgegebenen Wert ist,
9 ein weiteres Beispiel für die Einstellung der Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungsrolle auf einen vorgegebenen Wert zeigt,
10 ein Beispiel für eine elastische Walze, die als Entwicklungswalze verwendet wird, zeigt,
11 ein weiteres Beispiel für eine elastische Walze zeigt,
12 ein Beispiel für eine Entwicklungswalze, die Druck über Schwerkraft überträgt zeigt,
13 ein Beispiel für eine Entwicklungswalze zeigt, welche Druck über eine Feder überträgt,
14 eine schematische Darstellung ist, die zur Erläuterung dient, warum die umgekehrt laufende Schaftwalze den Tonerrückstand von der weichen Entwicklungswalze abschaben kann,
15 den Entwicklungsriemen zeigt, der anstelle einer Entwicklungswalze verwendet wird, und
16 die Entwicklungswalze und eine Reihe von Auftragswalzen zur Zuführung der Entwicklungslösung zeigt, wie sie nach dem Stand der Technik verwendet werden.
1 zeigt den gesamten Aufbau einer die Erfindung verwirklichenden elektrofotografischen Vorrichtung mit Naßentwickung.
Wie in den Figuren gezeigt ist, enthält die elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung erfindungsgemäß ein fotoleitfähiges Medium 10, eine elektrostatische Ladeeinrichtung 11, eine Belichtungseinrichtung 12, eine Vorbenetzungseinrichtung 13, Entwicklungseinrichtungen 14, ein zwischengeschaltetes Übertragungsmedium 15, ein Blatt 16, eine Entaldungseinrichtung 17 für statische Aufladungen, eine Heizvorrichtung 18 und eine Druckrolle 19.
Die elektrostatische Ladeeinrichtung 11 lädt das fotoleitfähige Medium 10 auf etwa 700 V elektrostatisch auf. Die Belichtungseinrichtung 12 belichtet das fotoleitfähige Medium 10 unter Verwendung eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 780 nm, damit auf dem fotoleitfähigen Medium 10 ein statisches latentes Bild gebildet wird, dessen belichteter Teil eine Spannung von etwa 100 V hat.
Die Vorbenetzungseinrichtung 13 trägt Silikonöl mit einer Viskosität von etwa 2,5 bis 20 cSt (2,5 bis 20 mm²/s) mit ei ner Dicke von 4 – 10 μm auf die Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums 10 auf. Die vorbenetzende Einrichtung 13 kann in einigen Fällen die Vorbenetzungsbehandlung vor der Belichtung durch die Belichtungseinrichtung 12 oder in anderen Fällen nach der Belichtung durchführen.
Diese Erfindung verwendet als Entwicklungslösung einen nicht flüchtigen, hochviskosen flüssigen Toner, der aus festen Teilchen, wie Pigmenten besteht, welche in einem flüssigen Träger (Öl) dispergiert sind.
Die Entwicklungseinrichtungen 14 dienen zur Handhabung der vier Farben Gelb/Magenta/Cyan/Schwarz. Die Entwicklungsvorrichtung 14, die unter Vorspannung von etwa 400 V – 600 V gesetzt wird, bildet auf der Entwicklungswalze (dem Träger für die Entwicklungslösung) 22 eine Tonerschicht mit einer Dicke von 2 – 3 μm, indem ein flüssiger Toner mit einer Tonerviskosität von 400 – 4.000 mPa·S und einer Trägerviskosität von 20 cSt (20 mm²/s) transportiert wird, während er unter Verwendung von verbindenden Auftragswalzen 23 – 25 dünn verteilt wird, wie es später unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird. Die Entwicklungswalze 22 scheidet den Toner auf einem belichteten Bereich des fotoleitfähigen Mediums 10 ab, das auf etwa 100 V geladen wird, indem der Toner, der über ein elektrisches Feld, das zwischen der Entwicklungswalze 22 und dem fotoleitfähigen Medium 10 ausgebildet ist, positiv geladen wird, dem fotoleitfähigen Medium 10 zugeführt wird.
Durch eine Schicht aus Vorbenetzungslösung, die durch die Vorbenetzungseinrichtung 13 aufgebracht wird, wie es in 7 gezeigt ist, wird verhindert, daß der Toner auf dem nicht belichteten Bereich des fotoleitfähigen Medium 10 haftet.
Der Toner, der auf das fotoleitfähige Medium 10 aufgebracht wird, wird auf das zwischengeschaltete Übertragungsmedium 15 transferiert, das unter Vorspannung von etwa –800 V gesetzt wird, in Übereinstimmung mit einem elektrischen Feld, das zwischen dem zwischengeschalteten Übertragungsmedium 15 und dem fotoleitfähigen Medium 10 ausgebildet ist. Der gelbe Toner, der Magenta-Toner, der Cyan-Toner und anschließend der schwarze Toner, welche auf das fotoleitfähige Medium 10 aufgebracht werden, werden einer nach dem anderen auf das zwischengeschaltete Übertragungsmedium 15 übertragen.
Das Blatt 16 entfernt den Toner und die Vorbenetzungslöung, die auf dem fotoleitfähigen Medium 10 verbleibt. Die Entladeeinrichtung 17 für statische Aufladungen entlädt die Aufladung des fotoleitfähigen Medium 10.
Die Heizvorrichtung 18 schmelzt den Toner, der sich auf dem zwischengeschalteten Übertragungsmedium 15 abgelagert hat, durch Erhitzen der Oberfläche des zwischengeschalteten Übertragungsmediums 15. Die Druckwalze 19 fixiert den Toner auf dem zwischengeschalteten Übertragungsmedium 15, das durch die Heizvorrichtung 18 erwärmt worden ist. Durch den Aufbau der erfindungsgemäßen elektrofotografischen Vorrichtung mit Naßentwicklung hat, bei dem der Toner, der auf dem zwischengeschalteten Übertragungsmedium 15 abgelagert wird, geschmolzen und auf einem Druckmedium fixiert wird, ohne daß das Druckmedium selbst erhitzt wird, können auch andere Druckmedien als Papier verwendet werden.
2 zeigt die Entwicklungswalze 22, wie sie in Kontakt mit dem fotoleitfähigen Medium 10 steht und eine Reihe von Auftragswalzen 23 bis 26 zur Zuführung der Entwicklungslösung zur Entwicklungswalze 22. In dem nächsten Beispiel, das in der Figur gezeigt ist, wird die Auftragswalze 23 in entgegengesetzter Richtung zur Entwicklungswalze 22 gedreht. Dies bedeutet, daß sich beide Walzen am Kontaktbereich in einander entgegengesetzte Richtungen bewegen. Auch wenn drei Auftragswalzen in der Figur gezeigt sind, sind die Auftragswalzen in einer geeigneten Anzahl vorgesehen, wie sie benötigt wird, um die Entwicklungslösung dünn und gleichmäßig auf der Entwicklungswalze 22 zu verteilen. Die Walze 22 ist eine Entwicklungswalze, die die Entwicklungslösung zuführt, während sie in Kontakt mit dem fotoleitfähigen Medium 10 steht, so daß ein doppelter Schichtaufbau der Entwicklungslösung und des Films der Vorbenetzungslösung auf dem fotoleitfähigen Medium ausgebildet wird und die in Übereinstimmung mit einem elektrischen Feld, das zwischen der Entwicklungswalze 22 und dem fotoleitfähigen Medium 10 ausgebildet ist, positiv geladene Tonerpartikel auf das fotoleitfähige Medium 10 aufbringt.
Das heißt, wenn die Entwicklungslösung durch die Auftragswalze auf die Entwicklungswalze aufgebracht wird, so daß sie eine dünne Schicht bildet, können feine Streifen der Entwicklungslösung aufgrund der Veränderungen des Gleichgewichts zwischen Viskosität, Zuführungsgeschwindigkeit der Entwicklungslösung, Walzenrotation usw. auftreten. Diese feinen Streifen können reduziert werden, indem der Kontaktbereich der Auftragswalze 23 der letzten Stufe entgegengesetzt zur Entwicklungswalze 22 bewegt wird, wie es oben beschrieben wurde.
Im folgenden wird der Grund dafür beschrieben, warum die feinen Streifen der Entwicklungslösung reduziert werden können, indem der Kontaktbereich der Auftragswalze 23 der letzten Stufe entgegengesetzt zu der Entwicklungswalze 22 bewegt wird. Zunächst ist in 3 der Zustand der Kontaktbereiche der Walzen A und B gezeigt, welche sich in dieselbe Richtung und nicht in entgegengesetzte Richtungen bewegen und sich voneinander trennen, nachdem sie miteinander in Kontakt gekommen sind. Da sich beide Walzen aufgrund der Rotation der beiden Walzen am Kontaktpunkt voneinander trennen, wird das Gleichgewicht zwischen der Viskosität des flüssigen Toners selbst und der Haftkraft an beiden Walzen unterbrochen, und der flüssige Toner wird zerrissen und in der Mitte in zwei Schichten getrennt. Zu diesem Zeitpunkt reißt das Trägeröl, das dazu neigt sich auf den getrennten Bereichen zu konzentrieren, den umgebenden flüssigen Toner mit. Dies führt zu lokalen Konzentrationen des flüssigen Toners, was Streifen in Rotationsrichtung der Entwicklungswalze bewirkt, wobei sich annähend kein flüssiger Toner zwischen den Streifen befindet.
Diese feinen Streifen können verhindert werden, indem die Kontaktbereich der Auftragswalze 23 der letzten Stufe und der Entwicklungswalze 22 in einander entgengesetzte Richtungen bewegt werden. 5 ist eine schematische Darstellung, die zur Erläuterung des Geschwindigkeitsprofils des Toners zwischen den beiden Walzen dient, welche in die gleiche Richtung rotieren, wobei sich die Kontaktb reiche in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Der flüssige Toner an den Berührungsbereichen beider Walzen wird durch jede Walze aufgenommen, entsprechend seiner Anordnung um unterschiedliche Winkel in entgegengesetzte Richtungen zu bewegen. Die Länge und die Richtungen der Pfeile, die in der Figur dargestellt sind, zeigen die Geschwindigkeiten und Richtungen der Bewegung des flüssigen Toners an den entsprechenden Orten. Die Nullpunktgeschwindigkeit liegt in der inneren Schicht zwischen den beiden Walzen vor, wo der flüssige Toner zerrissen, deformiert und geteilt wird.
Um die Wirkungen der entgegensetzten Bewegung der Walzenberührungsbereiche zu verbessern, sollte der Unterschied der Rotation der beiden Walze bevorzugt zumindest das Dreifache betragen. Die Menge an Toner kann auf einen Wert eingestellt werden, der ausreicht, um eine Bilddichte auf der Entwicklungswalze 22 zu erhalten, oder bevorzugt auf 5 – 10 μm, indem der Unterschied der Rotation der beiden Walzen, oder genauer die Umlaufgeschwindigkeit der Auftragswalze 23 der letzten Stufe über unabhängige Motoren, Reduktionsgetriebe etc. gesteuert wird. Auf diese Weise kann die Zuführung an Toner in Abhängigkeit der Typen des flüssigen Toners (Gelb/Magenta/Cyan/Schwarz) eingestellt werden, indem die Unterschiede der Walzenrotation gesteuert werden.
In 5, wo sich die Kontaktbereiche der beiden Walzen in entgegengesetzte Richtungen zueinander bewegen, verursacht die Scher-, Deformations- und Trennkraft eine Reduktion der Tonerviskosität und eine Verbesserung der Tonerfluidität, womit feine Streifen reduziert werden, wohingegen nach 3, wo die Kontaktbereiche beider Walzen sich in die gleiche Richtung bewegen, der flüssige Toner zerrissen und getrennt wird.
4 zeigt die Beziehung zwischen der Schergeschwindigkeit und der Toner-Scheinviskosität, wie sie unter Verwendung eines Cyan-Toners (PFU-0001) und eines Magenta-Toners (PFU-M002) gemessen wird, die durch Dispergieren von 20 Gew.-% Tonerpartikeln mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,6 – 0,7 μm erhalten werden, welche Harze und Pigmente in SH-200-20 cSt-Silikonöl enthalten, welches durch Toray-Dow-Corning als Trägerlösung hergestellt wird. Wie aus der Figur deutlich wird, fällt die Tonerviskosität durch Ausübung der Schergeschwindigkeit (Scherkraft) stark ab. Um eine gleichmäßige flüssige Tonerschicht zu gewährleisten, indem die Kontaktbereiche beider Walzen sich entgegengesetzt zueinander bewegen, ist es wichtig, einen feinen Walzenzwischenraum beizubehalten, der zum Beispiel in etwa die Dicke der zu erzielenden flüssigen Tonerschicht oder 5 – 20 μm beträgt. Es ist jedoch schwierig, diesen feinen Zwischenraum durch mechanische Größengenauigkeiten zu garantieren. Dies kann erzielt werden, indem weiche Walzen verwendet werden und geeignete Werte für den Walzendruck, das Walzenmaterial (Oberflächeneigenschaften), Walzenelastizität (Härte) und Walzengeschwindigkeit ausgewählt werden, um einen dynamischen Zwischenraum zu erhalten, welcher durch die weichen Walzen und ein viskoses Fluid gebildet wird.
Um dies zu erreichen, wird ein hochviskoser Toner mit einer Viskosität im hohen Scherbereich von 5 – 1.000 mPa·S verwendet und der Druck zwischen den Walzen wird so reduziert, daß ein dynamischer Zwischenraum durch den Toner zwischen der Entwicklungswalze und der Auftragswalze der letzten Stufe erzeugt wird. Hier besteht zumindest eine Walze, deren Kontaktbereich in die entgegensetzte Richtung zum Kontaktbereich der anderen Walze bewegt wird, aus einer Walze mit ei ner Härte von weniger als JIS-A 60 Grad.
Indem ein derartiger hochviskoser Toner verwendet wird und der Kontaktbereich der Auftragswalze entgegengesetzt zur Entwicklungswalze bewegt wird, erscheint ein Nullpunkt im Geschwindigkeitsprofil zwischen den Walzen, welcher anstelle von Reißen und Trennung eine Zerteilung, Deformation und Trennung bewirkt. Die Menge an Toner auf der Seite der Entwicklungswalze kann vom Nullpunkt aus auf einen vorgebenen Wert eingestellt werden, welche für die Entwicklung (1 – 20 μm) erforderlich ist, indem Druck, Material und Elastizität etc. der Walze ausgewählt werden.
Wenn eine elastische Walze mit einer relativ geringen Härte und einer rauhen Oberflächenbeschaffenheit als Auftragswalze verwendet wird, steigt die Kraft, die den Toner auf der Oberfläche der Walze hält, an und bewegt den Nullpunkt des Geschwindigkeitsprofils in Richtung der Seite der Entwicklungswalze. Dies erhöht die blattähnliche Wirkung, die durch den Nullpunkt auf der Oberfläche des Fluids erzeugt wird, was zu einer gleichmäßigen Schicht auf der Entwicklungswalze führt. Eine Röhrenwalze, die eine Schwammwalze enthält, welche mit einer dünnen Schicht bedeckt ist, kann zum Beispiel, wie oben erwähnt, als elastische Auftragswalze verwendet werden.
Eine elastische Walze, die aus einer Röhrenwalze besteht, welche zum Beispiel mit einem Film bedeckt ist und besonders bevorzugt mit einer Gummihärte von weniger als JIS-A 60 Grad, kann als Entwicklungswalze verwendet werden. Ferner können bei der Konstruktion einer Entwicklungsvorrichtung Riemen anstelle von Walzen verwendet werden.
Wenn eine elastische Walze als Auftragswalze verwendet wird, steigt die Kraft der Haftung des Toners auf der Walzenfläche an, was bewirkt, daß sich der Nullpunkt im Geschwindigkeitsprofil in Richtung Entwicklungswalzenseite verschiebt, wie es oben beschrieben wurde. Wenn eine härtere Walze, deren Oberfläche eine relativ geringe Haftfähigkeit dem Toner gegenüber aufweist, als Auftragswalze verwendet wird, entsteht ein Zustand, in dem die Walzenoberfläche über den Toner gleitet. Wenn eine glatte metallische Walze mit einer relativ hohen Härte von weniger als Rz4 verwendet wird, wird vermutet, daß die Glätte der Walzenfläche auf die Entwicklungswalze übertragen wird. Als Ergebnis davon verbessert sich die Ebenmäßigkeit der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze.
Die Auftragswalze der letzten Stufe kann eine Vorspannung liefern. Eine gleichmäßige Tonerschicht kann auf der Entwicklungswalze ausgebildet werden, indem eine starre Ausgleichswalze zusätzlich zu der Auftragswalze in Kontakt mit der Entwicklungswalze gebracht wird und die Ausgleichswalze in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird.

Als nächstes werden Meßergebnisse, die die Wirkungen der entgegengesetzt laufenden Ausgleichswalze zeigen, beschrieben. Die Walzen, die in den Messungen verwendet werden, werden wie in 2 gezeigt, angeordnet, wobei zwei Auftragswalzen verwendet werden, deren Details wie folgt sind:

Entwicklungswalze 22:	eine Röhrenwalze mit einer weichen und festen Oberfläche, welche aus einer geschäumten Urethan-Basis (Härte: Aska F68 Grad) ∅32 + elektrisch leitfähiges PFA (50μm) Geschwindigkeit der Entwicklungswalze: 250 mm/s (während der gesamten Messungen konstant gehalten)
Auftragswalze 23:	eine harte Walze mit einer guten Oberflächen-ebenheit, die aus einer Elfenbeinwalze besteht (Härte: mehr als JIS-A 95 Grad)
Auftragswalze 24:	eine relativ weiche Walze aus einer Beet-Walze (Markenname, aus Vinylchloridharz, Härte: JIS-A 20 Grad)

Toner: PFU-C-001
Viskosität im Hochgeschwindigkeitsbereich 50 mPa·S
Viskosität im Niedergeschwindigkeitsbereich 200 mPa·S
Die Oberfläche der Entwicklungswalze 22 wird überprüft, indem der Druck der Auftragswalze 23 der letzten Stufe und der Entwicklungswalze 22 auf 0,25 mm festgelegt wird, die beiden Auftragswalzen 23 und 24 mit der gleichen Geschwindigkeit gedreht werden und die Geschwindigkeit dieser Auftragswalzen 23 und 24 in bezug auf die Entwicklungswalze 22 verändert werden.

Messung 1: Die Kontaktbereiche der Auftragswalze 23 und der Auftragswalze 24 der letzten Stufe werden mit der gleichen Geschwindigkeit (250 mm/s) in die gleiche nach vorne gerichtete Bewegung gedreht. Der Toner wird in einem gesprenkelten Muster und deutlicher als in jeder anderen Messung 2 bis 4 unten auf die Entwicklungswalze 22 aufgebracht. Kleine Bäche haben einen Abstand von 0,2 mm und eine Höhe von 10 μm.
Messung 2: Die Kontaktbereiche der Auftragswalze 23 der letzten Stufe und der Auftragswalze 24 werden mit der gleichen Geschwindigkeit (250 mm/s) wie die in Messung 1 und in bezug auf die Entwicklungswalze 22 in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Es wird ein Muster aus kontinuierlichen Streifen beobachtet, auch wenn es feiner als das in Messung 1 erhaltene ist.
Messung 3: Die Kontaktbereiche der Auftragswalze 23 der letzten Stufe und der Auftragswalze 24 werden mit der doppelten Geschwindigkeit wie in Messung 1 (500 mm/s) und zwar in entgegengesetzter Richtung gedreht. Mehrere kleine gesprenkelte Fragmentmuster werden beobachtet.
Messung 4: Die Kontaktbereiche der Auftragswalze 23 der letzten Stufe und der Auftragswalze 24 werden in umgekehrter Richtung mit dreifacher Meßgeschwindigkeit (720 mm/s) gedreht. Es wird kein sichtbares Sprenkelmuster beobachtet.

Die Dicke der Tonerschicht beträgt 4 μm, der Abstand und die Höhe der kleinen Bäche betragen 0,2 mm und 3 μm. Die Meßergebnisse ergeben, daß die Höhe der kleinen Bäche im Vergleich zu Messung 1 wesentlich reduziert wird.
Wie in den obigen Meßergebnissen angegeben, kann die Wirkung der entgegengesetzten Rotation des Kontaktbereich durch Rotation der Walzenkontaktbereiche zumindest in der doppelten Geschwindigkeit oder bevorzugt in der dreifachen Geschwindigkeit der Geschwindigkeit der Messung 1 erzielt werden.
8 zeigt ein Beispiel, in dem die Dicke der Tonerschicht auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird. Die Figur stellt eine Entwicklungswalze 22 dar, die in Kontakt mit dem fotoleitfähigen Medium 10 tritt, und eine Reihe von Auftragswalzen 23 bis 26, um der Entwicklungswalze 22 die Entwicklungslösung zuzuführen.
Die Auftragswalzen 24 und 25 werden mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit durch einen Motor 2 über ein Getriebe -gedreht. Die Entwicklungswalze 22 dreht sich in die normale Richtung (das heißt die Kontaktbereiche der Entwicklungswalze 22 und der Auftragswalze 23 der letzten Stufe bewegen sich in die gleiche Richtung) und mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit wie das fotoleitfähige Medium 10, das sich mit geringer Geschwindigkeit dreht. Der Grund, warum feine Streifen reduziert werden können, indem der Kontaktbereich der Auftragswalze der letzten Stufe entgegengesetzt zur Entwicklungswalze 22 bewegt wird, ist bereit, in bezug auf den in 2 gezeigten Aufbau beschrieben wurde.
Die Auftragswalze 23 der letzten Stufe und die Entwicklungswalze 22 werden durch den Motor 1 über Getriebe gedreht. Die Auftragswalze 23 der letzten Stufe wird normal mit einer höheren Umlaufgeschwindigkeit als die Auftragswalzen 24 und 25 gedreht. Dies liegt daran, da der gesamte Toner auf der Auftragswalze 24 zur Walze 23 der nächsten Stufe transportiert werden muß, ohne daß er sich auf der Walze 24 aufbaut.
Die Auftragswalze 23 der letzten Stufe hat eine lichtreflektierende Oberfläche. Wie in den vorherigen Beispielen kann die Walze mit der lichtreflektierenden Oberfläche aus einem Metall, wie Aluminium, Edelstahl etc. oder einer harten Harzwalze bestehen, deren Oberfläche lichtreflektiv behandelt worden ist, indem sie mit einem Metall, wie Aluminium, Edelstahl plattiert wurde.
Die Dicke der Tonerschicht, die auf einer derartigen lichtreflektierenden Walze ausgebildet wird, kann als Farbstärke des Toners in einem Toner Farbstärken-Detektionsbereich ermittelt werden, welcher eine Lichtquelle 54 und einen Lichtdetektionsbereich 50 enthält. Das bedeutet, daß Veränderungen der Dicke der Tonerschicht, die normalerweise auf weniger als 10 μm eingestellt werden, auf Veränderungen in der Farbstärke des Toners reduziert werden, welche als Stärke des reflektierten Lichtes ermittelt werden kann, das als Licht aus der Lichtquelle 54 durch die Tonerschicht auf die Walze 24 trifft und durch die lichtreflektierende Oberfläche der Walze 24 reflektiert wird.
Eine weiße Glühbirne LED wird als Lichtquelle 54 verwendet und wird als Lichtdetektionsbereich 50 ein Lichtdetektionselement, wie ein CCD und eine Fotodiode, verwendet. Die Empfindlichkeit der Detektionen kann verbessert werden, indem ein Farbfilter in Übereinstimmung mit der Farbe des Toners entweder auf der Lichtquelle 54 oder dem Lichtdetektionsbereich 50 oder vor beiden verwendet wird.
Das Detektionssignal, das über den Lichtdetektionsbereich 50 ermittelt wird, wird mit dem vorgegebenen Referenzwert in einer Abgleichvorrichtung 51 verglichen. Ein Motor 2 wird über einen Umlaufsteuerbereich 55 in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen gesteuert, um die Auftragswalzen 24 und 25 so in Umlauf zu setzen, daß die Dicke der Tonerschicht auf der Auftragswalze 23 der letzten Stufe auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird und damit die Menge des Toners, der der Entwicklungswalze 22 zugeführt wird, auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird. Das bedeutet, wenn die Farbstärke des Toners zu gering ist, wird ein Befehl an den Umlaufsteuerbereich 55 gegeben, um die Umlaufgeschwindigkeit des Motors 2 zu erhöhen und damit die Umlaufgeschwindigkeit der Auftragswalzen 23 und 25 zu erhöhen, um die Zuführung an Toner zu erhöhen, wohingegen ein Befehl an den Umlaufsteuerbereich 55 ausgegeben wird, um einen entgegengesetzten Vorgang durchzuführen, wenn die Farbstärke des Toners zu hoch ist.
Mit einem derartigen Aufbau wird der Zwischenraum oder der Kontaktdruck zwischen den Auftragswalzen 24 und 25 so gesteuert, daß der flüssige Toner zwischen den Auftragswalzen 24 und 25 zugeführt wird, und einen Toner-Pool bildet. Der flüssige Toner, der in einer gleichmäßigen Dicke eingestellt wird, wird aus diesem Toner-Pool über die Auftragswalzen 24 und 23 der Entwicklungswalze 22 zugeführt.
9 zeigt ein weiteres Beispiel, in dem erfindungsgemäß die Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird. In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente, wie sie in 8 verwendet wurden. Dieses zweite Beispiel unterscheidet sich von dem dritten, in 8 gezeigten Beispiel darin, daß eine Steuereinheit 53 vorgesehen ist.
In dem vierten Beispiel wird das Detektionssignal, das durch den Lichtdetektionsbereich 50 bestimmt wird, in einer Abgleichvorrichtung 51 mit einem vorgegebenen Referenzwert verglichen. Ein Motor 2 wird über den Umlaufsteuerbereich 55 in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen gesteuert, um den Umlauf der Auftragswalzen 24 und 25 zu bewirken, so daß die Dicke der Tonerschicht der Auftragswalze 23 der letzten Stufe auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird und damit die Menge an Toner, die der Entwicklungswalze 22 zugeführt wird, wie in dem dritten Beispiel auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.
Außerdem wird das Detektionssignal, das durch den Lichtdetektionsbereich 50 ermittelt wird, der Steuereinheit 53 zugeführt. Die Steuereinheit 53, die zum Beispiel eine MPU-Einheit enthält, kann den Eingabewert der Abgleichvorrichtung entsprechend des Referenzwertes in Übereinstimmung mit dem ermittelten Farbstärkesignal des Toners verändern, wobei Oberflächenunregelmäßigkeiten des Druckmediums durch einen getrennten Sensor ermittelt werden oder manuell eingestellt werden sowie der Typ des Druckmediums (Papier oder Film zum Beispiel), womit absichtlich die Farbstärke des Toners oder die Zeitkonstante des Steuersystems auf einen gewünschten Wert verändert werden.
10 zeigt ein Beispiel für eine Entwicklungswalze. Wie in der Figur gezeigt ist, hat die Entwicklungswalze einen Aufbau, bei dem eine Schwammwalze um einen Metallkern vorgesehen ist, wobei die Oberfläche mit einem Filmrohr abgedeckt ist.
Wenn die Entwicklungslösung, die einen flüssigen Toner enthält, eine Viskosität in der Höhe von 400 bis 4.000 mPa·S, wie in der Erfindung hat, sollte die elektrofotografische Vorrichtung mit Naßentwicklung eine Konstruktion verwenden, bei der Silikonöl mit einer geringeren Viskosität als das Silikonöl, wie es für den flüssigen Toner verwendet wird, als Vorbenetzungslösungsschicht auf die Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums 10 aufgebracht wird, um dem fotoleitfähigen Medium 10 Reinigungsfähigkeiten zu vermitteln, damit der Toner nicht auf den nicht belichteten Bereich aufgebracht wird, wobei die Entwicklungswalze 22 in Kontakt zu dem fotoleitfähigen Medium 10 gebracht wird, und zwar mit einem Kontaktdruck, der die Vorbenetzungslösungsschicht nicht zerstört.
Aus diesem Grund sollte die Entwicklungsvorrichtung 14 einen solchen Aufbau haben, daß der flüssige Toner und die Vorbenetzungslösung, welche durch die Rotation des fotoleitfähi gen Mediums 10 und der Entwicklungswalze 22 transportiert werden, durch den Kontaktbereich zwischen der fotoleitfähigen Trommel 10 und der Entwicklungswalze 22 geführt werden. Gleichzeitig darf der Härte der Entwicklungswalze 22 nicht zu hoch sein. Genauer sollte die Härte der Entwicklungswalze 22 bevorzugt geringer als 60 Grad in bezug auf eine JIS-A-Härtemessung sein. Je geringer die Härte der Entwicklungswalze 22, um so mehr flüssiger Toner und Vorbenetzungslösung können durch den Kontaktbereich treten. In Hinblick darauf ist ein schwammartiges Material für diesen Zweck wünschenswert.
Je höher die Genauigkeit der Außenabmessungen und die Reflexionsgenauigkeit während der Rotation der Entwicklungswalze 22 um so besser, da der Druck auf die flüssige Schicht auf einem konstanten Wert gehalten werden kann. Wenn die Härte der Entwicklungswalze 22 zu gering ist, würde es schwierig sein, die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern. Die Härte und die Genauigkeit des Außendurchmessers der Entwicklungswalze 22 sollten infolgedessen sorgfältig ausgeglichen sein.
Je höher die Umlaufgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 22 ist, um so höher wird ferner die Menge an Flüssigkeit, die den Kontaktbereich zwischen der Entwicklungswalze 22 und dem fotoleitfähigen Medium 10 passiert, wobei die Druckbedingungen entschärft werden. Eine zu hohe Umlaufgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 22 würde die Zeit zum Anlegen eines elektrischen Feldes an den flüssigen Toner reduzieren, was zu einer Verkürzung der Zeit führt, die für die Migration des Toners notwendig ist. Die Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit der Entwicklungswalze 22 hat daher ihre Grenzen. Je größer der Durchmesser der Entwicklungswalze 22, um so größer wird die Menge der Flüssigkeit, die den Kontaktbereich passiert, wobei die Druckbedingungen entschärft werden. Es ist jedoch schwierig die Genauigkeit der Außenabmessungen beizubehalten.
Ferner kann die Oberfläche der Tonerschicht, die auf die Entwicklungswalze 22 aufgebracht wird, wegen der hohen Tonerviskosität unregelmäßig sein. In diesem Falle durchdringen vorstehende Teile die Vorbenetzungslösungsschicht, und berühren die Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums 10, was zu einem Geräusch auf dem nicht belichteten Bereich führt, wie es in 6 gezeigt ist. Sogar in dem belichteten Bereich kann eine derartige unebene Schicht auf dem Bildbereich auftreten, was zu einem schlechten Bild führt. Um dies zu vermeiden, muß der Toner gleichmäßig auf die gesamte Oberfläche der Entwicklungswalze 22 aufgebracht werden.
Diese Erfindung verwendet eine elastische weiche Walze, insbesondere eine Walze mit einer Härte von weniger als 60 Grad (JIS-A). Das fotoleitfähige Medium (Trommel) 10 und die Walze treten in engen Kontakt miteinander (Zwischenraum Null), wenn sich die Trommel im Stillstand befindet. Wenn sich die Trommel dreht haben die Trommeln und die Walzen in Übereinstimmung mit der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit einen Auftrieb und die elastische Walze wird entsprechend der Viskosität deformiert mit dem Ergebnis, daß ein Zwischenraum zwischen Trommel und der Walze ausgebildet wird und eine Tonerschicht vorgegebener Dicke gebildet wird.
Die in 10 gezeigte elastische Entwicklungswalze kann diese Anforderungen erfüllen. Da ein elektrisches Feld an diese elastische Entwicklungswalze angelegt wird, sollten die Schwammwalze und das Filmrohr elektrisch leitfähig werden, weiter bevorzugt einen Widerstand 10⁴ – 10⁹ Ω·cm haben. Ein EPT-51 (Asker F Härte 68 Grad), welches durch Bridgestone Corporation hergestellt wurde, kann als elektrisch leitfähiger Schwamm verwendet werden und ein elektrisch leitfähiges PFA-Rohr (Dicke: 30 μm) als Oberflächenfilmrohr.
Die typische Größe einer Entwicklungswalze kann einen Durchmesser von 32 mm haben und eine Körperlänge von 220 mm, wie es in der Figur gezeigt ist.
Die Tabelle unten zeigt die Meßergebnisse der Menge des Flüssigkeitsdurchtritts unter Verwendung dieser Art Entwicklungswalze. In der Tabelle handelt es sich bei DC344 um ein von Dow Corning hergestelltes Silikonöl.
[Tabelle 4]
Aus den in der Tabelle gezeigten Meßergebnissen wird deutlich, daß die Menge des Flüssigkeitsdurchtritts pro Einheitsbereich mit ansteigender Umlaufgeschwindigkeit der Walze ansteigt.
Indem die Oberfläche des Oberflächenfilmrohrs rauher gemacht wird, zum Beispiel auf Rz1 bis 10, kann der Toner transportiert werden, indem der Toner in den Vertiefungen der rauben Walzenoberfläche gehalten wird, womit die Absorption des Toner erhöht wird.
Silikonkautschuk kann als elastische Walze verwendet werden. Silikonkautschuk hat einen Volumenwiderstand von etwa 104 – 109 Ω·cm, eine Härte von 60 Grad (JIS-A) und eine gute mechanische Abstoßung. Die elastische Walze kann natürlich auch ausschließlich aus einem Silikonkautschuk gefertigt sein, bevorzugter ist jedoch die Kombination eines Silikonkautschuks mit dem zuvor erwähnten Oberlfächenfilmrohr gefertigt.
11 zeigt ein weiteres Beispiel für eine derartige Entwicklungswalze. Wie in der Figur gezeigt ist, sind an beiden Enden dieser Entwicklungswalze koaxial Abstandswalzen vorgesehen. Die Abstandswalzen sind vorgesehen, um den Abstand zwischen der Entwicklungswalze und dem fotoleitfähigen Medium (OPC-Trommel) konstant zu halten und sollten grundsätzlich isolierende Eigenschaften haben. Dies kann zum Beispiel durch einen isolierendes Harz erfolgen. Um eine Genauigkeit sicherzustellen, kann sie auch aus einem metallischen Material bestehen, dessen Oberfläche mit einer isolierenden Harzschicht beschichtet ist. Der Durchmesser der Abstandswalze kann bei einer 32-mm-Entwicklungswalze zum Beispiel 31,8 mm betragen. Mit dieser Anordnung kann die Entwicklungswalze mit einem Vorschub von 0,1 mm Druck auf die fotoleitfähige Trommel ausüben, wobei der Druck auf den Walzenberührungspunkt bei einem optimalen Wert gehalten wird.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform eine elastische Walze als Entwicklungswalze verwendet wird, verwenden die in den 12 und 13 gezeigten Ausführungsformen eine starre Walze oder eine Walze mit einer vorgegebenen Härte als Entwicklungswalze. Die in 12 gezeigte Entwicklungswalze übt durch das walzeneigene Gewicht (durch Schwerkraft) Druck aus. Wie in der Figur dargestellt ist, weist ein Schwingarm, der annähernd horizontal an einem Trägerelement einseitig eingespannt ist, an einem Ende eine Entwicklungswalze auf, so daß durch das Eigengewicht der Entwicklungswalze Druck auf die fotoleitfähige Trommel ausgeübt wird.
13 zeigt eine Entwicklungswalze, die anstelle über das der Entwicklungswalze eigene Gewicht über eine Feder Druck ausübt. Wie in der Figur gezeigt ist, weist der Schwingarm, der an einem Ende an einem Trägerelement eingespannt ist und am anderen Ende eine Entwicklungswalze aufweist, zwischen dem Schwenkarm und dem Trägerelement eine Feder auf, daß die Entwicklungswalze auf das fotoleitfähige Medium gedrückt wird.
Auf diese Weise kommt die Entwicklungswalze, die durch das Eigengewicht der Entwicklungswalze oder eine Feder auf das fotoleitfähige Medium gedrückt wird, in Kontakt mit dem fotoleitfähigen Medium, wenn sie stillsteht. Wenn sich die Trommel dreht, erhalten sowohl die Entwicklungswalze als auch das fotoleitfähige Medium aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit einen Auftrieb in Abhängigkeit von der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel, und ein Zwischenraum in Abhängigkeit von dem Eigengewicht der Walze oder der Kraft der Feder wird zwischen der Entwicklungswalze und dem fotoleitfähigen Medium ausgebildet. Auf diese Weise kann eine Tonerschicht der gewünschten Dicke hergestellt werden.
14 ist eine schematische Darstellung, die erläutert, warum der Tonerrückstand von einer weichen Entwicklungswalze unter Verwendung der umgekehrt laufenden Schaftwalze abgeschabt werden kann. Im linken Teil der Figur ist der Stand der Technik dargestellt, nachdem ein Blatt 37 auf die Entwicklungswalze gedrückt wird, um den Tonerrückstand abzuschaben. In diesem Falle wird die Kantenfläche des Blattes auf die Entwicklungswalze gedrückt, wobei ein vorgegebener Druck ausgeübt wird, um den Tonerrückstand von der Entwicklungswalze abzukratzen. Auch bei dieser Anordnung kann nicht verhindert werden, daß eine gewisse Menge an Toner durch das Blatt schlüpft. Wenn die umgekehrt laufende Schaftwalze verwendet wird, wie es im rechten Teil der Figur dargestellt ist, kann andererseits leicht verhindert werden, daß Tonerrückstand durch den Berührungsbereich zwischen der Entwicklungswalze und der umgekehrt arbeitenden Schaftwalze schlüpft, indem ein sehr geringer Druck ausgeübt wird.
Das Oberflächenmaterial der umgekehrt arbeitenden Schaftwalze, das gute Eigenschaft im Hinblick auf die Entfernung des Toners haben soll, sollte eine gute Oberflächenebenheit (Oberflächenrauigkeit) aufweisen. Auf diesem Grund wird ein steifes Material, wie ein Metall oder ein Gummimaterial mit einer Härte von mehr also 40 Grad nicht nur im Hinblick auf die Tonerentfernungseigenschaften, sondern auch im Hinblick auf die Bearbeitbarkeit bevorzugt.
Um das Vermögen der umgekehrt arbeitenden Schaftwalze, Tonerrückstand zu entfernen, zu verbessern, wenn sie in Verbindung mit der Entwicklungswalze verwendet wird, muß verhindert werden, daß der Toner sich am Eingang des Berührungsbereichs aufbaut, womit der Druck des Toners an dieser Stelle ansteigt und so der Toner eindringen und möglicherweise durch den Berührungsbereich schlüpfen kann. Daher wird so viel Toner wie möglich in die entgegengesetzte Richtung wegtransportiert, um zu verhindern, daß er sich in dem Berührungsbereich aufbaut. Die Umlaufgeschwindigkeit der umgekehrt arbeitenden Schaftwalze sollte bevorzugt doppelt so hoch sein wie die Geschwindigkeit der Entwicklungswalze. Es ist jedoch schwer, das Umlaufgeschwindigkeitsverhältnis auf mehr als das Zehnfache anzuheben, da die Geschwindigkeitsspitze durch die Vibration der Motorlager und den Aufbau der Antriebseinheit limitiert ist.
Wenn eine elastische Walze mit einer relativ geringen Härte und einer rauhen Oberfläche als umgekehrt arbeitender Schaftwalze verwendet wird, ist es möglich, den Toner sorgfältiger abzukratzen, da die Tonerhaltekraft der Walzenoberfläche erhöht wird. Dies liegt daran, daß der Toner in den Vertiefungen der rauhen Walzenoberfläche gehalten und wegtransportiert wird. Die Oberflächenrauigkeit sollte in diesem Fall bevorzugt mehr als Rz10 betraten. Weiter bevorzugt kann eine elastische Walze mit einer Gummihärte von weniger als JIS-A 60 Grad oder eine Röhrenwalze, welche durch Beschichten einer Schwamm-Schaftwalze mit einem Film verwendet werden.
Eine elastische weiche Walze, die bevorzugt eine Härte von weniger als 60 Grad (JIS-A) aufweist, wird als Entwicklerwalze empfohlen, die zur Verwendung in Verbindung mit der zuvor erwähnten umgekehrt arbeitenden Schaftwalze geeignet ist. Mit dieser Anordnung kommen sowohl das fotoleitfähige Medium (Trommel) als auch die Walze in Kontakt miteinander (null Zwischenraum) wenn es einen Stillstand gibt. Wenn sich die Trommel dreht, erhalten sowohl die Entwicklungswalze als auch das fotoleitfähige Medium einen Auftrieb entsprechend der Umlaufgeschwindigkeit der Trommel aufgrund der Viskosität der Flüssigkeit und die elastische Walze wird entsprechend ihrer Elastizität deformiert. Als Ergebnis davon wird ein Zwischenraum zwischen der Entwicklungswalze und dem fotoleitfähigen Medium gebildet. Infolgedessen kann eine Tonerschicht der gewünschten Dicke gebildet werden. Eine Walze mit einem Aufbau, bei dem eine Schwammrolle um ein Kernmetall gebildet wird, wobei die Oberfläche mit einem Filmrohr abgedeckt ist, kann als eine solche elastische Walze verwendet werden.
15 zeigt ein Beispiel, bei dem anstelle einer Entwicklungswalze ein Entwicklungsriemen verwendet wird. Eine Entwicklungslösung kann unter Verwendung eines Entwicklungsriemens, der in Kontakt mit dem fotoleitfähigen Medium kommt, zugeführt werden, so daß ein doppelter Schichtaufbau gebildet wird, bei der der Film der Vorbenetzungslösung auf dem fotoleitfähigen Medium liegt. Mit dieser Anordnung können positiv geladene Tonerpartikel in der Entwicklungslösung auf der Oberfläche des fotoleitfähigen Mediums in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld, das zwischen dem Entwicklungsriemen und dem fotoleitfähigen Medium ausgebildet ist, abgeschieden werden. Zu diesem Zeitpunkt wird eine feste umgekehrt arbeitende Schaftwalze 36 in Kontakt mit dem Entwicklungsriemen gebracht und in die umgekehrte Richtung gedreht, wobei der Tonerrückstand wie in den vorhergehenden Beispielen vom Entwicklungsriemen abgekratzt wird. Der Toner, der auf der umgekehrt arbeitenden Schaftwalze 36 abgeschieden wird, wird durch ein Blatt 37 abgekratzt, das in Kontakt mit der Walze 36 tritt und in einem Tonerreservoir gesammelt.

Claims

Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung, die einen nicht flüchtigen, hochviskosen, hochkonzentrierten flüssigen Toner als Entwicklungslösung verwendet, aufweisend einen Bildträger (10), auf dem ein elektrostatisches latentes Bild gebildet wird, ein drehbares Entwicklungselement (22) zur Zuführung der Entwicklungslösung, indem es mit dem Bildträger (10) in Kontakt tritt, und indem bewirkt wird, dass sich Tonerpartikel in der Entwicklungslösung auf dem Bildträger (10) absetzen, und eine Vorrichtung (14) zum Aufbringen von Entwicklungslösung, die mehrere miteinander verbundene, sich drehende Walzen (23–26) zur Förderung der Entwicklungslösung enthält, während sie über die sich drehenden Walzen (23–26) auf der Oberfläche des drehbares Entwicklungselement (22) verteilt und auf sie aufgebracht wird, und die einen Entwicklungslösungsfilm auf der Oberfläche einer sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe auf das drehbare Entwicklungselement (22) aufbringt, das in Kontakt mit der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zum Aufbringen von Entwicklungslösung die sich drehende Walze (23) der letzten Stufe in Kontakt mit dem drehbaren Entwicklungselement (22) bringt, so dass diese sich in entgegengesetzter Richtung zum drehbaren Entwicklungselement (22) dreht.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe um eine Gummiwalze mit geringer Härte und einer rauhen Oberflächenstruktur handelt.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe um eine elastische Röhrenwalze handelt, die eine mit einem Film bedeckte Schwammwalze enthält.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 1, wobei es sich bei der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe um eine Metallwalze mit großer Härte und glatter Oberfläche handelt.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Vorspannung an die sich drehende Walze (23) der letzten Stufe angelegt wird.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Walze unabhängig von der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe mit dem drehbaren Entwicklungselement (22) in Kontakt gebracht wird, und dazu gebracht wird, sich in entgegengesetzter Richtung zum drehbares Entwicklungselement (22) zu drehen.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem drehbaren Entwicklungselement (22) um eine Entwicklungswalze handelt.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem drehbaren Entwicklungselement um einen Entwicklungsriemen handelt.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der vorhergehenden Anspruch, wobei die elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung eine Vorrichtung zur Überwachung (50, 54) der Dicke der Entwicklungslösungsschicht enthält, die auf die Oberfläche der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe aufgebracht wird und die Schichtdicke auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 9, wobei die Schichtdicke durch Steuerung der Geschwindigkeit am Umfang der sich drehenden Walzen (23–26) der Vorrichtung zum Aufbringen der Entwicklungslösung eingestellt wird, um so die Zuführung der Entwicklungslösung variabel zu machen.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei die Schichtdicke eingestellt wird, indem ein elektrisches Feld zwischen einer sich drehenden Walze (26) der ersten Stufe und einer sich drehenden Walze (25) der nächsten Stufe der Vorrichtung zum Aufbringen von Entwicklungslösung angelegt wird und Intensität und Richtung des elektrischen Felds gesteuert werden.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Schichtdicke eingestellt wird, indem der Zwischenraum oder der Kontaktdruck zwischen den sich drehende Walzen (23–26) der Vorrichtung zum Aufbringen der Entwicklungslösung eingestellt wird.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 12, wobei der Zwischenraum oder der Kontaktdruck zwischen den sich drehenden Walzen (23–26) dadurch gesteuert wird, indem die Positionen der Walzenwellen über ein piezoelektrisches Element (52) bewegt werden, das auf den Walzenlagern vorgesehen ist.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei der Zwischenraum oder der Kontaktdruck zwischen den sich drehenden Walzen (23–26) auf der rechten und linken Seite unabhängig gesteuert wird, so dass die Dicke der Entwicklungslösung auf der rechten und der linken Seite der Walze (23) der letzten Stufe in Längsrichtung im wesentlichen gleich werden.
Elektrofotografische Vorrichtung mit Nassentwicklung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Schichtdicke überwacht wird, indem die Oberfläche der sich drehenden Walze (23) der letzten Stufe lichtreflektierend gemacht wird, und die Farbstärke des Toners auf der Licht reflektierenden Oberfläche bezogen auf die Reflexion des Lichts, das aus einer Lichtquelle auf die Licht reflektierende Oberfläche gestrahlt wird, ermittelt wird.