DE69015403T2

DE69015403T2 - Entwicklungsverfahren und -gerät.

Info

Publication number: DE69015403T2
Application number: DE69015403T
Authority: DE
Inventors: Mitsuharu Endo; Yukio Futamata; Masahiro Hosoya; Yoshimitsu Ohtaka; Mitsunaga Saito
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1995-07-13
Anticipated expiration: 2010-03-31
Also published as: DE69015403D1; KR900014950A; US5110705A; EP0390605B1; EP0390605A3; EP0390605A2; KR930008608B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren und ein Entwicklungsgerät, die ein latentes elektrostatisches Bild in elektrofotografischen Geräten oder elektrostatischen Recordern sichtbar machen. Insbesondere betrifft sie ein Entwicklungsverfahren, das unter Verwendung eines Einkomponenten-Toners ein erstklassiges Bild bereitstellen kann, und ein Entwicklungsgerät, das für die Anwendung dieses Entwicklungsverfahrens geeignet ist.
Als Entwicklungsverfahren, das mit einem Einkomponenten-Toner (Entwicklermittel) arbeitet, ist ein Druck-Entwicklungsverfahren durch solche Spezifikationen wie US-PS Nr. 3 152 012, 3 754 963 und 3 731146 und Veröffentlichungen wie die JP-A-13088/1972 und 13089/1972 und die JP-PS Nr. 36070/1976 und 36414/1977 bekannt. Dieses Druck-Entwicklungsverfahren ist gekennzeichnet durch die Bildung einer dünnen Schicht eines Einkomponenten- Entwicklermittels, das nur aus einem nichtmagnetischen Toner zusammengesetzt ist, auf der Oberfläche eines Toner-Trägers, der elastisch, leitend und angerauht ist, und durch die Herstellung des Kontaktes zwischen dieser Toner-Schicht und der Oberfläche eines Bildträgers für das latente elektrostatische Bild, der ein latentes elektrostatisches Bild so trägt, daß die relativen Geschwindigkeiten der beiden gleich Null werden. Zu den Vorteilen dieses Verfahrens gehören ein einfacheres Gerät und eine leichte Farbbild-Herstellung. Im Ergebnis zusätzlicher Versuche aber, die vom Erfinder und seiner Arbeitsgruppe durchgeführt wurden, wurden folgende Probleme ermittelt.
(1) Das oben genannte Druck-Entwicklungsverfahren wird prinzipiell so charakterisiert, daß die beiden Oberflächen von Toner-Schicht und elektrostatischem Bild mit einer Umfangsgeschwindigkeit von im wesentlichen Null im Verhältnis zueinander bewegt werden. Die Versuche zeigten jedoch, daß es den unter den oben genannten Bedingungen entwickelten Bildern an Schärfe fehlte und sie Schleier auf den bildfreien Abschnitten und eine uneinheitliche Dichte aufwiesen. Wenn dagegen ein gewisser Geschwindigkeitsunterschied gegeben war, rollten und rutschten die Toner- Teilchen an der Stelle, an der die Toner-Schicht mit dem latenten elektrostatischen Bild in Kontakt kam, und diese anregende Elektrisierung der Toner-Teilchen und Abstimmung der Bildformung ergab extrem scharfe, konsistent entwickelte Bilder von hoher Dichte, die frei von Schleierbildung auf den bildfreien Abschnitten waren.
(2) Beim Druck-Entwicklungsverfahren wird die Übertragung der elektrisch geladenen Teilchen oder des Toners auf dem Toner-Träger an das latente elektrostatische Bild ausgelöst, so daß in dem Stromkreis zwischen dem Toner-Träger und der Entwickler-Vorspannungsstromquelle ein Strom (nachstehend als "Entwickler-Strom" bezeichnet) fließt. Es ist daher notwendig, den Widerstand auf der Oberfläche des Toner-Trägers oder einen Widerstand zwischen der Oberfläche des Toner-Trägers und der Entwickler- Vorspannungsstromquelle auf einen Wert einzustellen, der über einem vorgegebenen Wert liegt. Nach dem genannten technischen Stand gibt es jedoch keine Offenlegung über ein brauchbares Konzept, das für dieses Problem relevant ist.
(3) Außerdem schwankt der Strom, dessen Fluß hauptsächlich durch die Übertragung der Toner-Teilchen bewirkt wird, in Abhängigkeit von solchen Faktoren wie Ausmaß der Elektrisierung des Toners, Ausmaß der Toner- Adhäsion an dem latenten elektrostatischen Bild, das auf der Oberfläche des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild gebildet wird, Bewegungsgeschwindigkeit der Toner-Trägeroberfläche und Abmessungen des Toner-Trägers. Folglich kann das Verhältnis zwischen diesen Faktoren und dem oben genannten Widerstand zu Schwankungen im Potential auf der Oberfläche des Toner-Trägers, d. h.. bei der effektiven Entwickler- Vorspannung, führen, und diese Schwankungen können in einigen Fällen das entwickelte Bild durch Schleierbildung und unzureichende Dichte beeinträchtigen.
(4) Im Vergleich zu Verfahren, die mit Magnetisierung arbeiten, um einen magnetischen Toner auf der Oberfläche des Toner-Trägers anzuziehen und auf dieser zu halten, ist es bei diesem Druck-Entwicklungsverfahren schwierig, das nichtmagnetische Entwicklermittel (den Toner) auf der Oberfläche des Toner-Trägers zu halten und dann konstant eine festgelegte Menge desselben auf ein latentes Bild zu übertragen. Da es beim nichtmagnetischen Toner keine wirksame Kraft wie die Magnetkraft gibt, welche die Bildung und Wiederherstellung der dünnen Schicht des Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers garantiert, wenn die Toner-Schicht von der Toner-Schichtoberfläche durch die Entwicklung eines festgelegten latenten Bildes verbraucht wurde (die Fähigkeit, die dünne Toner-Schicht auf dem Toner-Träger rasch wiederherzustellen und konstant eine festgelegte Menge der dünnen Toner-Schicht auf das latente Bild zu übertragen, wird nachstehend als "Toner-Übertragbarkeit" bezeichnet), beeinträchtigen Mängel in der Toner-Übertragbarkeit in der letzten Hälfte des Entwicklungsprozesses die Herstellung eines einwandfreien Bildes. Um daher die Toner-Übertragbarkeit zu verbessern, wird in einem Toner-Behälter eine Schwammwalze oder eine Bürstenwalze angebracht. Ein Verfahren zum Aufreiben des nichtmagnetischen Toners auf den Toner-Träger mittels der oben genannten Walze, um diesen also damit aufzutragen, wird z. B. in den JP-A 5274/1987, 7067/1987 und 95558/1987 offengelegt.
(5) Bei dem oben genannten Druck-Entwicklungsverfahren wird der auf dem Toner-Träger befindliche Toner zur Entwicklung auf das latente elektrostatische Bild gedrückt oder mit diesem in Kontakt gebracht, und das verlangt, daß eine Entwicklerwalze, die elastisch und leitend ist, als Toner-Träger verwendet wird. Wenn der Bildträger für das latente elektrostatische Bild als starrer Körper ausgeführt wird, ist es wesentlich, daß der Toner-Träger als ein elastischer Körper ausgeführt wird, um eine Beschädigung des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild zu vermeiden.
Ein bekanntes Beispiel für einen auf diese Weise hergestellten Toner- Träger ist eine Entwicklerwalze, bei welcher die Oberfläche eines Walzengrundkörpers aus Metall mit einer elastischen Schicht, wie Schaumgummi oder Polyurethanschaum und außerdem mit einer flexiblen Leiterschicht versehen ist und die äußerste Schicht mit Graphitteilchen versehen ist, die in einem Bindeharz verteilt sind, wobei diese Schichten übereinander angeordnet sind (JP-A 13088/1972). Genauer formuliert, es handelt sich um einen Toner-Träger (Entwicklerwalze), dessen Oberflächenschicht unter Anwendung einer Horizontal-Beschichtungsmaschine mit dem oben genannten Gemisch aus Graphit und Bindeharz auf eine Stärke von etwa 20 um auf eine dünne Platte aus Polyethylenterephthalat aufgebracht wurde, die einer chemischen Bearbeitung mit Aluminium unterzogen wurde.
(6) Außerdem werden, da beim Druck-Entwicklungsverfahren eine dünne Schicht des Toners auf dem Toner-Träger gebildet wird, Mittel zum Anpressen eines die Toner-Schicht bildenden Elementes auf dem Toner-Träger eingesetzt. Für dieses die Stärke der Toner-Schicht regulierende Element sind allgemein die beiden folgenden Typen bekannt:
(a) Der mittlere Teil eines plattenartigen Elementes zur Regulierung der Stärke der Toner-Schicht wird auf den Toner-Träger gedrückt.
(b) Der Endteil eines plattenartigen Elementes zur Regulierung der Stärke der Toner-Schicht wird auf den Toner-Träger gedrückt.
Die Methode oder das Mittel (a), bei denen der mittlere Teil des plattenartigen Elementes zur Regulierung der Stärke der Toner-Schicht angedrückt wird, werden z. B. in JP-B-16736/1988, in JP-A-165866/1982 und 73649/1985 und 138967/1986 und in der Beschreibung von US-PS Nr. 4 521098 offengelegt. Bei dieser Methode wird der mittlere Teil des plattenartigen Regulierungselementes, das aus einem elastischen Material besteht, nicht nur zur Bildung einer dünnen Toner-Schicht von einheitlicher Stärke, sondern auch dazu genutzt, die Toner-Teilchen in angemessener Weise triboelektrisch zu laden, um so die Herstellung eines zufriedenstellenden sichtbaren Bildes zu ermöglichen.
Dagegen wird das Mittel (b), bei dem der Endteil des plattenartigen Elementes zur Regulierung der Stärke der Toner-Schicht eingesetzt wird, in solchen Veröffentlichungen wie den JP-PS Nr. 36070/1976 und 15068/1985 und den JP-A-23638/1978 und 116559/1983, 95559/1987, 96981/1987 und 113178/1987 offengelegt. Diese bekannten Mittel, die mit dem Endteil arbeiten, werden nach den drei folgenden Typen klassifiziert.
(i) Methode der Anwendung einer zu einer zylindrischen Oberfläche geformten Spitze (JP-PS Nr. 36070/1976).
(ii) Methode der Anwendung einer scharfen Spitze (JP-A-23638/1978 und andere).
(iii) Methode der Anwendung einer zu einer planen Oberfläche geformten Spitze (JP-A-95559/1987 und andere).
Nach diesen Methoden ist es möglich, eine gewünschte dünne Toner- Schicht mit einer verhältnismäßig geringen Druckkraft zu erzeugen, wodurch verschiedene Probleme vermieden werden können, die in Verbindung mit der Methode (a) auftreten, bei welcher der mittlere Teil eingesetzt wird. Bei diesen Methoden (b) treten jedoch die folgenden Probleme auf. Wenn mit einer scharfen Spitze gearbeitet wird, wie bei der Methode (ii), ist eine strenge Druckkontrolle erforderlich, um richtig mit der Druckkonzentration umgehen zu können, die durch eine sehr kleine Kontaktfläche zwischen dem Toner-Träger und dem Regulierungselement bewirkt wird. Die geringste Ungenauigkeit bei der Bearbeitung der Spitze kann zu Unregelmäßigkeiten in der Toner-Schicht führen, und es besteht die Tendenz, daß die gebildete Toner-Schicht übermäßig dünn wird. Bei der Methode (iii) wird ein Abschnitt des Endteils des plattenartigen Regulierungselementes auf den Toner-Träger gedrückt, daher treten unter normalen Bedingungen nicht die für die Methode (ii) genannten Probleme auf, wenn aber geringfügige Schwankungen in der Art der Befestigung dazu führen, daß die Kante des Abschnitts des Endteils den Toner-Träger kontaktiert, können ähnliche Probleme wie bei der Methode (ii) ausgelöst werden, Das Regulierelement in der Methode (i) dagegen hat keine scharfe Kante. Folglich treten solche Probleme, wie sie bei den Methoden (ii) und (iii) durch geringfügige Abweichungen verursacht werden, hier nicht auf, und damit können die Herstellung und Montage der Vorrichtung erleichtert werden. Wenn der Endteil gekrümmt ist, kann eine Wirkung erzielt werden, die zwischen der Wirkung des Mittels unter Nutzung des mittleren Teils und der des Mittels unter Nutzung des spitzen Endteils liegt, bei dem mit einem vergleichsweise niedrigen Druck eine dünne Schicht des Toners gebildet und die Toner-Teilchen aufgeladen werden.
Im Zusammenhang mit dem Problem (1) legen die JP-PS Nr. 12627/1985 und die JP-A 23638/1978 und andere offen, daß ein Bild von besserer Qualität dadurch erzielt werden kann, daß der Toner-Träger schneller als das latente elektrostatische Bild bewegt wird. Im Zusammenhang mit dem Problem (2) wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, vorzugsweise zum spezifischen Durchgangswiderstand der Toner-Trägeroberfläche. JP-PS Nr. 22352/1985 hat die Verwendung eines leitenden Toner-Trägers von unter 10&sup5; Ω cm vorgeschlagen; JP-PS Nr. 3949/1987 von unter 10&sup8; Ω cm; JP- Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 35097/1987 von über 10¹³ Ω cm und JP- PS Nr. 26386/1988 von etwa 10&sup8; Ω cm. Aber dieser sehr unterschiedliche Bereich von Widerstandswerten läßt schon auf die möglichen Varianten der optimalen Entwicklungsbedingungen aufgrund der unter (3) genannten Faktoren schließen, so daß es schwierig ist, ein in zufriedenstellender Weise entwickeltes Bild herzustellen, wenn diese Faktoren nicht auf integrierter Basis gegeneinander abgewogen werden.
Im Zusammenhang mit dem Problem (4) ist es möglich, die Toner- Übertragbarkeit in einem gewissen Maße zu verbessern; aber bei einer unzureichenden triboelektrischen Ladung zwischen der Oberfläche des Toner- Trägers und den nichtmagnetischen Toner-Teilchen können die nichtmagnetischen Toner-Teilchen nicht an der Oberfläche des Toner-Trägers haften, so daß keine Möglichkeit zur Verbesserung der Übertragbarkeit gegeben ist. Obwohl die Übertragbarkeit in der Anfangsphase annehmbar ist, tritt oft im Verlauf des Verfahrens eine Verschlechterung ein, da die triboelektrische Ladung zwischen der Oberfläche des Toner-Trägers und den nichtmagnetischen Toner-Teilchen aufgrund der sogenannten "Filmbildung" oder der Erscheinung, daß sich auf der Oberfläche des Toner-Trägers ein nichtmagnetischer Toner-Dünnfilm bildet, unzureichend wird.
Es sei hier angemerkt, daß die allgemein bekannten Verfahren zur Steuerung der Dichte eines Bildes, das in solchen elektrofotografischen Geräten wie Kopiergeräten und Laser-Druckern hergestellt werden soll, die Steuerung der Lichtmenge zur Belichtung eines latenten elektrostatischen Bildes oder der Entwicklungsvorspannung, die am Toner-Träger angelegt wird, einschließen. Diese Verfahren ermöglichen es, die Bilddichte bis zu einem gewissen Grad zu steuern; wenn diese Verfahren aber bei einem Entwicklungsverfahren angewendet werden, bei dem ein Bild durch die Bildung einer dünnen Schicht eines nichtmagnetischen Toners auf dem Toner-Träger und die Übertragung dieser Toner-Schicht auf ein latentes elektrostatisches Bild entwickelt wird, ist eine Obergrenze für die erreichbare Bilddichte gesetzt, und es gibt folglich keine Möglichkeit, diese weiter zu steigern. Das ist darauf zurückzuführen, daß kein weiterer Toner mehr übertragen wird, um die Dichte zu verbessern, nachdem die gesamte dünne Schicht des nichtmagnetischen Toners verbraucht wurde. Der Versuch, die Stärke der nichtmagnetischen Toner-Schicht zu erhöhen und damit die Dichte zu verbessern, führt dazu, daß die nichtmagnetischen Toner-Teilchen, die an der Oberfläche des Toner-Trägers haften, auf den bildfreien Abschnitten einen "Schleier bilden", ohne den Prozeß des Kontaktierens des Toner- Trägers, des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht und des Toner-Obertragungselementes zu durchlaufen.
Im Zusammenhang mit dem Problem (5) trat selbst dann, wenn die Schicht aus elastischem Material die oben genannten Bedingungen erfüllte, eine Kompressionsverformung an der elastischen Schicht auf und führte in einigen Fällen zu nachteiligen Auswirkungen auf das Bild, wenn die Schicht des elastischen Materials längere Zeit unter Druck gehalten wurde. Ein elastisches Material dagegen, das in dieser Hinsicht nicht so anfällig ist, hat im allgemeinen eine größere Härte; und wenn der Toner-Träger exzentrisch wurde, war es nicht leicht, eine entsprechende Breite der Klemmstelle herbeizuführen, um dieser Schwankung aufgrund der Exzentrizität gerecht zu werden, wodurch Unregelmäßigkeiten in der Bilddichte vorprogrammiert waren. Ein weiteres schwieriges Problem besteht darin, daß die Glättung der Oberfläche des Toner-Trägers vom Oberflächenzustand der elastischen Materialschicht, welche die Unterschicht bildet, abhängig ist, d. h., vom Zustand des für die Bildung der Oberfläche geeigneten Materials.
Was die Haltbarkeit des Toner-Trägers betrifft, so ist keine spezielle Offenlegung bekannt, die eine Lösung für das Problem nennt, daß ein Toner-Träger mit einer leitenden Schicht, die auf der elastischen Materialschicht gebildet wird, anfällig gegen Beschädigung, Verschleiß oder Abblättern der leitenden Schicht während der Nutzung ist. Da die angemessene Haltbarkeit der leitenden Schicht nicht bekannt war, wurden folglich zur Gewährleistung der erforderlichen Lebensdauer Toner-Träger hergestellt, die zu teuer waren; wurde die erforderliche Lebensdauer nicht eingehalten, oder war die Kontrolle der Fertigung so schwierig, daß selbst innerhalb eines Postens feststellbare Unregelmäßigkeiten auftraten.
Ein Toner-Träger, der aus einem elastischen Material hergestellt wird, bietet eine Reihe praktischer Vorteile, bringt aber auch die folgenden Nachteile mit sich. Wenn ein die Toner-Schicht bildendes Element gedrückt wird, um eine dünne Schicht des Toners in der gewünschten Stärke zu bilden, wird der gedrückte Abschnitt ausgehöhlt, was zur sogenannten Kompressionsverformung führt. Es besteht die Tendenz, daß dieser Defekt nicht nur dann auftritt, wenn ein Teil des Toner-Trägers ständig über eine längere Zeitspanne gedrückt wird, sondern auch bei hohen oder niedrigen Temperaturen. Sobald eine Kompressionsverformung auftritt, werden sowohl die Toner-Schicht als auch das elektrische Entwicklungsfeld bei der Entwicklung ungleichmäßig, oder es wird schwierig, den Toner-Träger und den Bildträger für das latente Bild mit einer konstanten Geschwindigkeit zu bewegen. Dadurch erhält das entwickelte Bild eine ungleichmäßige Dichte und schwarze und weiße Streifen. Schwerwiegender noch ist die Tatsache, daß der Toner-Träger, sobald eine Kompressionsverformung auftritt, unter Umständen selbst dann schlechte Bilder erzeugen kann, wenn dieser zum ersten Mal benutzt wird. Es ist daher wünschenswert, daß bei der Lagerung oder dem Versand des Entwicklungsgerätes bessere Bedingungen gewährleistet werden.
Im Zusammenhang mit Problem (6) ist es bei Entwicklungsgeräten, bei denen der mittlere Teil des plattenartigen Regulierelementes (a) genutzt wird, eher wahrscheinlich, daß die Toner-Teilchen in einem keilförmigen Raum verbleiben, der zwischen dem Regulierelement und dem Toner-Träger gebildet wird. Da die nachkommenden Toner-Teilchen dazu neigen, diese hinauszudrücken, ist es notwendig, mit einem vergleichsweise hohen Druck zu arbeiten, um den Toner-Träger zur Bildung einer dünnen Schicht des Toners in der gewünschten Stärke zu pressen. Im Zusammenhang damit treten die Probleme auf, daß der Toner am Toner-Träger oder dem Regulierelement haftet und daß eine große Kraft notwendig ist, um den Toner-Träger anzutreiben.
Außerdem wurde festgestellt, daß selbst das praktikabelste der Verfahren des Einsatzes des Endteils des plattenartigen Regulierelementes (b), das Verfahren (i) der Anwendung des zu einer zylindrischen Oberfläche geformten Endteils, verschiedene Nachteile aufweist. Beispielsweise stellt JP-PS Nr. 36070/1976 fest, daß ein Regulierelement geeignet ist, das aus Polytetrafluorethylen oder Polyformaldehyd (DELRIN ) hergestellt wurde und dessen Endteil zu einer zylindrischen Fläche geformt wurde. Aus den zusätzlichen Versuchen, die vom Erfinder und seiner Arbeitsgruppe durchgeführt wurden, geht jedoch hervor, daß es solche Mängel gab wie Ungleichmäßigkeiten in der Toner-Schicht, die durch Ungenauigkeiten bei der Formung des Regulierelementes, vor allem durch Verziehen und Unebenheiten auf der Länge, verursacht wurden; die Unmöglichkeit, Befestigungs- und Formungsungenauigkeiten des Regulierelementes auszugleichen, da das Material fast starr ist, und Schwierigkeiten bei der Bildung der zylindrischen Fläche. Es besteht die Tendenz, daß sich der Toner bei längerer Nutzung auf der Oberfläche des Regulierelementes absetzt, was Unzulänglichkeiten in der Toner-Schicht geradezu herausfordert.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Entwicklungsverfahren zu schaffen, das in der Lage ist, auf einfache Weise ein erstklassiges Bild herzustellen, welches scharf und frei von Schleierbildung auf den bildfreien Abschnitten ist.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entwicklungsverfahren zu schaffen, das in der Lage ist, auf einfache Weise ein gleichmäßiges Bild von hoher Dichte zu schaffen.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entwicklungsverfahren zu schaffen, das in der Lage ist, auf einfache Weise ein gleichmäßiges Bild von hoher Dichte durch die ständige Bildung und das Halten einer im voraus bestimmten Toner-Schicht auf der Oberfläche eines Toner-Trägers zu schaffen.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entwicklungsgerät zu schaffen, das in der Lage ist, ständig ein entwickeltes Bild von hoher Auflösung, das frei von ungleichmäßiger Dichte oder Schleierbildung auf den bildfreien Abschnitten ist, herzustellen.
Ein fünftes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Entwicklungsgerät zu schaffen, das in der Lage ist, ständig ein entwickeltes Bild von hoher Auflösung, das frei von ungleichmäßiger Dichte oder Schleierbildung auf den bildfreien Abschnitten ist, durch die Bildung und das Halten einer konsistenten Toner-Schicht auf dem Toner-Träger herzustellen.
Nach den Bestimmungen des EPG, Art. 54(3), ist es relevant, daß die hiermit im Zusammenhang stehende EP-A-323 252 ein elektrofotografisches Gerät offenlegt, das die Größe der Ladung und die Auftragsrate des Toners, den elektrischen Widerstand zwischen der Energiequelle und der Oberfläche der Entwicklerwalze und die Länge der Walze abstimmt, um Ungleichmäßigkeiten entgegenzuwirken und so die Entwicklungsqualität zu optimieren.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren nach der Definition im Anspruch 1 und ein Gerät nach der Definition in den Ansprüchen 10, 14, 15 und 17 bereit.
Das Entwicklungsverfahren und das Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung bewirken, daß dem latenten elektrostatischen Bild, das auf der Oberfläche des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild gebildet wird, durch den Toner-Träger ständig eine angemessene Menge des Toners zugeführt wird, wodurch die Schaffung eines gleichmäßigen, scharfen Bildes von hoher Dichte, ohne Schleierbildung auf den bildfreien Abschnitten, ermöglicht wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun, nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Schnittansicht ist, die den Hauptteil eines Entwicklungsgeräts zur Erklärung eines Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen den Komponenten und den elektrischen Kenndaten eines Toner-Trägers zur Erklärung des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Ablaufschema ist, das eine Computersimulation zeigt, welche die Funktionen des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 ein Diagramm ist, das die Entwicklungskenndaten zeigt, wenn im Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ein leitender Toner-Träger verwendet wird;
Fig. 5 ein Diagramm ist, das die Entwicklungskenndaten zeigt, wenn im Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ein halbleitender Toner-Träger verwendet wird;
Fig. 6 ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen einer latenten elektrostatischen Bildfläche auf der Oberfläche eines Bildträgers für ein latentes elektrostatisches Bild und der Menge des Toners zeigt, die je Flächeneinheit daran haftet, wenn im Entwicklungsgerät beim Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ein halbleitender Toner-Träger verwendet wird;
Fig. 7 ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen dem elektrischen Widerstand des Toner-Trägers und der Menge des Toners, die an der Oberfläche des Bildträgers eines latenten elektrostatischen Bildes haftet, für die gesamte Entwicklung zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm ist, welches das Verhältnis zwischen der Wiederholungszählung für die Schleife in dem in Fig. 3 gezeigten Ablaufschema und dem tatsächlichen Wert der Vorspannung zeigt, wenn beim Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ein halbleitender Toner-Träger eingesetzt wird;
Fig. 9 ein Diagramm ist, das die Entwicklungskenndaten zeigt, wenn beim Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ein dielektrischer Toner-Träger eingesetzt wird;
Fig. 10 eine Schnittansicht ist, die den Hauptteil eines Entwicklungsgerätes zeigt, das für das Ausführungsbeispiel des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 11 eine Schnittansicht ist, die eine Anordnung der Hauptkomponenten des Entwicklungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Anordnung eines Toner-Trägers zeigt, der im Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
die Teile (a), (b) und (c) von Fig. 13 Seitenansichten sind, die ein Verfahren zur Messung der Kompressionsverformung des Toner-Trägers, der im Entwicklungsgerät eingesetzt wird, zeigt;
die Teile (a), (b) und (c) von Fig. 14 Schnittansichten sind, die eine Anordnung des Hauptabschnitts des Toner-Trägers zeigen;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Prüfverfahren für die Abriebbeständigkeit des Toner-Trägers, der im Entwicklungsgerät eingesetzt wird, zeigt;
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Verfahren zur Messung der Abblätterungsfestigkeit des Toner-Trägers, der im Entwicklungsgerät eingesetzt wird, zeigt;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Verfahren zur Messung des Reibungskoeffizienten des Toner-Trägers, der im Entwicklungsgerät eingesetzt wird, zeigt;
Fig. 18 bis 21 Schnittansichten sind, die jeweils eine andere Anordnung des Hauptabschnitts des Entwicklungsgerätes nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 22 bis 25 Seitenansichten sind, die eine andere Anordnung eines regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 26 ein Diagramm zur Erklärung des Verhältnisses zwischen der Anordnung und den Kenndaten des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 27 eine Schnittansicht ist, die den Hauptabschnitt der Anordnung eines anderen Stützmechanismus' für das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht zeigt;
die Teile (a) und (b) von Fig. 28 Diagramme zur Erklärung der Unterschiede in den Kenndaten in Abhängigkeit von der Richtung des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung sind;
die Teile (a) und (b) von Fig. 29 Schnittansichten sind, die Beispiele von Profilen zum Formen des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht zeigen, das in dem Entwicklungsgerät nach der Erfindung eingesetzt werden soll;
die Teile (a), (b), (c) und (d) von Fig. 30 Seitenansichten sind, die jeweils den Hauptabschnitt eines anderen Stützmechanismus' für das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 31 ein Diagramm zur Erklärung der Unterschiede in den Kenndaten in Abhängigkeit von den Abmessungen und Profilen des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 32 eine Schnittansicht ist, die den Hauptabschnitt eines Beispiels für die Installation eines plattenartigen Toner-Zufuhrelementes in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 33 bis 35 Schnittansichten sind, die jeweils den Hauptabschnitt eines anderen Beispiels für die Installation des plattenartigen Toner- Zufuhrelementes in dem Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung zeigen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1

Die allgemeine Anordnung oder die Funktionen eines Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht, die den Hauptabschnitt eines Entwicklungsgeräts zur Erklärung der Funktionen eines Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird ausgeführt durch die Bildung einer Toner-Schicht 5, die beispielsweise zusammengesetzt ist aus einem nichtmagnetischen Einkomponenten-Toner, auf der Oberfläche eines Toner-Trägers (einer Entwicklerwalze) 4, der eine leitende Welle 1, eine elastische Materialschicht 2 und eine Harz-Oberflächenschicht 3 umfaßt, und die Herbeiführung des Kontaktes zwischen dieser Toner-Schicht 5 und der Oberfläche einer lichtempfindlichen Trommel 6, die als Bildträger für ein latentes elektrostatisches Bild dient. Gezeigt wird hier ein Fall, bei dem mit der Umkehrentwicklung gearbeitet wird, das Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann aber natürlich auch bei anderen bekannten Entwicklungsverfahren angewendet werden.
Zuerst wird der Toner-Träger, wie das unten angegeben wird, nach seinem elektrischen Widerstandswert klassifiziert, und er wird theoretisch auf der Grundlage des in Fig. 2 gezeigten Modells analysiert.
(A) Leitender Toner-Träger ... Unter Nutzung einer leitenden Harz- Oberflächenschicht 3 wird von einer Stromquelle (nicht gezeigt) eine Entwicklungsvorspannung direkt an dieser Oberflächenschicht angelegt. Wenn zwischen der Welle 1 und der Oberflächenschicht 3 durch Verbinden der leitenden Harzschicht mit den beiden Enden des Toner-Trägers 4 Leitfähigkeit hergestellt wird, kann die Entwicklungsspannung an der Welle 1 angelegt werden. Wird eine elastische Materialschicht 2, die leitend ist, verwendet, kann die Welle 1 ebenfalls als Quelle für die Entwicklungsvorspannung genutzt werden; in diesem Fall kann auf die Harz- Oberflächenschicht 3 verzichtet werden.
(B) Halbleitender Toner-Träger ... Unter Nutzung einer elastischen Materialschicht 2, die halbleitend ist, und einer leitenden Oberflächenschicht 3 kann an der Welle 1 eine Entwicklungsspannung angelegt werden.
(C) Dielektrischer Toner-Träger ... Unter Nutzung einer elastischen Materialschicht 2, die leitend ist, und einer dielektrischen Oberflächenschicht 3 wird eine Entwicklungsspannung an der Welle 1 angelegt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die den Entwicklungsbereich von Fig. 1 in vergrößerter Form zeigt. Die physikalischen Werte auf oder in der Oberfläche jeder der Schichten, einschließlich der elastischen Materialschicht 2, der Harz-Oberflächenschicht 3, der Toner-Schicht 5 und der fotoempfindlichen Fläche 6 des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild, werden unter dieser angegeben. Um die Theorie verallgemeinern zu können, wird zuerst der dielektrische Toner-Träger analysiert.
Auf jeden Bereich von Fig. 2 wird das Gaußsche Prinzip angewendet.
div Dp = 0 (1)
div Dt = t ( t = konstant) (2)
div Di = 0 (3)
Die Grenzbedingungen sind bei einem senkrechten Einheitsvektor von n gleich
Dp n = b (4)
(Dt - Dp) n = p (5)
(Di - Dt) n = i (6)
- Di n = r (7)
φp (0) = 0 (8)
φp (dp) = φt (dp) (9)
φt (dp + dt) = φi (dp + dt) (10)
φi (dp + dt + di) = Vb (11)
Wenn angenommen wird, daß die Oberflächenpotentiale der fotoempfindlichen Materialschicht 6 und der dielektrischen Schicht 3 vor Erreichen des Entwicklungsbereichs V&sub0; und Vi sind, dann
p = &epsi;p Vo /dp (12)
i = &epsi;i Vi /di (13)
Das elektrische Feld innerhalb der Toner-Schicht wird durch Lösung der oben genannten Grenzwert-Aufgabe ermittelt, wie das unten gezeigt wird.
wobei
A = dp/&epsi;p + dt / &epsi;t + di / &epsi;i (15)
Die Toner-Schicht wird an einem Punkt Xo geteilt, an dem das elektrische Feld innerhalb der Toner-Schicht gleich Null wird, um so die Entwicklung eines Bildes zu bewirken. Die Menge mp des Toners, die an der Oberfläche des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild (der lichtempfindlichen Trommel) 6 haftet, erhält man folgendermaßen:
mp = km (Xo - dp) / dt (16)
wobei m die Menge des Toners ist, die an der Oberfläche des Toner- Trägers 4 haftet; Vr und Vp die Oberflächengeschwindigkeiten des Toner- Trägers 4 und des Bildträgers 6 für das latente elektrostatische Bild sind und k das Geschwindigkeitsverhältnis Vr/Vp ist.
Aus den Gleichungen (14) und (16) kann die folgende Gleichung ermittelt werden, welche die Entwicklungseigenschaften des dielektrischen Toner-Trägers zeigt:
Wenn man annimmt, daß in der Gleichung (17) di = 0 und Vi = 0, dann ergibt sich folglich für die Kenndaten des leitenden Toner-Trägers folgende Gleichung:
Es soll nun die halbleitende Walze betrachtet werden. Es soll angenommen werden, daß in Fig. 2 di = 0 und Vi = 0 und daß eine halbleitende Schicht vorhanden ist, bei der zwischen der leitenden Schicht und der Stromquelle für die Entwicklungsvorspannung ein Widerstand R eingefügt wurde. In diesem Fall müssen die Schwankungen in der effektiven Entwicklungsvorspannung berücksichtigt werden, die durch den Entwicklungsstrom verursacht werden.
Angesichts der Tatsache, daß sowohl die Toner-Teilchen als auch die Oberfläche des Bildträgers 6 für das latente elektrostatische Bild, die durch den Entwicklungsbereich erfaßt werden, triboelektrisch geladen werden, kann der Entwicklungsstrom I bei der Entwicklung eines dauerhaften Bildes unter Verwendung von mp aus der Gleichung (18) folgendermaßen ermittelt werden:
I = Ip - Ir
= - (q - qp) mp Vp l + qp(km - mp) Vp l (19)
Der Entwicklungsstrom I erzeugt am Widerstand R eine Potentialdifferenz, wodurch sich folgende effektive Entwicklungsvorspannung Ve ergibt:
Ve = Vb + RI /Sr (20)
wobei:
Ip: Strom, der durch das Haften des Toners auf dem Bildträger für das latente elektrostatische Bild verursacht wird;
Ir: Strom, der durch den Toner verursacht wird, der auf der Oberfläche des Toner-Trägers verbleibt;
q: Größe der Elektrisierung des Toners, der an der Oberfläche des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild haftet;
qp: Größe der Elektrisierung des Toners aufgrund der triboelektrischen Aufladung mit der Oberfläche des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild;
R: Widerstand des Toner-Trägers (Ω m²);
l: effektive Länge des Toner-Trägers;
Sr: effektiver Oberflächenabschnitt des Toner-Trägers.
Schwankungen in der effektiven Entwicklungsspannung Ve führen zu Schwankungen in der Menge des Entwickler-Toners mp, die wiederum zu Schwankungen in Ve führen, wodurch ein Zyklus gestartet wird. Aufgrund der Wiederholung des oben beschriebenen Zyklusses mit einem Computer wird angenommen, daß die reale Menge des Entwickler-Toners einen Wert mp hat, der dann erreicht wird, wenn die Schwankungen von Ve zu einem Wert unter 0.1 V konvergieren. Ein Ablaufschema dieser Berechnung wird in Fig. 3 gezeigt.
Auf der Grundlage der oben beschriebenen Theorie werden die Entwicklungscharakteristika der drei entsprechenden Typen von Toner-Trägern untersucht, und es wurden Versuche unternommen, anhand des Vergleichs der Versuchsdaten die verschiedenen Entwicklungsparameter zu optimieren.

(1) ENTWICKLUNGSCHARAKTERISTIKA DES LEITENDEN TONER-TRÄGERS

Die Entwicklungscharakteristika des leitenden Toner-Trägers werden in Fig. 4 gezeigt. Zwischen den theoretischen Erörterungen und der Praxis besteht eine gute Übereinstimmung. Bei der Analyse wurde die Hypothese aufgestellt, daß die Stärke der Toner-Schicht im Entwicklungsbereich nicht vom Geschwindigkeitsverhältnis k abhängig ist, und daher wurden die unten aufgeführten Versuchswerte verwendet. Bei den Versuchen wurde ein Toner- Träger mit einer leitenden Oberflächenschicht von 63 Ω m² verwendet.
m = 4,8 x 10&supmin;³ kg/m²
dp = 20, dt = 11, di = 50 um
&epsi;p* = 3,4, &epsi;t* = 1,2, &epsi;i* = 6,5
q = -1,10 x 10&supmin;² C/kg (si k = 1,30)
q = -1,143 x 10&supmin;² C/kg (si k = 2,36)
q = -1,55 x 10&supmin;² C/kg (si k = 3,32)
Vo = -70 V, l = 0,2m
Vp = 3,93 x 10&supmin;² m/s
= 1,13 x 10&supmin;² m²
= -0,2 x 10&supmin;² C/kg

(2) ENTWICKLUNGSCHARAKTERISTIKA DES HALBLEITENDEN TONER-TRÄGERS

Die Entwicklungscharakteristika des halbleitenden Toner-Trägers werden in Fig. 5 gezeigt. Wie daraus hervorgeht, gibt es kaum widerstandsabhängige Unterschiede in den Charakteristika, solange der elektrische Widerstand R des Toner-Trägers unter 1.1 x 10&sup5; Ω m² liegt. Übersteigt der Widerstand jedoch diesen Wert, besteht die Tendenz zum beginnenden Abfall dieses Wertes (Neigung der charakteristischen Kurve).
Es sollte an dieser Stelle darauf verwiesen werden, daß die Menge des Entwickler-Toners mp je Flächeneinheit in Abhängigkeit vom Verhältnis (S/So) der Fläche eines Bildabschnitts zum gesamten latenten Bild an einer Entwicklungsposition schwankt, wie das in Fig. 6 gezeigt wird. Fig. 7 zeigt das Verhältnis zwischen der Menge des Entwickler-Toners und dem Widerstand R des Toner-Trägers für eine vollständige Entwicklung eines dauerhaften Bildes (d. h., S/So = 1). Wie aus dieser Abbildung ersichtlich ist, führen Widerstände über 1 x 10&sup5; Ω m² zu einer drastischen Verringerung der Bilddichte. Außerdem zeigte eine Beurteilung der Bildqualität, daß die Abnahme der Bilddichte bei einem Widerstand von 1,5 x 10&sup6; Ω m² distinktiv sichtbar war, während das bei einem Widerstand von 1,1 x 10&sup5; Ω m² nicht der Fall war. Folglich sollte der Widerstand R des Toner-Trägers kleiner als 1,5 x 10&sup6; Ω m² sein oder vorzugsweise R ≤ 1,1 x 10&sup5; Ω m² betragen.
Es wird nun der Widerstand R des Toner-Trägers definiert, der in einem ersten Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Obwohl allgemein der spezifische Widerstand P als Widerstand einer Substanz eingesetzt wird, wird das Produkt P le (= R) des spezifischen Widerstandes und der Stärke le der elastischen Materialschicht als der Walzenparameter genutzt, der die tatsächlichen Entwicklungscharakteristika bestimmt. In der Praxis hat der Toner-Träger eine Elektrode mit einer Fläche S, die mit der Umfangsfläche verbunden ist, und mit dieser Elektrode wird ein Amperemeter verbunden. Aus dem Strom (I), der beim Anlegen einer Spannung von 10 V an der Welle gemessen wird, wird nicht nur der Widerstand Ro (= 10/I) errechnet, sondern auch ein Widerstand R unter Anwendung der Gleichung R = Ro S ermittelt. Wenn man von der allgemein bekannten Definition des Widerstandes
Ro = le/S
ausgeht, wird klar, daß der Widerstand R (= le) des Toner-Trägers als Ro S berechnet werden kann, da Ro S = le.
Auf der Grundlage des in Fig. 3 gezeigten Ablaufschemas wird nun das Ergebnis der Simulation ausführlicher behandelt. Das Ablaufschema zeigt, daß die effektive Vorspannung konvergiert, wenn die Schleife zur Berechnung der effektiven Entwicklungsvorspannung um n = n + 1 wiederholt wird. Fig. 8 ist ein Diagramm in dem die Ergebnisse dieser Berechnungen mit einer Wiederholungszählung von n auf der horizontalen Achse dargestellt werden. Teil (a) von Fig. 8 zeigt das Ergebnis bei R = 1,5 x 10&sup6; Ω m², während Teil (b) von Fig. 8 dieses bei R= 3,0 x 10&sup6; Ω m² zeigt, wobei Vo = 0 V. Teil (b) von Fig. 8 zeigt eine Divergenz der effektiven Entwicklungsspannung, was darauf hinweist, daß der Widerstand in einem Bereich liegt, der vom Standpunkt der Theorie des Ausgleichsvorgangs eine Beobachtung angezeigt erscheinen läßt. Teil (a) von Fig. 8 zeigt Schwankungen in der effektiven Entwicklungsvorspannung in einer ersten Schleife zwischen einem Anfangswert von 100 V und etwa 0 V. Ausgehend von diesen Ergebnissen, können die oben genannten Anforderungen an den Widerstand des Toner-Trägers, R < 1,5 x 10&sup6; Ω m², folgendermaßen weiter verallgemeinert werden:
-100 < {- (q - qp) mp Vp l + qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100
Mit anderen Worten, der absolute Wert von RI/Sr in der Gleichung (20) sollte unter 100 V liegen. Diese Forderung muß erfüllt sein, um konsistent ein zufriedenstellendes Bild von hoher Dichte herstellen zu können.

(3) ENTWICKLUNGSCHARAKTERISTIKA DES DIELEKTRISCHEN TONER-TRÄGERS

Fig. 9 zeigt die Entwicklungscharakteristika des dielektrischen Toner-Trägers, und daraus werden sowohl das Merkmal deutlich, daß der Entwicklungswert durch solche Faktoren wie die Stärke und die Dielektrizitätskonstante der di elektrischen Material schicht gesteuert werden kann, als auch das Problem, daß die Entwicklungscharakteristika in Abhängigkeit von Schwankungen im Oberflächenpotential des Toner-Trägers, die auf die triboelektrische Aufladung mit dem Toner zurückzuführen sind, schwanken. Daher ist es bei praktischen Anwendungen notwendig, Mittel für die Stabilisierung des Oberflächenpotentials der dielektrischen Materialschicht vorzusehen. Bei dem Versuch wurde ein Toner-Träger verwendet, der eine 50 um starke dielektrische Materialschicht hatte, die auf der Oberfläche einer leitenden elastischen Materialschicht von 28 Ω m² angeordnet war.
Auf der Grundlage der vorstehenden Beobachtungen wurde gezeigt, daß stabile Entwicklungscharakteristika für ein Bild von hoher Dichte erzielt werden können, wenn der Widerstand des Toner-Trägers auf einen Wert unter 1,5 x 10&sup6; Ω m² festgelegt wird.
In der Praxis
1) ist ein Widerstand von 1 x 10&sup4; oder 1,5 x 10&sup6; Ω m² erforderlich, wenn der dielektrische Durchschlag des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild verhindert werden muß;
2) ist es nicht leicht, halbleitende elastische Toner-Träger, die einen Widerstand innerhalb des oben genannten Bereichs haben, mit guter Reproduzierbarkeit herzustellen, und
3) kann festgestellt werden, daß die effektivste Methode darin besteht, eine Entwicklungsvorspannung durch einen Schutzwiderstand (etwa 1 bis 100 MΩ) anzulegen, was gleich 1 x 10&sup4; bis 1,5 x 10&sup6; Ω m² ist, wobei die Oberflächenschicht des Toner-Trägers aus einer leitenden Schicht herzustellen ist, deren Widerstand kleiner als 1,5 x 10&sup6; Ω m² ist, wenn man von der Tatsache ausgeht, daß der halbleitende Toner-Träger nach der vorliegenden Erfindung gleichwertig mit einem leitenden Toner-Träger ist, bei dem ein Widerstand zwischen der leitenden Oberflächenschicht und der Stromquelle für die Entwicklungsvorspannung eingefügt wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10 werden nun Ausführungsbeispiele des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung ausführlicher beschrieben.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht, die den Hauptteil eines Entwicklungsgeräts zeigt, das für die Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Das Entwicklungsgerät 10 umfaßt: einen Toner-Behälter 11, in dem sich ein Einkomponenten-Toner 11a befindet; eine Toner-Auftragwalze 14a zum Aufbringen des Einkomponenten-Toners 11a auf einen Toner-Träger 14; ein regulierendes Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht, um durch Regulierung der Menge des zugeführten Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14 eine gleichmäßige Toner-Schicht zu bilden; einen Bildträger 16 für ein latentes elektrostatisches Bild (lichtempfindliche Trommel 16), der rotierend dem Toner-Träger 14 gegenüberliegt, während er die Toner-Schicht trägt, und ein latentes elektrostatisches Bild sichtbar macht, das auf dessen Oberfläche gebildet und gehalten wird; eine Abstreichklinge 14c zur Rückführung des nach der Entwicklung verbleibenden Toners in den Toner-Behälter 11; ein Rührelement 11b zum Rühren des Toners 11a im Toner-Behälter 11 und eine Feder 14d, um das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht mit einer festgelegten Last auf die Oberfläche des Toner-Trägers 14 zu drücken.
In Fig. 10 bezeichnet die Bezugszahl 15 ein Ladegerät, um die lichtempfindliche Trommel 16, die als Bildträger für ein latentes elektrostatisches Bild dient, bis zu einem bestimmten Wert aufzuladen; 17 bezeichnet Belichtungsmittel zur Bildung eines bestimmten latenten Bildes auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Trommel 16; 18 bezeichnet eine Übertragungseinheit zur Umwandlung des latenten elektrostatischen Bildes, das auf der lichtempfindlichen Trommel 16 gebildet wurde, in ein sichtbares Bild durch Entwicklung auf einem Trägermaterial, wie Papier; 12 bezeichnet eine Gleichstromquelle zur Zuführung eines festgelegten Stromes zum Toner- Träger 14 und zur Toner-Auftragwalze 14a, und 13 bezeichnet einen Schutzwiderstand.
Es werden nun die Komponenten des so aufgebauten Entwicklungsgeräts beschrieben. Der Toner-Träger 14 kann aus solchen Metallen wie Aluminium und rostfreiem Stahl oder solchen Harzen wie Phenolharz, Acrylharz, Polyurethanharz, fluorhaltigem Harz, Polyamidharz, Silikonharz, Melaminharz, Polystyrolharz, Polyesterharz, Epoxidharz und deren Verbindungen bestehen. Verwendet werden kann auch ein Körper, der in seinem Inneren Magnetpole aufweist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein elastischer und leitender Toner-Träger 14, der nichtmagnetisch (oder nicht magnetisiert) ist, als Beispiel gezeigt. Der elastische und leitende Toner- Träger 14 kann vorteilhaft eine leitende Kautschukschicht aufweisen (deren Widerstand durch die Dispersion von leitenden Kohle- oder Metallteilchen in einem solchen Kautschuk wie Polyurethankautschuk, Silikongummi, Ethylen- Propylen-Kautschuk, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk (NBR), Chloroprenkautschuk und Butylkautschuk unter 1,5 x 10&sup6; Ω m² gehalten wird), die um dessen Welle angeordnet ist; und auf die leitende Kautschukschicht kann weiter Silikongummi, Polyurethanharz oder ein fluorhaltiges Harz aufgebracht werden; ein leitendes Harz kann auf die Oberfläche einer Gummiwalze, die einen hohen Widerstand hat oder isolierend ist, aufgebracht werden, oder es kann eine leitende Schicht auf der Oberfläche einer halbleitenden Gummiwalze angeordnet werden (deren Widerstand geringer als 1,5 x 10&sup6; Ω m² ist). In der vorliegenden Spezifikation wird ein elastischer und leitender Toner-Träger beschrieben, der aus einer EPDM-Gummiwalze (mit einer Härte von 30º nach dem Japanischen Industriestandard, Typ A) mit einem Überzug aus einem leitenden Polyurethan auf der Oberfläche hergestellt wurde und dessen Widerstand zwischen der Metallwelle und der Überzugsfläche so abgestimmt wurde, daß er weniger als 1,5 x 10&sup6; Ω m² beträgt. Der äußere Durchmesser der Metallwelle betrug 8 mm, der der Gummiwalze 18 mm, und die Stärke des leitenden Polyurethan-Überzugs lag bei 20 bis 200 um.
Die Technik der Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes schließt eine Methode ein, bei der die Toner-Teilchen durch das elektrische Entwicklungsfeld gestreut werden, während die Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes und die des Toner-Trägers nicht miteinander in Kontakt sind, und eine weitere Methode, bei der das latente elektrostatische Bild und der Toner-Träger miteinander in Kontakt gebracht und dann zur Entwicklung rotiert oder geschoben werden. Hier wird der Fall beschrieben, bei dem die Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes auf dem Bildträger 16 für das latente elektrostatische mit der des Toner- Trägers 14 in Kontakt gebracht wird, obwohl das Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung auf beide Methoden anwendbar ist. Bei der Methode der kontaktfreien Entwicklung ist die Größe der Ladung qp, die durch den Toner aufgrund der triboelektrischen Aufladung mit der Oberfläche des Bildträgers 16 für das latente elektrostatische Bild gespeichert wird, gleich Null.
Das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht wird aus einem plattenartigen Hochpolymer hergestellt, dessen Spitze zu einer zylindrischen Oberfläche oder einer gebogenen Oberfläche (eine zylindrische bis gebogene Oberfläche) geformt wird und dessen Kautschukhärte 30º bis 100º beträgt. Die Spitze wird durch die Druckkraft der Feder 14d gegen die Oberfläche des Toner-Trägers 14 gepreßt. Da das Profil des Endteils des Regulierelementes 14b entweder ein Kreisbogen oder eine Krümmung ist, liegt seine Wirkung zwischen der Wirkung beim Einsatz des mittleren Teils und der beim Einsatz einer scharfen Kante. Dadurch wird es nicht nur möglich, eine dünne Toner-Schicht mit einer vergleichsweise geringen Druckkraft in dem gewünschten Zustand zu bilden, sondern auch die Toner-Teilchen in angemessener Weise triboelektrisch aufzuladen. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden mit einem regulierenden Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht erzielt, das eine Spitze mit einer zylindrischen oder gebogenen Oberfläche hatte, deren Radius 0,1 bis 20 mm oder vorzugsweise 0,5 bis 10 mm betrug.
Ein Bild wurde unter Anwendung der folgenden Parameter entwickelt: das Oberflächenpotential des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild (der lichtempfindlichen Trommel) 16 beträgt -500 V; die Ausgangsspannung der Stromquelle für die Entwicklungsvorspannung 12 beträgt- 200 V; der Widerstandswert des Schutzwiderstandes beträgt 10 MΩ, die anderen Entwicklungsparameter sind die gleichen wie in den Beschreibungen der prinzipiellen Anordnung und Funktionen. Das Ergebnis war ein sehr befriedigendes, gleichmäßiges Bild von hoher Dichte und ohne Schleierbildung.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung sowohl der Anordnung und der Funktionen als auch des Ausführungsbeispiels des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung deutlich wird, ist es nach der vorliegenden Erfindung außerordentlich leicht, Entwicklungsparameter festzulegen, um ein zufriedenstellendes Bild herzustellen und konsistent annehmbar entwickelte Bilder zu produzieren. Im Gegensatz zu den früheren Erfahrungen, bei denen es mit den Entwicklungsverfahren nach dem bekannten technischen Stand unter Anwendung verschiedener vorgeschlagener Werte, wie einem geeigneten spezifischen Durchgangswiderstand, nicht möglich war, befriedigende Bilder herzustellen, bietet die vorliegende Erfindung ein praktikables Entwicklungsverfahren, das es ermöglicht, konsistent mit hoher Auflösung entwickelte Bilder herzustellen, wobei die kritischen Entwicklungsparameter, die hier untersucht wurden, leicht abgestimmt werden können.
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wurde zwar ein nichtmagnetischer Einkomponenten-Toner verwendet, es versteht sich jedoch von selbst, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ebenso bei einem Entwicklungsverfahren unter Verwendung eines magnetischen Toners angewendet werden kann. Außerdem wurde zwar in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel eine elastische Walze exemplarisch als Toner-Träger beschrieben, einen beachtlichen Vorteil kann man aber natürlich auch dann erzielen, wenn ein harter Toner-Träger aus Metall oder einem Harz eingesetzt wird.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2

Nachstehend wird ein anderes Ausführungsbeispiel für das Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei einem ersten Entwicklungsverfahren nach diesem Ausführungsbeispiel bleibt ein Teil der dünnen Schicht des nichtmagnetischen Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers, nachdem die Entwicklung innerhalb des festgelegten Bereichs von Entwicklungsparametern abgeschlossen ist, während bei einem zweiten Entwicklungsverfahren der Wert von (vt/vi) m&sub1; in Abhängigkeit vom Typ des latenten Bildes und innerhalb des festgelegten Bereichs von Entwicklungsparametern variiert wird, wobei vt die Bewegungsgeschwindigkeit des Toner-Trägers ist, vi die Bewegungsgeschwindigkeit des latenten Bildes ist und m&sub1; mg/cm² die Menge des Toners ist, die vor der Entwicklung auf der Oberfläche des Toner- Trägers haftet.
Genauer formuliert, das Merkmal des Entwicklungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Teil der dünnen Schicht des nichtmagnetischen Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers bleibt, nachdem die Entwicklung abgeschlossen ist, und dieser verbleibende Toner begünstigt das Haften neuer nichtmagnetischer Toner-Teilchen, wodurch die Toner-Übertragbarkeit wesentlich verbessert wird (dadurch, daß diese Teilchen "hereingebeten werden").
Es ist noch nicht vollständig klar, weshalb der verbleibende Toner dazu beiträgt, die Toner-Übertragbarkeit zu verbessern, aber der verbleibende Toner induziert mit seiner triboelektrischen Ladung auf der Oberfläche des Toner-Trägers eine Ladung von entgegengesetzter Polarität (eine sogenannte "Bildladung"), und eine Bildkraft, die von der induzierten Ladung abgeleitet wird, bewirkt, daß der verbleibende Toner fest an der Oberfläche des Toner-Trägers haftet. Es wird daher angenommen, daß der verbleibende Toner die neuen nichtmagnetischen Toner-Teilchen aus dem Toner-Behälter "schaufelt", wodurch er zur Verbesserung der Toner- Übertragbarkeit beiträgt. Wenn die dünne Schicht des nichtmagnetischen Toners dadurch gebildet wird, daß das regulierende Element für die Stärke der nichtmagnetischen Toner-Schicht auf die Oberfläche des Toner-Trägers gedrückt wird, trägt der verbleibende Toner auch dazu bei, einen Spielraum zwischen dem regulierenden Element und dem Toner-Träger zu schaffen, wenn dieser gegen die Druckkraft vom regulierenden Element weitergeleitet wird, wodurch es leichter wird, neue nichtmagnetische Toner-Teilchen gegen diesen Druck weiterzuleiten. Auf diese Weise wird die Toner-Übertragbarkeit erheblich verbessert.
Selbst in dem Fall, in dem die Menge m&sub1; (mg/cm²) des Toners, die vor dem Entwickeln am Toner-Träger haftet, gering ist, ist es möglich, die Zufuhr des Toners (vt/vi) zum latenten Bild durch Vergrößerung des Geschwindigkeitsverhältnisses vt/vi von Toner-Träger zu latentem Bild zu steigern, wodurch es möglich wird, das gewünschte Bild von hoher Dichte herzustellen. Es ist zwar möglich, eine Entwicklung mit hoher Dichte durch die Veränderung von m&sub1; auch dadurch zu erreichen, daß man entweder das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht selbst oder dessen vorgegebene Parameter ändert, eine gedankenlose Steigerung von m&sub1; kann jedoch zur Bildung von Schleier führen, so daß es vorteilhaft ist, jede Steigerung von m&sub1; mit einer Steigerung von vt/vi zu verbinden.
Vor allem die Erhöhung von (vt/vi) m&sub1; kann zu einem Bild mit ausgezeichnetem Kontrast führen, wenn der Bildbereich breit ist. Um dagegen ein Bild herzustellen, das aus Zeilenbildern wie Zeichen besteht, sollte (vt/vi) m&sub1; gesenkt werden, um die Menge des Toners zu verringern, die an dem latenten Bild haftet. Auf diese Weise entsteht ein scharfes Bild. Eine Änderung von (vt/vi) m&sub1; kann beispielsweise dadurch hergeführt werden, daß man entweder die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors oder die vorgegebenen Parameter des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht durch die Betätigung von Schaltern oder Reglern nach Ermessen des Anwenders abstimmt oder daß man mit optischen oder elektrischen Mittel feststellt, wie das Verhältnis von zusammenhängender Bildfläche oder Zeilen-Bildfläche im zu erzeugenden Gesamtbild ist, um auf dieser Grundlage die automatische Änderung in Übereinstimmung mit festgelegten Kriterien, die programmiert wurden, zu veranlassen. Daher ist es selbst bei einem Entwicklungsverfahren, das mit einer dünnen Schicht eines nichtmagnetischen Toners arbeitet, möglich, über einem extrem breiten Bereich eine Steuerung der Bilddichte vorzunehmen.
Als wichtige Funktion oder Vorteil sollte auch auf die Tatsache verwiesen werden, daß es durch die Einstellung von (vt/vi) m&sub1; möglich wird, die oben genannte Toner-Übertragbarkeit zu steuern. Das heißt, wenn ein Bild hergestellt werden soll, daß vor allem aus Zeilenbildern, wie Zeichen, besteht, wird der Toner nicht in einem Maße verbraucht, bei dem die Toner- Übertragbarkeit beeinträchtigt wird. (vt/vi) m&sub1; kann daher auf einen geringen Wert beschränkt werden, um so ein Bild mit schärferen Linien zu erzeugen. Wenn dagegen ein Bild hergestellt werden soll, daß vor allem aus zusammenhängenden Bildabschnitten besteht, muß (vt/vi) m&sub1; erhöht werden, um nicht nur die Zufuhr des Toners zum latenten Bild zu steigern, sondern auch die Menge des nach der Entwicklung auf dem Toner-Träger verbleibenden Toners, um so zur Verbesserung der Toner-Übertragbarkeit beizutragen sowie eine Verringerung der Bilddichte zu verhindern. Die Einstellung von (vt/vi) m&sub1; kann entweder von Hand oder automatisch erfolgen. Bei der automatischen Steuerung wird vorgeschlagen, den Typ des zu herzustellenden Bildes zu bestimmen, d. h., festzustellen, ob das zur Entwicklung anstehende Bild ein Zeilenbild oder ein zusammenhängendes Bild ist.
Als nächstes wird ein spezielleres Beispiel eines Entwicklungsverfahrens beschrieben, bei dem ein Entwicklungsgerät von ähnlicher Anordnung wie das in Fig. 10 gezeigte benutzt wird.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem ein latentes Bild mit einem Potential von -500 V am unbelichteten Abschnitt V&sub0; des Bildtärgers 16 für das latente elektrostatische Bild und einem Potential von -50 V am belichteten Abschnitt V&sub1; der Toner-Haftung nach einem Umkehrverfahren unterzogen wird. Genauer formuliert, das Potential am Hintergrundabschnitt und das am Bildabschnitt entsprechen V&sub0; bzw. V&sub1;. An der leitenden Schicht des Toner-Trägers 14 wird eine Entwicklungsvorspannung V&sub2; angelegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel lauten die Standardparameter: V&sub2; = -200 V; vt = 80 mm/s; Oberflächengeschwindigkeit eines lichtempfindlichen Körpers vi = 40 mm/s; die Kontaktbreite zwischen der lichtempfindlichen Trommel 16 und dem Toner-Träger 14 beträgt 2 bis 3 mm, und verwendet wird ein Toner 11a des negativ geladenen, nichtmagnetischen Einkomponenten-Typs, der aus einem Material wie Styren- Akrylharz, Carbon-Black, einem antistatischen Mittel, Wachs oder wasserabweisendem Siliciumdioxid zusammengesetzt ist. Die Beurteilung der Bildqualität basiert auf einer Methode. bei der das Toner-Bild durch einen Laserdrucker LB-1305 der Tokyo Electric auf einem Blatt Papier, das für den Einsatz in PPC, die von Toshiba produziert werden, spezifiziert ist, fixiert wird und die Dichte des fixierten Toner-Bildes mit einem Macbeth- Auflichtdensitometer RD-918 gemessen wird. Der verwendete Laserdrucker war eine Modifikation des in Fig. 10 gezeigten Entwicklungsgerätes für die nichtmagnetische Einkomponenten-Entwicklung.
Außerdem wurde die Übertragbarkeit des Toners nach einem Verfahren bestimmt, bei dem sowohl die Bilddichte D des vorderen Endes als auch die Bilddichte D' des hinteren Endes eines zusammenhängenden Bildes, das ein A4-Blatt Papier vollständig bedeckte, gemessen und als zufriedenstellend bewertet wurde, wenn D - D' unter 0,2 lag, und als mangelhaft, wenn dieser Wert über 0,2 lag. Es soll angenommen werden, daß die Menge des Toners, die vor der Entwicklung an der Oberfläche des Toner-Trägers haftet, gleich m&sub1; (g/cm²) ist; die Menge des Toners m&sub1;, die durch das Entwickeln auf die Oberfläche des latenten Bildes übertragen wird, gleich m&sub2;(g/cm²) ist und die Menge des Toners, die nach dem Entwickeln auf dem Toner-Träger bleibt, gleich m&sub3; (g/cm²) ist; und diese Werte wurden nach den drei folgenden Methoden gemessen:
a) Unter Verwendung von Klebeband (Scotch-Reparaturband 810) wurden Proben des Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14 und des Bildträgers 16 für das latente elektrostatische Bild genommen, und die Werte m&sub1;, m&sub2; und m&sub3; wurden durch Umrechnen der Probeflächen und -gewichte ermittelt.
b) Der Gewichtsunterschied vor und nach dem Haften des Toners auf dem Bildträger 16 für das latente elektrostatische Bild wurde nach dem Entwickeln gemessen, um m&sub1; und m&sub2; zu berechnen und m&sub3; aus dem Verhältnis m&sub3; = m&sub1; - m&sub2; zu ermitteln. Der Wert m&sub1; muß jedoch unter der Bedingung gemessen werden, daß das elektrische Entwicklungsfeld verstärkt wird, damit die Toner-Schicht vollständig auf den Bildträger 16 für das latente elektrostatische Bild übertragen werden kann.
c) Die Toner-Schicht auf der Oberfläche des Toner-Trägers wurde mittels Luft in einen Zyklon adsorbiert, und der absorbierte Toner wird gewogen, um auf diese Weise m&sub1; und m&sub3; zu berechnen und dann m&sub2; auf der Grundlage der Beziehung m&sub2; = m&sub1; - m&sub3; zu ermitteln.
Die Werte, die nach einem der drei oben genannten Methoden ermittelt wurden, liegen dicht bei ei nander, so daß bei dem Versuch jeder der Werte verwendet werden kann.
Zuerst wurde die Korrelation zwischen dem Wert m&sub2;/m&sub1; oder m&sub3;/m&sub1; und der Toner-Übertragbarkeit (D - D') analysiert. Während m&sub1; auf den Bereich von 0,4 bis 0,6 mg/cm² abgestimmt wurde, wurden m&sub2; und m&sub3; durch zufälliges Ändern der Entwicklungsspannung V&sub1; - V&sub2; variiert. Man erhielt folgende Ergebnisse: Der Wert D - D' lag unter 0,2, wenn m&sub2;/m&sub1; 0,9, wobei die Toner-Übertragbarkeit zufriedenstellend war. Der Wert D - D' überstieg 0,2, wenn m&sub2;/m&sub1; ≥ 0,9, wobei die Übertragbarkeit außerordentlich schlecht war. Berücksichtigt man Schwankungen bei anderen Entwicklungsparametern, ist es vorteilhaft, m&sub2;/m&sub1; auf praktischer Ebene auf einen Wert unter 0,8 einzustellen. Verwendet man den Wert m&sub3;/m&sub1;, kann eine bessere Übertragbarkeit erzielt werden, wenn m&sub3;/m&sub1; ≥ 0,1 oder vorzugsweise m&sub3;/m&sub1; ≥ 0,2. Drückt man das in Begriffen des absoluten Wertes der Menge des Toners m&sub3; aus, die nach dem Entwickeln auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14 bleibt, kann man sagen, daß eine zufriedenstellende Toner- Übertragbarkeit erzielt wird, wenn m&sub3;/m&sub1; über 0,04 mg/cm² oder vorzugsweise über 0,08 mg/cm² liegt.
Wie oben beschrieben wurde, ist es nach diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Verschlechterung oder Verringerung der Übertragbarkeit des Toners zu verhindern, wodurch es immer möglich ist, konsistente, befriedigende Bilder von hoher Dichte zu erhalten.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3

Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Korrelation zwischen der Menge des Toners, die einer Flächeneinheit (1 cm²) auf der Oberfläche eines latenten Bildes zugeführt wird, d. h., (vt/vi) m&sub1;, und der Übertragbarkeit des Toners. Da eine Zufuhr an Toner in einer Menge von 0,58 bis 0,63 mg je cm² des latenten Bildes erforderlich ist, um ein Bild zu erhalten, dessen Dichte über 1,0 liegt, wurde festgestellt, daß solche Parameter wie vt, vi und m&sub1; so abgestimmt werden müssen, daß sie die Beziehung m&sub3;/m&sub1; ≥ 0,7 erfüllen, um die Bedingung m&sub3;/m&sub1; ≥ 0,1 erfüllen zu können. Unter dieser Bedingung ist es möglich, die anfängliche Bilddichte mit über 1,0 und D - D' unter 0,2 festzusetzen, so daß immer ein gleichmäßiges und zusammenhängendes Bild von hoher Dichte erzeugt werden kann.
Wenn (vt/vi) m&sub1; groß ist, kann durch das latente Bild nicht nur eine größere Menge des Toners zugeführt werden. sondern auch eine größere Menge des Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14 verbleiben. Es ist daher wünschenswert, (vt/vi) m&sub1; auf einen größeren Wert einzustellen, um die Toner-Übertragbarkeit zu verbessern.
Bei dem Entwicklungsgerät, das auf die in Fig. 10 gezeigte Art und Weise gebaut ist, wird der Toner-Träger 14 durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors kann, wie allgemein bekannt ist, leicht durch Änderung der Konstanten im Regelkreis variiert werden. Es ist daher möglich, die Toner-Übertragbarkeit, die Bilddichte und die Schärfe durch Veränderung von (vt/vi) m&sub1; über die Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit vt des Toner-Trägers 14 zu verbessern. Insbesondere kann da, wo das herzustellende Bild vor allem aus einem zusammenhängenden Teil besteht und es wahrscheinlich ist, daß durch das Entwickeln große Menge des Toners verbraucht werden, ein entwickeltes Bild von hoher Dichte, das nicht unter einer mangelnden Toner- Übertragbarkeit leidet, dadurch geschaffen werden, daß der Benutzer mittels Schalters oder Volumeneinstellung, die am Kopiergerät oder Drucker angebracht sind, eine Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors wählt, mit der (vt/vi) m&sub1; erhöht wird. Bei dem Verfahren nach dem bekannten technischen Stand gab es Grenzen für die Einstellung der Dichte durch das Ausmaß der Belichtung oder durch die Entwicklungsvorspannung, denn eine weitere Verbesserung der Dichte war nicht möglich, wenn die dünne Schicht des Toners auf der Oberfläche des Toner-Trägers vollständig an der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers 16 haftete. Bei dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dagegen kann im Prinzip eine unbegrenzte Verbesserung in der Dichte durch die Erhöhung von (vt/vi) m&sub1; erreicht werden, und es tritt keine Verringerung der Dichte auf, die auf eine mangelnde Toner-Übertragbarkeit zurückzuführen ist. Wenn dagegen das herzustellende Bild vor allem aus Zeilenbildern, wie Zeichen, besteht und es wahrscheinlich ist, daß keine großen Mengen des Toners verbraucht werden, wird die Geschwindigkeit des Motors zum Antreiben des Toner-Trägers 14 verringert, um ein Verdecken von Details des Zeichenbildes durch übermäßiges Entwickeln zu verhindern und auf diese Weise ein scharfes Bild herzustellen.
Ein Gerät zur Erzeugung eines gewünschten Bildes auf der Grundlage von Bilddaten, die in ein elektrisches Signal umgewandelt wurden, wie ein Laserstrahl drucker, ein LED-Drucker, ein Flüssigkristalldrucker, ein ionografischer Drucker, ein elektrostatischer Recorder und ein Kopiergerät, das ein beliebiges dieser Elemente nutzt, kann so konstruiert werden, daß ein herzustellendes Bild automatisch analysiert wird, um das Verhältnis zwischen zusammenhängendem Bildabschnitt und Gesamtbild zu ermitteln und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Toner-Trägers 14 diesem Verhältnis entsprechend einzustellen. Das so konstruierte Gerät kann konsistent gleichmäßige, zusammenhängende Bilder von hoher Dichte und scharfe Linienbilder herstellen.
Das Gerät wird ausführlicher unter Bezugnahme auf das in Fig. 10 gezeigte Entwicklungsgerät beschrieben. Es soll angenommen werden, daß die Umfangsgeschwindigkeiten des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild (die lichtempfindliche Walze) 16 und des walzenartigen Toner-Trägers 14 gleich vt bzw. vi sind und daß der Außendurchmesser des walzenartigen Toner-Trägers 14 gleich d ist. Wenn die Länge l eines zusammenhängenden Bildes, das in einem herzustellenden Bild enthalten ist (wobei die Länge in der Umfangsrichtung der Oberfläche des lichtempfindlichen Körpers oder in der Vorwärtsrichtung des Papiers in Begriffen des auf das Papier übertragenen Bildes gemessen wird), die Beziehung l < πd (vi/vt) erfüllt, tritt keine Verringerung der Dichte aufgrund mangelnder Toner- Übertragbarkeit auf. Das erklärt sich daraus, daß die Länge eines zusammenhängenden Bildes, die einer vollen Umdrehung des Toner-Trägers 14 entspricht, gleich πd (vi/vt) in dem hergestellten Bild ist, und der Wert l kleiner als dieser ist, was heißt, daß keine mangelnde Toner- Übertragbarkeit gegeben ist. Wenn also ein zusammenhängendes Bild vorhanden ist, das die Beziehung l ≥ πd (vi/vt) erfüllt. können Mängel in der Toner- Übertragbarkeit durch die Erhöhung von (vt/vi) m&sub1; nach der oben beschriebenen Methode verhindert werden. In einem Gerät, das ein moduliertes elektrisches Signal zur Herstellung eines Bildes anwendet, werden die Bilddaten automatisch analysiert, um den Parameter l zu ermitteln, und (vt/vi) m&sub1; kann diesem Parameter entsprechend variiert werden. Bei einem Kopiergerät des sogenannten Analogtyps, das ein latentes elektrostatisches Bild durch Bildung des Bildes aus dem Licht von einem zu kopierenden Material auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Walze 16 erzeugt und dieses dann kopiert, ist die automatische Feststellung des Wertes l nicht leicht. Folglich kann in diesem Fall die Umdrehungsgeschwindigkeit des Toner-Trägers entweder von Hand aufgrund der Einschätzung oder der Vorliebe des Benutzers eingestellt werden, oder (vt/vi) m&sub1; kann durch Feststellen der Intensität des von dem Material reflektierten Lichtes automatisch verändert werden.
Zwar wurde in den vorstehenden Beschreibungen die Methode der Änderung von (vt/vi) m&sub1; vor allem durch Änderung des Parameters vt beschrieben, möglich ist es aber auch, m&sub1; als Variable zur Steuerung von (vt/vi) m&sub1; zu nutzen. Eine wirksame Methode besteht in diesem Fall darin, die Druckkraft P des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner- Schicht auf den Toner-Träger 14 veränderlich zu machen. Im einzelnen heißt das, ein Lastreguliermittel 14e zur Bestimmung der Länge der Feder 14d, die eine Last auf das regulierende Element 14b für die Stärke der Tonerschicht in dem in Fig. 10 gezeigten Gerät ausübt, wird senkrecht beweglich gemacht, und so kann m&sub1; in einem Bereich von annähernd 0,1 bis 1,2 mg/cm² dadurch verändert werden, daß das Lastreguliermittel 14e durch ein Antriebsmittel (nicht gezeigt) in senkrechter Richtung entsprechend positioniert wird.
Nach dem Entwicklungsverfahren in diesem Ausführungsbeispiel wird die Zufuhr von Toner zum latenten Bild, (vt/vi) m&sub1;, dem Typ des herzustellenden Bildes, vor allem der Länge des zusammenhängenden Bildes, entsprechend variiert, wodurch die Bilddichte willkürlich in einem außerordentlich breiten Bereich variiert werden kann, während gleichzeitig scharfe Linienbilder hergestellt werden können. Jede Steigerung in der Zufuhr von Toner zum latenten Bild (vt/vi) m&sub1; trägt dazu bei, daß nach dem Entwickeln größere Mengen des Toners auf dem Toner-Träger bleiben, wodurch es möglich ist, die Toner-Übertragbarkeit zu verbessern. Außerdem kann die dem Typ des Bildes entsprechende Einstellung von vt enorme Vorteile dahingehend bringen, daß kein Reiben der Oberfläche des Toner-Trägers mehr notwendig ist, was letztendlich dazu beiträgt, die Lebensdauer des Toner-Trägers zu verlängern.
Nachstehend werden die Ausführungsbeispiele 4 bis 10 eines ersten Entwicklungsgeräts beschrieben, bei dem das Entwicklungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise angewendet wird.
Das erste Entwicklungsgerät hat die folgenden unten aufgeführten Grundmerkmale.
Da der Toner-Träger (die Entwicklerwalze) aus einer elastischen leitenden Walze gebildet wird, deren Kompression auf unter 20% festgesetzt wird, wird die Qualität des entwickelten Bildes nicht durch eine Verformung des Toner-Trägers gemindert. Auf diese Weise kann ein Bild von hoher Auflösung selbst dann erzielt werden, wenn das Entwicklungsgerät über eine lange Zeit genutzt oder nach einer langen Zeit wieder genutzt wird.
Die Einstellung der Oberflächenrauhigkeit der Basis des Toner-Trägers auf unter 20 um Rz (JIS B0601) und unter 50 um Rmax (JIS B0601) gestattet es außerdem, die elastische leitende Walze (den Toner-Träger) sowohl billig als auch auf einfache Weise herzustellen, was den zusätzlichen Vorteil hat, daß man ein Entwicklungsgerät erhält, das Bilder von hoher Qualität erzeugen kann.
Eine solche Anordnung, welche die Oberflächenrauhigkeit des Toner- Trägers selbst nach einem bestimmten Abriebtest bei unter 10 um Rz (JIS B0601) hält, macht die Oberfläche des Toner-Trägers weniger anfällig gegenüber Beschädigungen, wenn das Entwicklungsgerät über längere Zeit benutzt wurde, wodurch es möglich ist, die hohe Bildqualität beizubehalten.
Da der Widerstand des Toner-Trägers nach einem bestimmten Abriebwiderstandsversuch bei unter 10&sup7; Ω cm² gehalten wird, wird das hergestellte Bild nicht durch das Verhältnis eines weißen Abschnitts zu einem Bildabschnitt des Bildes beeinflußt, wodurch die hohe Bildqualität beibehalten werden kann.
Außerdem trägt das Haftvermögen von über 20 g/mm zwischen der Basis des Toner-Trägers und der leitenden Schicht dazu bei, das Ablösen der Oberflächenschicht der Entwicklerwalze zu verhindern, wodurch die hohe Bildqualität aufrechterhalten werden kann.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 11 zeigt im Schnitt den Aufbau des Hauptabschnitts des ersten Entwicklungsgeräts nach der vorliegenden Erfindung. Das Entwicklungsgerät 20 umfaßt: einen Toner-Behälter 21 für einen Einkomponenten-Toner 21a; eine Toner-Auftragwalze 24a, um den Einkomponenten-Toner 21a auf einen Toner- Träger (eine Entwicklerwalze) 24 aufzutragen; ein regulierendes Element für die Stärke der Toner-Schicht (Streichblatt) 24b, um auf dem Toner-Träger 24 durch Regulierung der Menge des zugeführten Toners eine Toner-Schicht von im wesentlichen gleichmäßiger Stärke zu bilden; einen Bildträger für ein latentes elektrostatisches Bild (eine lichtempfindliche Trommel) 26, der dem Toner-Träger 24 rotierend gegenüberliegt, während dieser die Toner- Schicht trägt, und der aus einem latenten elektrostatischen Bild auf seiner Oberfläche ein sichtbares Bild erzeugt; ein Rührelement 21b, um den Toner 21a innerhalb des Toner-Behälters 21 zu rühren; eine Feder 24d, um das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht mit einer bestimmten Last auf den Toner-Träger 24 zu pressen, und ähnliche.
Der lichtempfindliche Körper des Bildträgers 26 für das latente elektrostatische Bild kann zwar entweder aus Selen, Cadmiumsulfid, Zinkoxid, amorphem Silicium oder einem organischen Stoff hergestellt werden, in diesem Ausführungsbeispiel aber wurde ein organischer lichtempfindlicher Körper verwendet. Zuerst wurde der Bildträger 26 für das latente elektrostatische Bild mit einem Scorotron-Ladegerät 25 geladen, durch einen videomodulierten Lichtstrahl. beispielsweise einen Laserstrahl 27, belichtet und auf dessen Oberfläche ein festgelegtes, latentes elektrostatisches Bild gebildet. Das auf diese Weise gebildete latente elektrostatische Bild wurde, wie das oben beschrieben worden ist, durch das Entwicklungsgerät 20 entwickelt, um ein Toner-Bild zu schaffen. Das auf diese Weise erzeugte Toner-Bild wurde dann durch ein Umdruckelement (Umdruckgerät) auf ein Blatt Umdruckpapier 28a übertragen, das einen Bildträger darstellt, und durch ein Fixiergerät (nicht gezeigt) fixiert. Der Toner, der auf der Oberfläche des Bildträgers 26 für das latente elektrostatische Bild verblieben ist, wurde durch ein solches Element wie ein Reinigungsblatt 29 entfernt. Anschließend wurde der lichtempfindliche Körper der Bestrahlung mit einer Entladungslampe 30 unterzogen und dann erneut durch das Ladegerät 25 geladen. Dieser Vorgang wurde wiederholt.
Es wird nun der oben beschriebene Vorgang der Herstellung eines sichtbaren Bildes aus einem latenten Bild durch das Entwicklungsgerät 20, d. h, das Entwicklungsprinzip, beschrieben. Es wird angenommen, daß das Potential am unbelichteten Teil außerhalb des Oberflächenpotentials des geladenen und belichteten lichtempfindlichen Körpers (Bildträgers für das latente elektrostatische Bild) 26 gleich Vo ist, das Potential am belichteten Teil gleich Vq ist, und die Entwicklungsvorspannung, die am Toner-Träger 24 durch eine Gleichstromquelle 22 über einen Schutzwiderstand 23 angelegt wird, gleich Vb ist. Außerdem wird angenommen, daß das Oberflächenpotential (die effektive Entwicklungsvorspannung) Ve des Toner- Trägers 24 gleich der Entwicklungsvorspannung Vb ist und das latente elektrostatische Bild einer Umkehrentwicklung durch den negativ geladenen Einkomponenten-Toner unterzogen wird. Bei dieser Umkehrentwicklung wird die effektive Entwicklungsvorspannung Ve im allgemeinen so eingestellt, daß sie die Beziehung Vo > Ve > Vq erfüllt (wobei Vo, Ve und Vq negativ sind), und während das latente elektrostatische Bild durch die Potentialdifferenz Ve - Vq entwickelt wird, wird die Haftung des Toners am bildfreien Abschnitt (mangelnde Haftung des Toners an einem weißen Abschnitt oder sogenannte "Schleierbildung") durch die Potentialdifferenz Vo - Ve gesteuert, um so einen festgelegten Entwicklungsvorgang herbeizuführen.
Es wird nun die Anordnung der Komponenten des Entwicklungsgeräts 20 beschrieben. Zunächst sei darauf verwiesen, daß das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht nicht nur dazu dient, die Menge des Toners zu regulieren, die auf der Oberfläche des Toner-Trägers 24 haftet, sondern den Toner-Teilchen durch triboelektrische Aufladung auch eine triboelektrische Ladung gibt, weshalb dieses Element aus einem Material hergestellt wird, das leicht zur triboelektrischen Aufladung neigt. Da der Toner in dieser Erfindung negativ geladen ist, können also Stoffe auf der positiven Seite der triboelektrischen Reihe, wie Silikongummi, Polyamidharz, Melamin-Formalinharz, Polyurethankautschuk, Styren- Acrylnitril-Copolymer, Wolle und Quarz vorteilhaft für dieses Element eingesetzt werden. In der Praxis ist es ratsam, ein Material zu verwenden, das den Toner nach einer langen Nutzungsperiode auf dem regulierenden Element 26 für die Stärke der Toner-Schicht nicht festwerden läßt und das die Bildung einer gleichmäßigen Toner-Schicht auf dem Toner-Träger 24 ermöglicht. Die Versuchsergebnisse zeigten, daß bei der Verwendung von Silikongummi mit Trenneigenschaften beim versuchsweisen Drucken von 100 000 Blatt A4-Papier kein Festwerden des Toners auftrat und eine Toner-Schicht von konsistent gleichmäßiger Stärke hergestellt wurde. Es wurde sichergestellt, daß der Toner negativ geladen war und keine Verschlechterung in der Bildqualität auftrat.
Es gibt verschiedene alternative Anordnungen und Methoden für den Druckkontakt durch das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner- Schicht, beispielsweise Andrücken des mittleren Teils einer flachen Platte, Andrücken des Randteils einer flachen Platte oder Andrücken des flachen Endteils einer flachen Platte, und sie alle sind gleichermaßen auch bei diesem Entwicklungsgerät anwendbar. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aber wurde eine Methode des Andrückens eines Endteils in Form eines Kreisbogens angewandt. Diese Methode erlaubt es nicht nur, durch das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht eine geringe optimale Last auszuüben und damit ein kleines Drehmoment zum Antreiben des Toner-Trägers 24 anzuwenden, sondern auch eine gleichmäßige Stärke der Toner-Schicht und ein gleichmäßige Größe der Elektrisierung des Toners auf dem Toner-Träger 24 aufrechtzuerhalten.
Die Toner-Auftragwalze 24a kann beispielsweise aus einem Polyurethanschaumstoff mit 100 Zellen je 25 mm hergestellt werden.
Vorteilhaft ist ein Polyurethanschaumstoff, der leitend gemacht worden ist, da dieser die elektrostatische Kohäsion zwischen den Toner-Teilchen unterbricht und damit dazu bei trägt, eine gleichmäßigere Toner-Schicht zu bilden. Verwendet werden können auch eine Bürstenwalze oder eine Gummiwalze von geringer Härte. So kann die Toner-Auftragwalze 24a selbst dann, wenn große Mengen an Toner verbraucht werden, z. B. zur Entwicklung eines zusammenhängenden, vollständig schwarzen Bildes, dazu dienen, eine festgelegte Menge des Toners bei einer Kontakttiefe von etwa 0,1 bis 1 mm im Verhältnis zum Toner-Träger 24 und einer Umdrehungsgeschwindigkeit zuführen, die auf das 1/4- bis 2fache der Umfangsgeschwindigkeit des Toner- Trägers 24 eingestellt ist.
Es wird nun der Toner-Träger 24 beschrieben. Wie in Fig. 12 in perspektivischer Darstellung gezeigt wird, weist der Toner-Träger 24 eine leitende Welle 31a auf, die als Mittelachse dient und auf der eine elastische Materialschicht 31b, welche den Körper der elastischen Walze bildet, und eine flexible leitende Schicht 31c koaxial in der genannten Reihenfolge angeordnet sind. Die Oberfläche der leitenden Schicht 31c grenzt an die Welle 31a an, da sie zu den beiden Enden des Toner-Trägers 24 hin verlängert wird. Die Oberfläche des Toner-Trägers 24 und die Welle 31a sind elektrisch leitend.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde der oben genannte Toner-Träger 24 mit einer Kompressionsverformung von unter 20%, gemessen nach einem festgelegten Meßverfahren, benutzt. Zunächst wird das Verfahren zur Messung der Kompressionsverformung, wie es für die vorliegende Erfindung vorgeschrieben ist, unter Bezugnahme auf Fig. 13 beschrieben. Die Kompressionsverformung wird im Japanischen Industriestandard JIS K6301 in Verbindung mit dem zugehörigen Meßverfahren beschrieben. Das Profil des im Standard beschriebenen Prüfkörpers ist nicht mit dem für das vorliegende Ausführungsbeispiel identisch. Daher wurde bei der vorliegenden Erfindung ein Meßverfahren angewandt, das sowohl der tatsächlichen Anwendung besser angenähert als auch einfacher dahingehend ist, daß ein Toner-Träger, wie er unten angegeben wird, als Prüfkörper verwendet wird. Wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben wurde, steht der Toner-Träger 24 unter Druck, der von verschiedenen Komponenten ausgeübt wird, und eine lange Zeit der Nutzung oder Nichtnutzung führt unter diesen Bedingungen dazu, daß an den unter Druck stehenden Teilen bleibende Verformungen verursacht werden, die zur sogenannten Verzerrung führen. Jede kritische Verzerrung führt dazu, daß an dieser Stelle keine gleichmäßige Toner-Schicht gebildet werden kann, oder sie bewirkt Schwankungen im elektrischen Feld, das zwischen dem Toner-Träger und dem Bildträger für das latente elektrostatische Bild (der lichtempfindlichen Trommel) 26 erzeugt wird. Diese Erscheinungen führen zu einer Verschlechterung der Bildqualität und beeinträchtigen im ungünstigsten Fall das Bild durch weiße Streifen. Es wäre wünschenswert, wenn das Entwicklungsgerät 20 diese Verzerrungen messen könnte; aber auch dann bleibt noch das Problem der quantitativen Erfassung (Digitalisierung) dieser Verzerrungen. Zu diesem Zweck wurden, wie im Teil (a) von Fig. 13 gezeigt wird, eine genau bearbeitete Walze, beispielsweise die Walze 32 aus rostfreiem Stahl, und der Toner-Träger 24, der das zu messende Objekt darstellt, in einem bestimmten Abstand in Juxtaposition gebracht, und dieser Abstand wurde durch ein optisches System 33 optisch gemessen. Der Aufbau muß so erfolgen, daß der Abstand zwischen den Mitten der beiden Komponenten bei einem festgelegten Wert gehalten wird. Selbst nach der Entfernung des zu messenden Objektes 24 muß der Abstand zwischen den beiden Mitten bei demselben Wert wie vor der Entfernung gehalten werden, so daß der Abstand zwischen den gleichen Abschnitten der beiden Komponenten ohne das Objekt 24 optisch gemessen werden kann. Im Teil a) von Fig. 13 hatte der Toner-Träger 24 einen Außendurchmesser von 20 mm, und der Abstand zwischen den beiden Mitten wurde auf 20,2 mm eingestellt. Wenn das zu messende Objekt exakt gefertigt wurde, muß zwischen den beiden Komponenten ein Abstand von 0,2 mm gemessen werden. Es wird angenommen, daß die Stärke des Abschnitts des zu messenden Objekts 24 ohne die Welle to mm beträgt, wofür in diesem Fall 6 mm gewählt wurden, während der Außendurchmesser der Welle 8 mm betrug. Folglich kann man, wenn man den Außendurchmesser der Welle kennt, die Stärke des Objekts 24 messen.
Anschließend wurde, wie im Teil (b) von Fig. 13 gezeigt wird, der Abschnitt, an dem der Abstand des Objekts 24 gemessen worden war (Fig. 13(a)), mit einer Vorrichtung 34 zusammengedrückt. Das Kompressionsverfahren wurde nach den Vorschriften des Japanischen Industriestandards JIS K6301 ausgeführt, d. h., das Objekt 24 wurde auf 25% seiner Stärke t&sub0; zusammengedrückt und in diesem Zustand bei 70ºC für die Dauer von 22 Stunden gehalten. Die Stärke, t&sub2;, betrug in diesem Fall 4,5 mm. Anschließend wurde die Kompression des Abschnitts beendet und dieser 30 min bei Umgebungstemperatur belassen, danach wurde der Abstand des komprimierten Abschnitts optisch gemessen, wie das im Teil (c) von Fig. 13 gezeigt wird. Dabei muß sorgfältig darauf geachtet werden, daß der Abstand zwischen den beiden Mitten gleich dem im Teil (a) von Fig. 13 gehalten wird. Wenn der gemessene Abstand 0,3 mm beträgt, ist in diesem Fall die Stärke t&sub1; gleich 5,9 mm. Die Kompressionsverformung wird daher folgendermaßen berechnet:
Kompressionsverformung =
Da im vorstehenden Beispiel t&sub0; = 6, t&sub1; = 5,9 und t&sub2; = 4,5, lautet die Lösung also 6,7%.
Nebenbei sei vermerkt, daß in diesem Ausführungsbeispiel die Auswahl und Abstimmung der Kompressionsverformung des Toner-Trägers 24 auf unter 20% dazu bei trägt, eine Verschlechterung der Bildqualität aufgrund der oben genannten Verzerrung zu verhindern. Es sollte jedoch beachtet werden, daß der Druck, der auf das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner- Schicht ausgeübt wird, 10 bis 100 g/cm² beträgt. Wenn man Schwankungen in den Bedingungen berücksichtigt, wie das beispielsweise bei der größten Druckkraft der Fall ist, sollte die Kompressionsverformung des Toner- Trägers 24 vorzugsweise einen Wert unter 10% aufweisen. Obwohl im oben genannten Beispiel die Temperatur zum Kompressionszeitpunkt auf 70ºC festgelegt wurde, wurden bei dieser Temperatur auch die Temperaturen während des Versands und der Aufbewahrung berücksichtigt. Daher kann selbst für den Fall, daß das zu messende Objekt bei einer höheren oder niedrigeren Temperatur als der genannten gehalten wird, diese angegebene Temperatur für die Messung nach dem vorliegenden Meßverfahren angewendet werden. Die tiefste Temperatur, bei welcher der Erfinder und seine Gruppe Messungen vorgenommen haben, lag bei -20ºC.
Obwohl vom Erfinder und seiner Gruppe bisher vorgeschlagen wurde, daß die Kompressionsverformung der elastischen Schicht 31b, die den Walzenkörper bildet, bei dem Toner-Träger 24, der eine flexible Leiterschicht auf der elastischen Walzenschicht aufweist, wie das in Fig. 12 gezeigt wird, weniger als 20% betragen sollte, wird jetzt in dieser Erfindung vorgeschlagen, daß die zu bevorzugende Kompressionsverformung des Toner-Trägers 24, einschließlich der flexiblen Oberflächenschicht, unter 20% oder vorzugsweise unter 10% liegen sollte, soweit es sich um einen Toner-Träger 24 der Bauweise handelt, wie er in Fig. 12 gezeigt wird.
Zur Erklärung dieses Unterschiedes sei ausgeführt, daß die Versuche, die vom Erfinder und seiner Gruppe durchgeführt wurden, gezeigt haben, daß sich die Bildqualität selbst bei einer Kompressionsverformung des Walzenkörpers 31b von unter 20% verschlechterte, und daß dabei festgestellt wurde, daß diese Verschlechterung nicht immer durch Schwankungen von beispielsweise der Drucklast auf den Toner-Träger 24, sondern durch die Bauweise und das Material des Toner-Trägers 24 verursacht wurden. Außerdem wurde festgestellt, daß das Vorhandensein der flexiblen Schicht 31c auf der Oberfläche dazu führte, daß sich die Kompressionsverformung entweder erhöhte oder verringerte. Der Grund für eine geringere Kompressionsverformung erklärt sich aus der Tatsache, daß ein elastischer Körper, der auf seiner Oberfläche eine elastische Schicht hat, beim Zusammendrücken die Drucklast auf einem weiteren Bereich aufnimmt, was im Gegensatz zu dem steht, was beim Zusammendrücken eines elastischen Körpers ohne eine solche Deckschicht geschieht, und die Verformung in diesem Fall nicht auf den Abschnitt beschränkt bleibt, auf den der Druck ausgeübt wird, sondern sich ebenso auf die anderen Abschnitte ausbreitet. So wie die Größe der Verformung zwischen dem am stärksten und dem am wenigstens verformten Abschnitt moderat ist, so gilt das auch für die Wirkung der Verzerrung auf die Verschlechterung der Bildqualität. Das heißt, der Toner-Träger 24 ist gegenüber scharfen Brüchen und Kerben weniger anfällig, wenn an diesem eine permanente Verzerrung aufgetreten ist.
Der Grund für eine stärkere Kompressionsverformung besteht darin, daß die Oberflächenschicht 31c selbst verzerrt wird oder daß die Oberflächenschicht 31c durch Wärme oder ähnliches verformt wird. In diesem Fall wurde die Kompressionsverformung der elastischen Schicht 31b auf unter 10% oder vorzugsweise auf unter 7% gesenkt, um so die Kompressionsverformung des Toner-Trägers 24 auf unter 20% zu senken. Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich wird, ist die elastische Schicht 31b nicht der einzige Faktor bei der Beurteilung des Einflußes der Verzerrung auf die Bildqualität, und es wird daher vorgeschlagen, die Verzerrung des Toner- Trägers als Ganzem in Betracht zu ziehen. Andererseits haben Kerben mit einer Tiefe unter 0.1 mm keine nennenswerte Wirkung auf die Bildqualität. Kerben mit einer Breite von mehr als 1 mm und einer mäßigen Vertiefung hatten dann keine Wirkung auf die Bildqualität, wenn ihre Tiefe weniger als 0,2 mm betrug. Diese Kerben werden aufgrund der restitutiven Elastizität (Wiederherstellung der Elastizität) des Toner-Trägers 24 allmählich immer weniger feststellbar und verschwinden schließlich während der Nutzung desselben. Die für das Verschwinden notwendige Zeit ist von der Kompressionsverformung und der Härte abhängig. Je geringer die Kompressionsverformung ist, desto schneller verschwinden die Kerben. Vorzugsweise liegt die Kompressionsverformung unter 20%. Obwohl eine größere Härte wünschenswert ist, kann dem Zweck des Toner-Trägers 24 mit einer geringeren Kompressionsverformung besser gedient werden als mit einer größeren Härte, da die größere Härte dazu führt, daß das Antriebsmoment des Entwicklungsgeräts 10 zunimmt oder daß eine höhere Genauigkeit bei der maschinellen Bearbeitung und Installation der Bauteile und Komponenten erforderlich ist.
Aus den oben genannten Gründen schlagen der Erfinder und seine Gruppe eine Härte von 400 (nach JIS K6301 A) für den Körper mit der elastischen Schicht 31b vor. Wenn die elastische Materialschicht 31b mit einer flexiblen Schicht 31c versehen wird, erhöht sich deren Härte um einige Grad, da der Teil des Härtemessers zum Pressen des Objekts nadelartig angeordnet ist und das dazu führt, daß ein Teil der flexiblen Schicht 31c und in deren Nähe, die durch die Nadel gepreßt werden, hohl werden, was zu einer Vergrößerung der Last führt, die auf die Nadel ausgeübt wird. Daher haben der Erfinder und seine Gruppe aus den Versuchsergebnissen den Schluß abgeleitet, daß die Härte eines Toner-Trägers 24, der eine flexible Schicht 31c hat, unter 45º oder vorzugsweise unter 20º bis 35º liegen sollte, bei einer Toleranz von ±5º oder besser noch von ±3º. Im Ergebnis dessen liegt das Antriebsmoment des Entwicklungsgeräts unter 1 kg cm, und die Bearbeitungs- und Installationsgenauigkeit der Bauelemente und Komponenten unterliegt weniger strengen Anforderungen.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5

Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde ein Toner-Träger 24 der Bauweise verwendet, die in Fig. 12 gezeigt wird, wobei die bleibende Verformung des elastischen Körpers 31b, der den Walzenkörper bildet, auf unter 10% und seine Oberflächenrauhigkeit auf unter 20 um Rz (JIS B0601) und unter 50 um Rmax (JIS B0601) festgelegt wurden.
Der Erfinder und seine Gruppe haben sich deshalb dafür ausgesprochen, daß die vorteilhafte Glätte oder Rauhigkeit der Oberflächenschicht des Toner-Trägers unter 3 um Rz (JIS B0601) liegen sollte, weil dann die Konsistenz der Stärke und das Ausmaß der Elektrisierung der auf dem Toner- Träger 24 gebildeten Toner-Schicht aufrechterhalten und eine ungleichmäßige Dichte und Schleierbildung auf dem entwickelten Bild verhindert werden können. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel war es durch die Abstimmung der Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht 31b innerhalb der Oberflächenschicht auf die oben genannten Werte möglich, die Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenschicht 31c, die auf der Außenseite des elastischen Körpers gebildet wird, leicht auf einen Wert von unter 3 um Rz (JIS B0601) abzustimmen. Durch die Abstimmung der Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht 31b auf unter 10 um Rz (JIS B0601) konnte die Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenschicht 31c auf einen Wert unter 3 um Rz (JIS B0601) gebracht werden, ohne nach der Bildung der Oberflächenschicht eine abschließende Behandlung vornehmen zu müssen.
Wenn die Stärke der Oberflächenschicht 31c mehr als 20 um betrug, konnte die oben genannte Oberflächenrauhigkeit eingehalten werden. Wenn jedoch Furchen oder große Teilchen des Materials der Oberflächenschicht vorhanden sind, ist eine abschließende Feinbehandlung erforderlich; und eine solche abschlieBende Behandlung ist einfacher als eine herkömmliche. Außerdem wurde durch die Abstimmung der Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht 31b auf unter 20 um Rz (JIS B0601) und auf unter 50 um Rmax (JIS B0601) auf der Entwicklungswalze eine gleichmäßige Toner- Schicht gebildet, und es trat keine Verschlechterung der Bildqualität bei einer Oberflächenrauhigkeit von 6 um Rmax (JIS B0601) der Oberflächenschicht 31c auf.
Diese Tatsache wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. Fig. 14 ist eine Schnittansicht, die schematisch ein Beispiel der elastischen Schicht 31b, welche der Walzenkörper ist, zeigt, die eine Oberflächenschicht 31c auf ihrer Oberfläche hat. Teil (a) von Fig. 14 zeigt eine elastische Walzenschicht 31b, deren Oberfläche aufgerauht ist, und Teil (b) von Fig. 14 eine elastische Körperschicht, deren Oberfläche glatt ist. Im Falle von Teil (a) von Fig. 14 ist das Verhalten, wie beispielsweise die elastische Verformung, von einem Abschnitt zum anderen unterschiedlich, wenn diese elastische Schicht auf der Oberfläche gedrückt wird, und die Toner-Schicht ist tendentiös weniger gleichmäßig. Daher ist die Oberflächenrauhigkeit im Beispiel von Teil (a) in Fig. 14 viel geringer als die im Teil (b) von Fig. 14. Wenn die Oberfläche der elastischen Walzenschicht 31b stark aufgerauht wird, um die Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenschicht 31c zu verringern, trägt das weder zur Verbesserung der Bildqualität bei, noch ist das leicht auszuführen.
Da die Stärke der Toner-Schicht, die auf dem Toner-Träger 24 gebildet wird, und die Haftfähigkeit des Toners durch die Oberflächenrauhigkeit des Toner-Trägers beeinflußt werden, kann es bestimmte Fälle geben, in denen die Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenschicht 31c höher als im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, und in diesem Fall wird die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht 31b, die den Walzenkörper bildet, vorzugsweise auf unter 20 um Rz (JIS B0601) und unter 50 um Rmax (JIS B0601) festgelegt. Der Grund dafür ist, wie oben beschrieben wurde, darin zu suchen, daß sich das Verhalten des elastischen Toner-Trägers 24 bei der Verformung von einer Stelle zur anderen unterscheidet und es schwierig ist, eine einheitliche Oberflächenrauhigkeit der Oberflächenschicht 31c zu erreichen, und daß es infolgedessen gleichermaßen schwierig ist, die auf dem Toner-Träger 24 gebildete Toner- Schicht gleichmäßig auszuführen.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der Oberflächenschicht, wie sie oben ausgeführt wurde, beschrieben. Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem zuerst auf einer elastischen Walzenschicht 31b, deren bleibende Verformung unter 20% liegt, eine Oberflächenschicht 31c von festgelegter Stärke gebildet wird, und diese durch mehrmaliges Schleifen auf etwa einen festgelegten Wert fertiggestellt wird, weil die Stärke der Oberflächenschicht 31c, die für den Toner-Träger 24 als dessen Charakteristikum gebraucht wird, dessen Widerstand beeinflußt.
Der Erfinder und seine Gruppe haben sich dafür ausgesprochen, daß der Widerstand der Oberflächenschicht 31c unter 10&sup7; Ωcm beim spezifischen Widerstand und unter 1 x 10&sup9; Ω cm² beim Oberflächenwiderstand oder vorzugweise 1 x 10&sup7; Ω cm² betragen sollte. Bei der Anwendung auf ein Entwicklungsverfahren, das einen breiten Bereich von Widerständen zuläßt, kann die Oberflächenschicht 31c in einer Stärke gebildet werden, die größer als ein vorher festgelegter Wert ist, wenn man ein Material verwendet, dessen Widerstand unter 10&sup7; Ωcm liegt. Wenn man beispielsweise ein Material verwendet, dessen Widerstand 10&sup4; Ωcm beträgt, kann die Schichtstärke mehr als 30 um betragen. Die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Körperschicht 31b aber muß gleich oder kleiner als 20 um Rz (JIS B0601) sein. Um Inkonsistenz in der Qualität des Produktes zu verhindern, wird vorgeschlagen, daß die Oberflächenschicht zuerst in einer Stärke von über 30 um ausgeführt und dann bearbeitet wird, bis sie etwa 30 um erreicht. Da dieser Wert nur vom Standpunkt des Widerstandes ermittelt wurde, kann er zwischen 50 und 200 um liegen, wenn solche Faktoren wie Abriebfestigkeit und Schleifgenauigkeit berücksichtigt werden. Bei der Anwendung auf ein Entwicklungsverfahren, bei dem der Bereich des zulässigen Widerstandes gering ist, d. h., der Widerstand der Oberflächenschicht 31c die Bildqualität beeinträchtigt, ist die Oberflächenschicht 31c insofern vorteilhaft, als sie durch Anwendung des oben beschriebenen Schichtbildungsverfahrens in einer gleichmäßigen Stärke ausgeführt werden kann. Zur Erzielung einer genaueren Stärke können das Schichtbildungsverfahren und das Feinbearbeitungsverfahren wiederholt werden.
Außerdem können diese Verfahren auch wiederholt werden, um eine stärkere Schicht oder ein Laminat heterogener Schichten zu erhalten. Die abschlieBende Feinbehandlung kann wiederholt werden, nachdem eine Oberflächenschicht 31c mit einer festgelegten Stärke gebildet worden ist, oder es kann das Verfahren der Schichtbildung wiederholt werden, bevor die abschließende Behandlung erfolgt.
Empfohlen wird auch, daß das Verfahren, nachdem zuerst die Oberflächenschicht 31c mit einer festgelegten Oberflächenrauhigkeit oder größer hergestellt und diese dann auf eine festgelegte Oberflächenrauhigkeit oder darunter bearbeitet wird, wenigstens einmal ausgeführt wird. Das ist deshalb wichtig, weil die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht Bedeutung für deren Kontaktbildung mit der Oberflächenschicht hat, und in Fällen, in denen die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walzenschicht 31b nicht verringert werden kann oder das nur unter Schwierigkeiten möglich ist, d. h., das Material der elastischen Walzenschicht viskos ist, die Oberfläche Abrieb ausgesetzt ist.
Für den Fall, daß die elastische Walzenschicht 31b aus einem Schaumstoffkörper gebildet wird, stehen die Schaumstoffzellen an der Oberfläche einer Glättung der Oberfläche entgegen. In diesem Fall wird auf der elastischen Walzenschicht 31b eine grobe Oberflächenschicht gebildet und diese dann auf die gewünschte Oberflächenrauhigkeit bearbeitet. Besonders bei der Bildung der Oberflächenschicht auf einem Schaumstoffkörper ist es vorteilhaft, den Vorgang der Bildung der Oberflächenschicht mehrmals zu wiederholen, und der Vorgang der abschließenden Bearbeitung kann jedesmal ausgeführt werden, wenn dieser Vorgang der Bildung der Oberflächenschicht durchgeführt wird. Außerdem kann der Fall eintreten, daß es selbst dann, wenn die elastische Walzenschicht 31b eine geringere Oberflächenrauhigkeit hat, aufgrund von Staubeinwirkung schwierig ist, eine festgelegte Oberflächenrauhigkeit zu erreichen, wenn die Oberflächenschicht gebildet wird. Es wird vorgeschlagen, daß in diesem Fall die Bildung einer Oberflächenschicht dem abschließenden Behandlungsvorgang vorausgeht. Dieser kann gleichzeitig mit dem oben beschriebenen abschließenden Behandlungsvorgang für die Oberflächenschicht ausgeführt werden.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6

Das ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Toner-Träger 24 mit einer Oberflächenrauhigkeit von weniger als 10 um Rz (JIS B0601) nach einem festgelegten Abriebbeständigkeitsversuch und mit einer Kompressionsverformung von unter 20% verwendet wurde.
Unter Bezugnahme auf Fig. 15 wird zunächst ein Abriebbeständigskeitsversuch beschrieben. Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Phase des Abriebbeständigkeitsversuchs zeigt, wobei die Zahlen 24 einen Toner-Träger (Entwicklungswalze), 35 Sandpapier und 36 eine Klemmplatte bezeichnen. Die Klemmplatte 36 hat eine Stärke t von 4 mm, und ihre Länge längs der Achse des Toner-Trägers 24 ist größer als die Axiallänge des Toner-Trägers 24. Der Toner-Träger 24 ist so gebaut, daß die Klemmplatte 36 gleichmäßig sowohl das dazwischengefügte Sandpapier 35 als auch den Toner-Träger 24 über die Länge des Toner-Trägers 24 belastet, wenn eine Last w angewandt wird. Außerdem wurde die Anordnung so gewählt, daß der Toner-Träger 24 gedreht werden kann, während er unter der Last w mit dem Sandpapier 35 gerieben wird.
Es wird angenommen, daß die Umfangsgeschwindigkeit bei dem Versuch dieselbe wie die ist, die bei der Verwendung als Entwicklungsgerät 20 angewendet wird. Das Sandpapier 35 muß durch die Klemmplatte 36 festgeklemmt und so gebunden werden, daß es sich nicht verschiebt. Verwendet wird Sandpapier 35 des Typs Tamiya, Modell Nr. 600 und 180 (hergestellt von der Komatsubara Grinding and Manufacturing). Beim Sandpapier Modell Nr. 600 wird mit einer Last von 100 g/cm² gearbeitet, während beim Modell Nr. 180 eine Last von 70 g/cm² eingesetzt wird.
Ein erster Abriebbeständigkeitsversuch schließt die Rotation des Toner-Trägers 24 für die Dauer von 10 s und die Anwendung einer Last von 100 g/cm² unter Verwendung eines Sandpapiers Nr. 600 und anschließend die Messung der Oberflächenrauhigkeit ein. Dieser Versuch wird für einen weiteren Toner-Träger 24 mit einer Last von 70 g/cm² und einem Sandpapier Nr. 180 wiederholt. Die Umfangsgeschwindigkeit wurde bei diesem Ausführungsbeispiel auf etwa 70 mm/s festgelegt, da die des Toner-Trägers 24 beim Entwickeln etwa 70 mm/s beträgt.
Das Ergebnis des ersten Abriebbeständigkeitsversuchs lag für beide Sandpapiere, Nr. 600 und 180, unter 10 um Rz (JIS B0601). Der erste Abriebbeständigkeitsversuch dient dazu sicherzustellen, daß eine Verschlechterung der Bildqualität verhindert wird, die dadurch verursacht wurde, daß der Toner-Träger 24 durch Schmutz, Staub und eine Toner-Masse beschädigt war. Mit anderen Worten, sofern die Oberflächenrauhigkeit des Toner-Trägers 24 nach dem ersten Abriebbeständigkeitsversuch unter 10 um Rz (JIS B0601) liegt, ist sichergestellt, daß die Bildqualität nicht durch einen beschädigten Toner-Träger beeinträchtigt wird.
Ein zweiter Abriebbeständigkeitsversuch schließt die Rotation des Toner-Trägers 24 für die Dauer von NT/k&sub1; s und die Anwendung einer Last von 100 g/cm² unter Verwendung eines Sandpapiers Nr. 600 und anschließend die Messung der Oberflächenrauhigkeit ein. Dieser Versuch wird für einen weiteren Toner-Träger 24 für die Dauer von NT/k&sub2; s mit einer Last von 70 g/cm² und einem Sandpapier Nr. 180 wiederholt. N bezeichnet hier die Anzahl der Druckbogen (Lebensdauer) eines Entwicklungsgeräts 20 und wird in diesem Ausführungsbeispiel mit 100 000 Blatt festgelegt; und T ist die durchschnittliche Zeit in Sekunden, über die der Toner-Träger 24 zum Drucken eines Blatts gedreht wird; k&sub1; und k&sub2; sind die Beschleunigungskoeffizienten, wobei k&sub1; gleich 1000 und k&sub2; gleich 2000 ist. Damit wird in diesem Ausführungsbeispiel NT/k&sub1; auf 16 min 36 s festgelegt, während NT/k&sub2; gleich 8 min 18 s ist. Das Ergebnis des zweiten Abriebbeständigkeitsversuches lag für beide Sandpapiertypen, Nr. 600 und 180, unter 10 um Rz (JIS B0601).
Dieser zweite Abriebbeständigkeitsversuch dient dazu sicherzustellen, daß eine Verschlechterung der Bildqualität dadurch verhindert wird, daß der Toner-Träger 24 über eine lange Nutzungsperiode verschließen ist. Mit anderen Worten, sofern die Oberflächenrauhigkeit des Toner-Trägers 24 unter 10 um Rz (JIS B0601) liegt, ist sichergestellt, daß die Bildqualität nicht durch einen verschlissenen Toner-Träger beeinträchtigt wird. Der Erfinder und seine Gruppe haben einen Druckversuch mit 100 000 Blatt unter Verwendung des oben genannten Toner-Trägers durchgeführt, dabei war der Toner-Träger frei von Beschädigungen oder Abrieb, so daß die Bildqualität unbeeinträchtigt blieb.
Die erste Entwicklungseinheit nach der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen 4 bis 6 beschriebenen Modi beschränkt, sie kann vielmehr bei einem Toner-Träger angewendet werden, der eine flexible Schicht 31c auf der elastischen Walzenschicht 31b oder eine Vielzahl solcher flexiblen Schichten auf einer Vielzahl solcher elastischen Walzenschichten hat. Ebensowenig ist sie auf Entwicklungsmittel des Kontakttyps beschränkt sie kann insbesondere angewendet werden bei einem Toner-Träger, dessen Oberfläche eine flexible Leiterschicht 31c ist, einen Toner-Träger, der außerdem auf seiner flexiblen Leiterschicht eine Widerstandsschicht hat, oder einen Toner-Träger 24, der eine leitende elastische Materialschicht 31b als Walzenkörper und auf deren Oberfläche wenigstens eine flexible Widerstandsschicht hat.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 7

Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Entwicklungsgerät, das mit einem Toner-Träger 24 arbeitet, der die Bedingungen erfüllt, daß der Widerstand unter 1 x 10&sup7; Ω cm² liegt, wenn er nach einem festgelegten Abriebbeständigkeitsversuch gemessen wird, und daß die Kompressionsverformung unter 20% liegt. Der erste Abriebbeständigkeitsversuch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie der beim Ausführungsbeispiel 6.
Das Ergebnis des ersten Abriebbeständigkeitsversuches lag mit beiden Sandpapiertypen, Nr. 600 und 180, unter 1 x 10&sup7; Ω cm². Ein Toner-Träger 24 wie dieser kann eine Verschlechterung der Bildqualität aufgrund von Schwankungen im Widerstand, die durch einen beschädigten Toner-Träger 24 verursacht werden, während der Nutzung der Entwicklungsgerät verhindern.
Auch der zweite Abriebbeständigkeitsversuch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der gleiche wie der beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Das Ergebnis lag mit beiden Sandpapiertypen, Nr. 600 und 180, unter 1 x 10&sup7; Ω cm². Ein Toner-Träger 24 wie dieser kann eine Verschlechterung der Bildqualität aufgrund von Schwankungen im Widerstand, die durch einen verschlissenen Toner-Träger 24 verursacht werden, während der Nutzung des Entwicklungsgeräts verhindern. Der Druckversuch mit 100 000 Blatt, der bei diesem Ausführungsbeispiel durchgeführt wurde, zeigte, daß der Widerstand innerhalb des Toleranzbereichs von unter 1 x 10&sup7; Ω cm² lag und keine Verschlechterung der Bildqualität auftrat. Der Widerstand wurde bei einem Potentialunterschied von 10 V gemessen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Modus dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sie kann vielmehr auch bei einem Entwicklungsgerät angewendet werden, das eine Entwicklerwalze hat, bei welcher der Widerstand auf deren Oberfläche die Bildqualität beeinflußt. In diesem Fall schwankt der Widerstandstoleranzbereich in Abhängigkeit von den entsprechenden Entwicklungsgeräten und Entwicklungsmitteln und sollte anhand der Wirkung bestimmt werden, die der Widerstand auf das Anfangsbild ausübt. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch bei einem Toner-Träger angewendet werden, dessen Oberfläche aus einer flexiblen Leiterschicht 31c gebildet wird, bei einem Toner-Träger, der außerdem eine Widerstandsschicht auf der Leiterschicht hat, oder bei einem Toner-Träger, der eine leitende elastische Walzenschicht 31b als Walzenkörper und wenigstens eine flexible Widerstandsschicht auf deren Oberfläche hat.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 8

Dieses Ausführungsbeispiel behandelt einen Fall, bei dem ein Toner- Träger 24 verwendet wird, dessen elastische Walzenschicht 31b (Körper der Entwicklerwalze), die eine Kompressionsverformung von unter 10% hat, und dessen flexible Oberflächenschicht 31c als integrale Einheit gebildet werden und eine Ablösefestigkeit von mehr als 20 g/mm aufweisen. Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird zuerst ein Verfahren zur Messung der Ablösefestigkeit beschrieben. Fig. 16 ist eine schematische Darstellung, die das Verfahren zur Messung der Ablösefestigkeit beschreibt, wobei die Zahlen 24 einen Toner-Träger, 31b eine elastische Walzenschicht, die den Walzenkörper bildet, und 31c eine flexible Oberflächenschicht, von der ein Teil abgelöst wird, bezeichnen. Der Toner-Träger 24 wird drehbar von einer Walze 31a getragen. Die Oberflächenschicht 31c wird in einer Breite W und in einer Richtung abgelöst, die das Ablösen der Oberflächenschicht bei der Drehung des Toner-Trägers 24 bewirkt. In diesem Fall wird ein Abschnitt mit einer Breite W auf der Oberflächenschicht 31c eingeschnitten (wie das in der Abbildung gezeigt wird), um auf diese Weise den Einfluß auf andere Teile zu verringern. Wenn es nicht leicht ist, die Oberflächenschicht 31c abzulösen, wird der abzulösende Teil mit einem weißen, gummierten Gewebeband oder SULION TAPE (hergestellt von der Kanbara Kogyo) verbunden und zusammen mit diesem Teil der Oberflächenschicht 31c abgelöst. Wenn die Oberflächenschicht 31c stark haftend ist, wird ARONALPHA (hergestellt von der Toa Synthetic Chemical) in den Zwischenraum, der zwischen der Oberflächenschicht 31c und dem SULION TAPE gebildet wird, gebracht und damit verbunden, um einen Teil der Oberflächenschicht abzulösen. Das SULION TAPE bewirkt die Ablösung eines Teils, dessen Ablösefestigkeit unter 20 g/mm liegt, und stellt damit ein Kriterium für die Beurteilung der Ablösefestigkeit dar. Wenn mit einem Band gearbeitet wird, ist es vorteilhaft, das Aufkleben des Bandes vor dem Schneiden auszuführen.
Da der Toner-Träger 24 drehbar getragen wird, wird die Oberflächenschicht 31c im wesentlichen in der Tangentialrichtung des Toner- Trägers 24 mit einer Breite von W (mm) abgelöst. Eine Kraft F (g), die zum Ablösen der Oberflächenschicht aufgewandt wird, wird durch Strecken des Teils der Oberflächenschicht im rechten Winkel zur Welle in der Tangentialrichtung des Toner-Trägers 24 bereitgestellt. Die Ablösegeschwindigkeit sollte etwa 1 mm/s betragen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Breite W mit 10 mm festgelegt. Unter Anwendung eines Lastwandlers wurde die Kraft F als eine Funktion der Zeit zum Strecken der Oberflächenschicht bei Normaltemperatur und -feuchtigkeit, vorzugsweise 20ºC und 50% relative Feuchtigkeit, mit einem Registriergerät aufgezeichnet. Da die Ablösegeschwindigkeit bekannt ist, kann das Verhältnis zwischen der abgelösten Länge und Position und der Kraft leicht ermittelt werden. Die Ablösefestigkeit (g/mm) ist die Ablösekraft je Länge F/W (g/mm), die sowohl aus der so ermittelten Kraft F (g) als auch aus der Breite W (mm) bestimmt wurde. Angesichts der Tatsache, daß die Kraft F, die im Registriergerät aufgezeichnet wurde, im allgemeinen wellenartig ist und daß es unter den Punkten, die während einer vollen Umdrehung des Toner- Trägers 24 gemessen wurden, welche gab, an denen in manchen Fällen ein Teil der Oberflächenschicht nicht abgelöst wurde, oder daß sich die Kraft F signifikant von der an anderen Teilen unterscheidet, wurde mit insgesamt 10 Punkten, einschließlich der fünf kleinsten und der fünf größten Punkte, Anfangs- und Endpunkt jeweils ausgenommen, gearbeitet. Ebenso wurden an verschiedenen Punkten durch Ablösen eines anderen Teils der Oberflächenschicht andere Werte ermittelt und der Durchschnitt bestimmt, um einen Durchschnittswert zu erhalten. Wenn bei einer vollen Umdrehung des Toner-Trägers 24 ein Punkt, an dem die Kraft F gering ist, bei einer vollen Umdrehung des Toner-Trägers 24 dicht bei einem Punkt an einer anderen Stelle des Toner-Trägers liegt, wurde mit der Kraft F, nicht mit dem Durchschnittswert der Meßwerte von zehn Punkten, gearbeitet. Wenn über der Länge ein Unterschied vorhanden war, wurde der Durchschnittswert der Kraft F an einem Punkt, an dem diese bei einer vollen Umdrehung des Toner-Trägers 24 am kleinsten war, verwendet. Bei diesem Auführungsbeispiel lag die Ablösefestigkeit über 20 g/mm. Vorteilhaft ist ein Wert über 40 g/mm, und ideal ist eine Oberflächenschicht, die nicht abgelöst werden kann.
Ein Toner-Träger 24, wie er in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, könnte eine Entwicklungseinheit ergeben, die in der Lage ist, entwickelte Bilder herzustellen, bei denen keine Verschlechterung der Bildqualität aufgrund der Ablösung der Oberflächenschicht während der Nutzung über einen langen Zeitraum auftritt. Das Verfahren zur Bildung der Oberflächenschicht 31c, das im Ausführungsbeispiel 5 beschrieben wurde, ist auf das vorliegende Ausführungsbeispiel anwendbar. Dieses Ausführungsbeispiel kann auch bei einem Toner-Träger angewendet werden, dessen Oberfläche aus einer flexiblen Leiterschicht 31c besteht, einem Toner-Träger, der außerdem eine Widerstandsschicht auf der Leiterschicht hat, oder einem Toner-Träger, der eine leitende elastische Walzenschicht 31b als Walzenkörper und auf dessen Oberfläche wenigstens eine flexible Widerstandsschicht hat.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 9

Dieses Ausführungsbeispiel behandelt den Fall, daß ein Toner-Träger 24 mit einer Kompressionsverformung von unter 20%, dessen Oberflächen- Widerstandsschicht 31c aus einem Material besteht, das wenigstens Urethan, fluorhaltiges Harz oder Silizium enthält, und dessen elastische Walzenschicht 31b, die als Walzenkörper dient, aus einem Material besteht, das wenigstens Urethan, Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR oder EPDM), NBR- Kautschuk oder Silizium enthält, verwendet wurde.
Dieser Toner-Träger kann bei jedem der Ausführungsbeispiele 4 bis 8 und dem Ausführungsbeispiel 10 (das noch zu beschreiben ist) eingesetzt werden. Die günstigste Anordnung ist die, bei der die Oberflächen- Widerstandsschicht 31c aus einem Urethanelastomer und die elastische Walzenschicht 31b aus Urethan, EPDM oder NBR-Kautschuk hergestellt werden. Wenn die Ablösefestigkeit des Urethanelastomers der Oberflächen- Widerstandsschicht 31c gegenüber der elastischen Walzenschicht 31b nicht ausreicht, wird empfohlen, die elastistsche Walzenschicht 31b einer Oberflächenbehandlung mit einem Grundiermittel zu unterziehen. Vorteilhaft ist auch eine Kombination aus einer fluorhaltigen Oberflächen- Widerstandsschicht 31c und einer elastischen Silizium-Walzenschicht 31b. In diesem Fall würde eine Oberflächenbehandlung der elastischen Walzenschicht 31b mit einem Grundiermittel empfohlen.
Empfehlenswert sind auch eine Kombination aus einer Silizium- Oberflächen-Widerstandsschicht 31c und einer elastischen Walzenschicht 31b aus Silizium oder Urethan und die gleiche Kombination unter zusätzlicher Einbeziehung einer fluorhaltigen Widerstandsschicht auf der Silizium- Oberflächen-Widerstandsschicht 31c. Mit diesen Kombinationen konnte eine angemessene Ablösefestigkeit gewährleistet werden. Die Ablösefestigkeit lag in allen Fällen über 40 g/mm.
Die Oberflächen-Widerstandsschicht 31c wird auf der Grundlage der Polarität der triboelektrischen Ladung ausgewählt. Wenn man eine positiv geladene Oberfläche erreichen will, werden vorzugsweise Urethan oder Silizium eingesetzt, während zum Erreichen einer negativ geladenen Oberfläche ein fluorhaltiges Material verwendet wird. Der Widerstand jeder der Schichten wird durch Mischen mit leitendem Kohlenstoff, Metallpulver oder Metallfasern abgestimmt. Im Zusammenhang mit der Oberflächenschicht müssen die Eigenschaften, die in den Ausführungsbeispielen 4 bis 8 behandelt wurden und die im Ausführungsbeispiel 10 behandelt werden, berücksichtigt werden, besonders bei der Auswahl von deren Stärke, die zu den kritischen Werten gehört.
Der Erfinder und seine Gruppe verwendeten: SPAREX DH-20Z313 von der Nippon Miractran als Oberflächenschicht 31c; ein Grundiermittel oder ELECTROPACK Z-279 (hergestellt von den Daitai Chemical Industries) und AE- 85 (hergestellt von Nippon Polyurethane) als Urethanelastomer; und Teflon- oder Latex als fluorhaltiges Material. Sie verwendeten: eine EPDM- Gummiwalze, die von der Daiwa Rubber hergestellt wurde, eine Urethan- Gummiwalze von den Bando Chemical Industries, eine NRB-Gummiwalze der Nippon Zeon (maschinell bearbeitet vom Minami Chemical Laboratory), einen LL-Gummi (Gummi schwamm auf Urethan-Basis) von Bridgestone, einen RUBICEL (Schwamm auf Urethan-Basis) von der Tokyo Polymer, eine Siliziumwalze der Toshiba Silicon (maschinell bearbeitet von der Showa Electric Wire and Cable), ENDUR (Urethan-Schwamm) von Inoue MTP als elastische Walzenschicht 31b und ähnliche. Die elastische Walzenschicht 31b, deren Widerstand auf einen niedrigeren Wert (unter 10&sup8; Ω cm²) abgestimmt werden kann, schließt ein: die EPDM-Gummiwalze von Daiwa Rubber; die Urethan-Gummiwalze der Bando Chemical Industries; RUBICEL von Tokyo Polymer; Silizium der Toshiba Silicon und Silizium der Tore Silicon.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 10

Dieses Ausführungsbeispiel behandelt den Fall, daß ein Toner-Träger 24 verwendet wird, dessen Reibungskoeffizient bei der Messung nach einer festgelegten Methode unter 0,6 liegt und dessen Kompressionsverformung weniger als 20% beträgt. Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 17 eine Methode zur Messung des Reibungskoeffizienten beschrieben.
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch das Verfahren zur Messung des Reibungskoeffizienten zeigt. Ein Blatt 37, wie es für Toshiba PPC spezifiziert ist, wird von einem doppeltbeschichteten Klebeband an einer Klemmplatte 36 gehalten. Das spezifizierte Blatt 37 wird zwischen die Klemmplatte 36 und den Toner-Träger 24 eingefügt, so daß auf den Toner-Träger 24 eine gleichmäßige Last w ausgeübt werden kann. Die Stärke t der Klemmplatte 36 beträgt 10 mm, und ihre Länge längs der Achse des Toner-Trägers 24 ist größer als die Länge des Toner-Trägers 24. Der Toner-Träger 24 ist so angeordnet, daß er gedreht werden kann, während er mit dem spezifizierten Papier 37 unter der Last w gerieben wird. Messungen werden bei normaler Temperatur und Feuchtigkeit oder vorzugsweise bei 20ºC und 50% relativer Feuchtigkeit und mit der Last w vorgenommen. Gemessen wird das maximale Anlaufdrehmoment, das für die Rotation des stationären Toner-Trägers 24 gebraucht wird, und berechnet wird die maximale Kraft tangential zu dem Teil, der mit dem spezifizierten Blatt 37 in Kontakt ist. Der maximale stationäre Reibungskoeffizient zwischen dem spezifizierten Blatt 37 und dem Toner-Träger 24 kann durch Division dieser Kraft durch die Gesamtlast (Last w plus Gewicht des Klemmplatte, soweit erforderlich), die an dem Teil angewendet wird, das mit dem spezifizierten Blatt 37 in Kontakt ist, ermittelt werden.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dieser Wert auf unter 0,6 abgestimmt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Antriebsdrehmoment des Toner-Trägers 24 im Entwicklungsgerät klein gehalten werden, wodurch der Antriebsmotor kleiner in der Ausführung und billiger sein kann. Dieses Ausführungsbeispiel erreichte ein reduziertes Drehmoment von unter 1 kg cm, einschließlich aller Antriebsdrehmomente der Antriebskomponenten im Entwicklungsgerät, wie dem Toner-Träger 24 und der Toner-Auftragwalze 24a. Der Reibungskoeffizient liegt vorzugsweise unter 0,5.
Wie oben ausgeführt wurde, stellt das erste Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung ein billiges Entwicklungsgerät dar, das selbst nach einer langen Periode der Nutzung oder des Stillstands Bilder von hoher Qualität erzeugen kann.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 11

Es wird nun ein zweites Entwicklungsgerät beschrieben, das ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
Der Grundaufbau des Entwicklungsgeräts ist derselbe wie der in Fig. 11 gezeigte. Der Toner-Träger 24 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel hat jedoch auf seiner Oberfläche eine flexible leitende Schicht 31c und im Inneren eine elastische Walzenschicht 31b. Der Widerstand der leitenden Oberflächenschicht 31c liegt unter 1 x 10&sup9; Ω cm², während die Härte des Toner-Trägers 24 unter 40º (JIS K6301, Typ A) und seine Kompressionsverdichtung unter 20% (JIS K6301) liegen. Verwendet wurde eine Toner-Auftragwalze 24a aus Urethanschaumstoff. Eine Platte aus Silikongummi, der vorteilhaft für die triboelektrische Aufladung ist, wird als Element 24b für die Regulierung der Stärke der Toner-Schicht verwendet und dient dazu, die Toner-Schicht zu regulieren, die am Toner-Träger 24 haftet, und den Toner-Teilchen durch triboelektrische Aufladung eine triboelektrische Ladung zu vermitteln. Aus den verschiedenen Abmessungen und Druckmethoden für das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht (Beschichtungsblatt), wie Andrücken des mittleren Teils einer flachen Platte oder Andrücken der Kante einer flachen Platte, wurden für dieses Ausführungsbeispiel eine flache Platte, deren Endteil zu einem kreisförmigen Bogen von 3 mm Durchmesser geformt wurde, und eine Methode zum Andrücken dieses kreisförmigen Bogenteils ausgewählt.
Bei einem Entwicklungsgerät, das mit einem solchen elastischen Toner- Träger 24 arbeitet, wird durch die Kompressionsverformung des Toner-Trägers 24 die Bildqualität beeinträchtigt. Zu den Teilen, die einer Kompressionsverformung ausgesetzt sind, gehören diejenigen, die dem Druck durch das reguliernde Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht ausgesetzt sind, diejenigen, die dem Druck durch den Bildträger des latenten elektrostatischen Bildes (der lichtempfindlichen Trommel) 26 ausgesetzt sind, diejenigen, die mit der Toner-Auftragwalze 24a in Kontakt sind, und diejenigen, die mit der Abstreifklinge 24c in Kontakt sind. Die Kompressionsverformung, die in den Teilen verursacht wird, die mit der Toner-Auftragwalze 24a und der Abstreifklinge 24c in Kontakt sind, ist im Zusammenhang mit der Verformung des Toner-Trägers 24 annähernd gleich Null.
Da der Teil, der durch den Bildträger 26 des latenten elektrostatischen Bildes gedrückt wird, tatsächlich um weniger als 0,1 mm verformt wurde, führte die Verwendung eines Toner-Trägers 24, dessen Kompressionsverformung unter 20% lag, nicht nur zu Kerben, d. h. Verzerrungen, die noch unter 0,02 mm lagen, sondern bewirkte auch, daß die Art und Weise der Einkerbung gemäßigt erfolgte. Im Ergebnis dessen kam es kaum zu einer Verschlechterung der Bildqualität. So lag die maximal zulässige Verzerrung an diesem Teil unter 0,05 mm. Da andererseits an dem Teil, der durch das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner- Schicht gedrückt wurde, in einem schmalen Druckbereich eine große Druckkraft wirksam wurde, verschlechterte sich in einigen Fällen die Bildqualität, wenn der Toner-Träger ungünstigen Umweltbedingungen bei der Lagerung und Nutzung ausgesetzt war. Es versteht sich von selbst, daß gemäßigte Umweltbedingungen wünschenswert sind.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht, welche die Anordnung des Hauptabschnitts eines Entwicklungsgeräts nach der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Entwicklungsgerät basiert auf der elektrofotografischen Einheit, deren Anordnung vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben wurde. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen gleiche Teile und Komponenten wie in Fig. 11.
Dieses Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut, daß die Druckkraft zwischen dem Toner-Träger 24 und dem regulierenden Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht verringert werden kann. Das heißt, ein Stopper 24e wird in eine Halterung 24f des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht eingefügt, um das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht in der Richtung anzuheben, in der dieses vom Toner-Träger 24 getrennt wird. Bei der Verwendung eines Entwicklungsgeräts, das ein solches spezielles Mittel zur Verringerung der Druckkraft des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht (den Stopper 24e) hat, wird diese Entwickungseinheit durch das Herausziehen des Stoppers 24e in der durch den Pfeil A gekennzeichneten Richtung in denselben Zustand versetzt, wie ihn das in Fig. 11 gezeigte Entwicklungsgerät aufweist. Bevor das Entwicklungsgerät in Betrieb genommen wird, muß der Toner 21a in den Toner- Behälter 21 gebracht werden. Da die Komponenten so angeordnet sind, daß sich der Deckel 21c des in Fig. 18 gezeigten Toner-Behälters 21 nicht öffnen läßt, bevor nicht der Stopper 24e entfernt wurde, trägt diese Anordnung dazu bei, vor dem Starten des Entwicklungsgerätes sicherzustellen, daß der Stopper 24e richtig herausgezogen wurde.
Der Deckel 21c kann um einen Zapfen 21d geschwenkt werden, so daß er zur Aufnahme des Toners geöffnet werden kann. Eine bekannte Toner-Patrone dient ebenfalls dazu, an das Herausziehen des Stoppers 24e zu erinneren. Der Endabschnitt des Stoppers 24e ist keilförmig, wie das in der Abbildung gezeigt wird, um auf diese Weise seine Einführung in die Halterung 24f des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht zu erleichtern. Um eine geringere Beeinträchtigung der Bildqualität zu erreichen, wird das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner- Schicht nach den vom Erfinder und seiner Gruppe durchgeführten Versuchen in einem solchen Maße angehoben, daß das Produkt aus der Verformung des Toner-Trägers 24, die durch das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht verursacht wird, und der Kompressionsverformung des Toner- Trägers 24 unter 0,02 mm liegt.
Da die Verformung und die Kompressionsverformung des Toner-Trägers 24 ohne den Stopper 24e 0,2 mm bzw, weniger als 20% betrugen, verursachte ein Anheben des Stoppers 24e um 0,1 mm mit eingesetztem Stopper 24e eine Verformung von 0,1 mm, wodurch das Produkt aus Verformung und Kompressionsverformung gleich 0,02 mm war. Außerdem wurde festgestellt, daß das Einsetzen des Stoppers 24e dazu beitrug, die tatsächliche Verzerrung im Vergleich zu der berechneten Verzerrung von 0,02 mm zu senken. Das ist darauf zurückzuführen, daß ohne Verwendung des Stoppers 24e jede Veränderung in der Umgebung dazu führte, daß die Elastizität des Toner- Trägers 24 schwankte und damit zu dessen Verformung beitrug.
Das Gummimaterial, das als Toner-Träger 24 verwendet wird, ist kein eigentlich elastischer Körper, sondern ein sogenannte viskoser Körper, und bei einem viskosen Körper dauert es eine gewisse Zeit, bis die Verformung nach der Anwendung einer Kraft bleibend wird. Daher kann die Verformung in einigen Fällen mit der Zeit, während der die Last einwirkt, zunehmen. Das heißt aber, daß die Verformung eines viskosen Körpers, die zeitabhängig ist, in Abhängigkeit von der Umgebung, in die der viskose Körper gebracht wird, reversibel ist. Auf diese Weise könnte eine annehmbare Bildqualität auch ohne Trennung des Toner-Trägers 24 vom regulierenden Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht erreicht werden. Beispielsweise kann das Entwicklungsgerät auch nach einer langen Stillstandszeit zufriedenstellende Bilder erzeugen, selbst wenn der Stopper 24e wieder in seine Position gebracht wird und Toner im Toner-Behälter vorhanden ist. Dieses Merkmal kann vorteilhaft auf die Herstellung von qualitativ hochwertigen Farbbildern mit einer Entwicklungseinheit, die Farb-Toner-Teilchen enthält, angewendet werden.
Die Mittel zur Verringerung der Druckkraft des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht sind nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sie können vielmehr auch so aufgebaut werden, daß ein Federauflageelement 24g, das die Feder 24d trägt, bewegt wird oder daß das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner- Schicht selbst direkt bewegt wird. Der Grund für die Verwendung der Halterung 24f in diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ihre größere Reibung mit dem Stopper 24e die Einführung des Stoppers 24e behindert. Da das regulierende Element 24b für die Stärke der Toner-Schicht in diesem Ausführungsbeispiel aus Silikongummi hergestellt wird, der einen hohen Reibungskoeffizienten hat, wurde das System der Bewegung der Halterung 24f gewählt. Der Stopper 24e sollte in eine andere Richtung als zum Toner- Behälter 21 hin herausgezogen werden, nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Arbeitsweise und der Konstruktion, sondern auch deshalb, weil die bekannte Toner-Patrone, wenn diese verwendet wird, den Raum über dem Toner-Behälter 21 einnimmt, wodurch eine Beeinträchtigung durch die Bewegung des Stoppers 21e verursacht würde.
Wie oben ausgeführt wurde, sind die Anordnung oder die Mittel zur Senkung der Druckkraft des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht nicht auf das obenstehende Ausführungsbeispiel beschränkt, und der Antriebsmechanismus kann entweder von Hand oder automatisch betätigt werden. Beispielsweise kann die der elektrofotografischen Vorrichtung innewohnende Antriebskraft in einer Kombination von Nocken, Verbindungsgliedern und Zahnrädern genutzt werden. Für die Einführung und das Herausziehen des Stoppers 24e kann eine elektromagnetische Kraft angewendet werden. Für den automatischen Betrieb ist es wünschenswert, daß der Stopper 24e und der Mechanismus zur Übertragung der Antriebskraft auf den Stopper 24e ausgelöst werden können. Vorzugsweise ist es erforderlich, den Stopper 24e mit Bohrungen oder Haken in dessen Endteil oder mit -förmigen Zahnrädern zu versehen.
Fig. 19 zeigt ein Beispiel, bei dem einige der Funktionen des Stoppers 24e einer Anordnung wie der in Fig. 18 gezeigten hinzugefügt sind. In diesem Fall kann die Druckkraft des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht verringert werden, bevor das Entwicklungsgerät in Betrieb genommen wird, und auf einen angemessenen Wert angehoben werden, wenn dieses in Betrieb genommen worden ist. Das heißt, wenn der Stopper 24e in der Richtung B eingefügt wird, befindet er sich an der Position der Halterung 24f und bewirkt dadurch, daß die Halterung 24f die durch die Feder 24d eingestellte Last aufnimmt. Der Teil des Stoppers, der über den Toner-Behälter 21 vorsteht, sollte so geformt sein, daß er keine wesentliche Rolle spielt.
In Fig. 19 trägt ein Positionierungselement 24h dazu bei, den Stopper 24e in angemessener Weise auf der linken Oberfläche der Stopper-Position 24e' zu positionieren. Die rechte Oberfläche der Stopper-Position 24e' ist so geformt, daß sie das glatte Herausziehen des Stoppers 24e ermöglicht. Der Stopper 24e dient auch als Anschlag für den Deckel 21c, womit er dazu dient, während der Benutzung ein Element zur Bildung des Deckels 21c (die bekannte Patrone) zu halten.
Beispiel 20 ist ein Beispiel für eine Anordnung, bei der das Element zur Senkung der Druckkraft nicht über das Entwicklungsgerät ausgelöst werden kann. Wie in der Abbildung gezeigt wird, ist der Stopper 24e mit einem Vorsprung 24e" zum Stoppen der Halterung 24f als dem Endteil des regulierenden Elementes 24b für die Stärke der Toner-Schicht versehen und wird in der Richtung A gezogen, um Toner zuzuführen, und in die Richtung B geschoben, wenn keine Nutzung erfolgt. Vor der Anwendung oder während des Stillstands befindet sich der Stopper 24e in der in der Abbildung gezeigten Stellung.
Fig. 21 zeigt ein Beispiel, bei dem die Druckkraft durch Steuerung des Profils der Halterung 24f verringert wird, d. h., ohne den Stopper 24e durch andere Elemente zu führen. Ein Element 38, das sich in den Richtungen A und B vor- und zurückbewegt, erleichtert die Anheft- und Freigabebewegung zwischen dem regulierenden Element 24b für die Stärke Toner-Schicht und dem Toner-Träger 24 durch die Federkraft der Halterung 24f. Damit ist diese Vorrichtung für die automatische Verringerung der Druckkraft geeignet.
Wie oben beschrieben wurde, wird in dem zweiten Entwicklungsgerät die Druckkraft des regulierenden Elementes 24 für die Stärke der Toner-Schicht zum Drücken auf die Oberfläche des Toner-Trägers 24, der ein elastischer Körper ist, während der Nutzung oder des Stillstands verringert. Im Ergebnis dessen ist es möglich, eine Verschlechterung der Bildqualität durch Kompressionsverformung des Toner-Trägers wirksam zu verhindern. Als vorteilhaft erweist sich auch, daß bei dieser Anordnung weniger strenge Umgebungsbedinungen, unter denen das Entwicklungsgerät zu installieren oder zu lagern ist, eingehalten werden müssen. Außerdem sind die zusätzlichen Mittel einfach und billig.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 12

Als nächstes wird ein drittes Entwicklungsgerät, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, beschrieben.
Die Grundoperationen des Entwicklungsgeräts nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden unten ausgeführt. In einem ersten Fall wird das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht, da es aus einem weichen, plattenartigen Hochpolymer hergestellt wurde, der Verformung auf so flexible Weise ausgesetzt, daß geringfügige Bearbeitungsungenauigkeiten, sofern sie vorhanden sind, entweder durch dieses selbst oder durch den Toner-Träger ausgeglichen werden können, wodurch eine Toner-Schicht von gleichmäßiger Stärke mit einer verhältnismäßig geringen Druckkraft erzeugt werden kann. Da das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht elastisch und plattenartig ist und an seinem Endteil angedrückt wird, ist es einer flexiblen Verformung ausgesetzt.
Bei diesem regulierenden Element für die Stärke der Toner-Schicht handelt es sich um ein Element des Typs, dessen Endteil angedrückt wird, wodurch die Stärke der Toner-Schicht mit einer geringeren Druckkraft als bei anderen Typen, bei denen der mittlere Teil angedrückt wird, reguliert werden kann. Folglich wird also nur eine geringe Kraft zum Antreiben des Toner-Trägers gebraucht und damit verhindert, daß der Toner bei langer Nutzung am regulierenden Element für die Stärke der Toner-Schicht haftet.
Da außerdem keine so starke Druckkonzentration auf einem kleinen Abschnitt erfolgt, wie das beim Andrücken eines spitzen Endteils der Fall ist, beeinträchtigen geringfügige Schwankungen bei solchen Bedingungen wie Druck und Installation nicht den Zustand der Toner-Schicht. Aus demselben Grund sind auch die Anforderungen an die Bearbeitungsgenauigkeit vergleichsweise moderat. Obwohl es bei der Methode des Andrückens eines flachen Endabschnitts manchmal vorkommt, daß eine ganz geringfügige Schwankung in den Bedingungen zu Unregelmäßigkeiten in der Stärke der Toner-Schicht führt, weil die Kante des flachen Endteils mit dem Toner- Träger in Kontakt kommt, gibt es bei der vorliegenden Erfindung keinerlei derartige Probleme.
Wenn das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht aus einer Kombination eines weichen, plattenartigen Hochpolymers und eines steifen Stützelementes, das in das Hochpolymer eingefügt wird, hergestellt wird, trägt dessen hohe Verformbarkeit dazu bei, eine ungleichmäßige Toner- Schicht auszugleichen. Da das steife Stützelement und das elastische Hochpolymer integral als Ganzes geformt werden können, z. B, durch Insert- Formpressen, erübrigt sich der anschließende Vorgang der Verbindung der beiden Elemente, wodurch der Gesamtfertigungs- und -montagevorgang vereinfacht werden kann.
Bei einem zweiten Beispiel wird neben dem regulierenden Element für die Stärke der Toner-Schicht am Toner-Träger noch ein flexibles, plattenartiges Toner-Zuführungselement angeordnet. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, als sie jederzeit eine Toner-Schicht mit einer bestimmten Stärke gewährleistet und der Oberfläche des Toner-Trägers selbst dann sofort Toner zugeführt wird, wenn der Toner durch das Entwickeln in großen Mengen verbraucht wird. Im Vergleich zur Methode nach dem bekannten technischen Stand, bei der dem Toner-Träger Toner durch Reiben des Toner- Trägers mit einer Toner-Auftragswalze, beispielsweise einer Schwammwalze, zugeführt wird, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Zufuhr von Toner, ohne das Toner-Zuführungselement anzutreiben, wodurch sich Größe und Kosten des Entwicklungsgerätes vorteilhaft verringern.
Das Prinzip, den Toner durch das plattenartige Toner- Zuführungselement zuzuführen, ist teilweise das gleiche wie das der Bildung einer Toner-Schicht durch das plattenartige regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht. Die Anordnung des plattenartigen Toner- Zuführungselements am Toner-Träger ist nichts anderes als die Bildung eines Raumes analog zu dem Keil, der zwischen dem mittleren Teil des plattenartigen regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht und dem Toner-Träger gebildet wird. Eine Menge des Toners, die in diesen Raum gelangt und dort verblieben ist, während sich der Toner-Träger bewegt, wird durch die Schubwirkung, die von der nachfolgend eintretenden Menge des Toners ausgeübt wird, kräftig auf die Oberfläche des Toner-Trägers gedrückt, so daß sie auf der Oberfläche des Toner-Trägers haften kann.
Da der Toner auf diese Weise direkt auf die Oberfläche des Toner- Trägers aufgebracht wird, ist es nicht wahrscheinlich, daß die Entwicklungsdichte verringert wird, selbst dann nicht, wenn große Mengen des Toners durch das Entwickeln eines vollkommen schwarzen Bildes verbraucht werden. Folglich kann eine zufriedenstellende, gleichmäßige Bilddichte gewährleistet werden. Vor allem bei der Regulierung der Stärke der Toner-Schicht am Endteil des plattenartigen Abschnitts, wie im ersten Fall, kann eine bessere Regulierung als durch die Methode des Andrückens des mittleren Teils erzielt werden; der keilförmige Raum ist jedoch nicht immer in angemessener Weise geformt, so daß eine Zufuhr des Toners in der Position des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht im allgemeinen dazu tendiert, unzulänglich zu sein. In diesem Fall gewährleistet die Verwendung des plattenartigen Toner-Zuführungselements die richtige Zufuhr des Toners, womit sich ein zusätzlicher Vorteil bei der sorgfältigen Regulierung der Stärke der Toner-Schicht an der Position des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht ergibt.
Wenn die Toner-Auftragwalze und das plattenartige Toner- Zuführungselement gleichzeitig eingesetzt werden, wird der Toner auf noch bessere Art und Weise zugeführt, was einen weiteren großen Vorteil bei der zufriedenstellenden Bildentwicklung ergibt.
Es werden spezielle Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Das dritte Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung hat einen Aufbau, der grundsätzlich dem in Fig. 10 gezeigten ähnlich ist. Das dritte Entwicklungsgerät umfaßt: einen Toner-Behälter 11 zur Aufnahme eines Einkomponenten-Toners 11a; eine Toner-Auftragwalze 14a zum Zuführen des Einkomponenten-Toners 11a zu einem Toner-Träger (Entwicklungswalze) 14; ein regulierendes Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht zur Bildung einer gleichmäßigen Toner-Schicht auf dem Toner-Träger 14 durch Regulierung der Menge des zugeführten Toners; einen Bildträger für das latente elektrostatische Bild (eine lichtempfindliche Trommel) 16, der dem Toner- Träger 14 gegenüberliegt, welcher sich dreht, während er die Toner-Schicht trägt, und der ein latentes elektrostatisches Bild, das auf seiner Oberfläche gebildet und getragen wird, sichtbar macht; eine Abstreichklinge 14c zum Rückführen des nach dem Entwickeln verbliebenen Toners in den Toner-Behälter 11; ein Rührelement 11b zum Rühren des Toners 11a im Toner- Behälter 11; eine Feder 14d zum Andrücken des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht mit einer festgelegten Last auf den Toner- Träger 14; ein Ladeelement 15, um der lichtempfindlichen Trommel, die als Bildträger 16 für das latente elektrostatische Bild dient, eine festgelegte Menge einer elektrostatischen Ladung zu vermitteln; ein Belichtungselement 17 zur Bildung eines festgelegten latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche des Bildträgers 16 für das latente elektrostatische Bild; eine Übertragungsvorrichtung 18 zur Übertragung eines Bildes, das durch Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche des Bildträgers 16 für das latente elektrostatische Bild sichtbar gemacht wurde, auf eine Unterlage wie Papier; eine Gleichstromquelle 12 zur Zufuhr einer festgelegten Strommenge über einen Schutzwiderstand 13 und ähnliches zum Toner-Träger 14 und zur Toner-Auftragwalze 14a.
Es gibt verschiedene Methoden zur Entwicklung eines latenten elektrostatischen Bildes: durch Streuausbreitung von Toner-Teilchen mittels eines elektrischen Entwicklungsfeldes bei gleichzeitiger Aufhebung des Kontaktes der Oberfläche eines latenten Bildes mit der des Toner-Trägers 14; durch Drehen oder Schieben des Toner-Trägers bei gleichzeitiger Kontaktherstellung zwischen den beiden Elementen oder durch Herstellung entweder eines elektrischen Gleich- oder Wechsel stromfel des zwischen den beiden Elementen. Anwendbar ist jedes der oben beschriebenen Verfahren, in diesem Ausführungsbeispiel aber wird ein Entwicklungsverfahren beschrieben, bei dem die Oberfläche des latenten Bildes und die des Toner-Trägers miteinander in Kontakt gebracht werden.
Das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht wird aus einem plattenartigen hochpolymeren Kautschuk mit einer Härte von 30º bis 100º hergestellt, dessen Endteil zu einer zylindrischen oder gebogenen Oberfläche (zylindrischen bis gebogenen Oberfläche) geformt wird. Die Spitze stößt durch eine Druckkraft der Feder 14d gegen die Oberfläche des Toner-Trägers 14. Wenn man für die Spitze des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht ein kreisförmiges oder gebogenes Profil wählt, hat das, wie oben ausgeführt wurde, eine Wirkung, die zwischen der Wirkung des Anpressens des mittleren Teils und der des Anpressens einer scharfen Kante liegt, wodurch es nicht nur möglich wird, im gewünschten Maße eine dünne Schicht des Toners mit einer verhältnismäßig geringen Druckkraft zu bilden, sondern auch die Toner-Teilchen entsprechend triboelektrisch aufzuladen. Der Krümmungsradius der zylindrischen Oberfläche oder der gebogenen Oberfläche an der Spitze beträgt 0,1 bis 20 mm oder vorzugsweise 0,5 bis 10 mm und bringt zufriedenstellende Ergebnisse. Wenn er kleiner als 0,1 mm ist, treten bis zu einem gewissen Maße die Mängel in Verbindung mit dem Anpressen der scharfen Kante auf, während es zu den Problemen in Verbindung mit dem Anpressen des mittleren Teiles kommt, wenn dieser Radius mehr als 20 mm beträgt.
Die Oberflächenrauhigkeit ist relevant für die Gleichmäßigkeit der Toner-Schicht. Die Untersuchung des Verhältnisses zwischen der Oberflächenrauhigkeit und der Bildkonsistenz auf der Grundlage des Japanischen Industriestandards B0601, Rz (durchschnittliche 10-Punkt- Rauhigkeit) und Rmax (maximale Höhe), zeigte, daß man eine annehmbare Toner-Schicht, die im wesentlichen frei von Ungleichmäßigkeiten in der Stärke war, dann erhielt, wenn die Oberflächenrauhigkeit des Teils der zylindrischen Oberfläche oder der Stirnfläche der Spitze des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht, die gegen den Toner-Träger 14 stoßen, wenigstens unter 10 um Rz und unter 30 um Rmax, vorzugsweise unter 5 um bei Rz und unter 10 um bei Rmax, lagen. Bei Werten über 10 um Rz und 30 um Rmax wies die Toner-Schicht eine distinktive Ungleichmäßgikeit der Stärke auf, was zu Ungleichmäßigkeiten in der Dichte in Form von Streifen auf dem Bild führte.
Die Flexibilität des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht hat große Bedeutung für die Bildung einer gleichmäßigen Toner-Schicht. Es war schwierig, eine gleichmäßige Toner-Schicht mit einem Kautschuk herzustellen, dessen Härte bei der Messung mit einem Kautschuk- Härtemesser, Typ A, nach JIS 6301, über 100º lag. Das ist darauf zurückzuführen, daß es eine Obergrenze für die Genauigkeit bei der Bearbeitung des Toner-Trägers 14 und des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht gibt, und um diese unvermeidlichen Ungenauigkeiten auszugleichen, ist es erforderlich, das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht mit einem starken Druck auf den Toner-Träger 14 zu drücken. Andererseits führt eine Härte des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht, die unter 30º liegt, dazu, daß dieses entweder den Toner-Träger 14 kontaktiert oder daß seine Spitze überdreht oder durch den Druck von der Toner-Masse verformt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit größer ist, daß die Toner-Schicht ungleichmäßig wird. Bei einem Härtebereich von 30º bis 100º, vorzugsweise von 50º bis 85º, kann eine Toner-Schicht von gleichmäßiger Stärke aufrechterhalten werden, wobei die Tatsache vorteilhaft genutzt wird, daß das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht einer angemessenen Verformung ausgesetzt ist. Es gibt optimale Werte für die Stärke des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht und dessen freier Länge als elastischer Platte, um solche Probleme wie Verformung und ähnliche auszuschalten. Die bevorzugte Stärke liegt zwischen 0,5 und 15 mm, während die freie Länge oder der Abstand zwischen dem Endteil des Stützkörpers für das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht und dessen freiem Ende vorzugsweise größer als dessen Stärke ist. Bei einer Stärke unter 0,5 mm ist ein genaues Formpressen der Platte nicht möglich, während bei einer Stärke von mehr als 15 mm die Größe des Elementes zunimmt, da es notwendig ist, mit einem langen freien Ende zu arbeiten, um die angemessene Flexibilität zu erreichen, die für ein regulierendes Element für die Stärke der Toner-Schicht erforderlich ist.
Obwohl in Fig. 10 gezeigt wird, daß die Spitze des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht zu einer zylindrischen Fläche geformt wird, sind auch andere Profile vorstellbar, wie das im Schnitt in Fig. 22 bis 25 gezeigt wird. Bei den in Fig. 22 bis 25 gezeigten Profilen wird ein Raum A gebildet, der eine ziemlich große Menge des Toners zwischen der oberen Seite auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14 und dem regulierenden Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht aufnehmen kann, woraus sich der Vorteil ergibt, daß der Toner sofort zugeführt werden kann, wenn der Toner in großen Mengen verbraucht wird, was ein ähnlicher Vorteil wie der ist, der durch das Anpressen des mittleren Teils des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht erzielt wird. Bei den Profilen von Fig. 23 und Fig. 24 ist der Raum A kleiner, wodurch eine dünne Schicht des Toners gebildet werden kann, wie das bei einer verhältnismäßig kleineren Druckkraft wünschenswert ist.
Diese Profile bieten außerdem den Vorteil, Fremdstoffe und eine Toner-Masse, die unter Druck infiltrieren, auszuschalten, wodurch es möglich ist, konsistent eine gleichmäßige, dünne Schicht des Toners zu bilden. Die Position des regulienden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht, an der dieses gegen den Toner-Träger 14 stößt, kann selektiv bestimmt werden, wie das in Fig. 26 im Schnitt gezeigt wird. In der Regel wird die Spitze des regulienden Elementes 14b für die Stärke der Toner- Schicht so angeordnet, daß sie zur Mittelachse des Toner-Trägers 14 hin ausgerichtet ist, wie das unter 14bl in Fig. 26 gezeigt wird. Seine Anordnung bei 14b2, d. h., oberhalb des Toner-Trägers 14, trägt im verstärkten Maße dazu bei, Fremdstoffe auszuschalten, während die Position bei 14b3, d. h., unterhalb des Toner-Trägers 14, dazu dient, die Funktion der Zufuhr des Toners zu verbessern.
Für den Fall, daß das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht so konstruiert ist, daß es durch ein Führungselement senkrecht bewegt und durch die Feder 14d angepreßt wird, wird empfohlen, das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht in der Position 14b2 anzuordnen, in der sowohl die Richtung der Lastanwendung durch den Toner-Träger 14 als auch die Bewegungsrichtung des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht beinahe übereinstimmen. Aber auch bei der Wahl der Positionen 14b1 und 14b3 kann derselbe Vorteil wie bei der Anordnung in der Position 14b2 in Fig. 26 erreicht werden, nicht nur durch die Bereitstellung eines Stützelementes 39a für das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht, das beweglich von einer Führung 39b in einer gegenüber der des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht verschiedenen Richtung getragen wird, sondern auch durch Anpressen des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner- Schicht auf den Toner-Träger 14, wie das im Schnitt in Fig. 27 gezeigt wird.
Wie im Schnitt in Fig. 28 gezeigt wird, schwankt die zu erzielende Wirkung auch in Abhängigkeit von der Richtung des Anstoßens des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht, vorwärts oder rückwärts im Verhältnis zur Umdrehungsrichtung des Toner-Trägers 14. Ein Anstoßen in der Vorwärtsrichtung, wie das durch Teil (a) von Fig. 28 gezeigt wird, ergibt eine zufriedenstellende Toner-Zufuhrfunktion, während ein Anstoßen in der rückwärtigen Richtung, wie das durch Teil (b) von Fig. 28 gezeigt wird, dazu bei trägt, Fremdstoffe auszuschließen.
Es gibt zwei Verfahren zur Herstellung des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht: die Formung der Spitze zu einer gebogenen Oberfläche durch Schneiden oder durch Formpressen. Durch Schneiden entsteht eine sehr genaue gebogene Oberfläche. Das Formpressen dagegen ist für die Massenproduktion geeignet und praktikabel. Um ein regulierenden Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht von einer Form, wie sie in Fig. 10 gezeigt wird, durch Formpressen herzustellen, werden in der Regel Formen 40a und 40b, wie sie im Schnitt im Teil (a) von Fig. 29 gezeigt werden, verwendet. Um das Auftreten von Graten über der Spitzenoberfläche des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner- Schicht zu vermeiden, muß die Form in diesem Fall in der Nähe des flachen Abschnitts der Seite oder des ansteigenden Abschnitts der gebogenen Oberfläche (Position 40c im Teil (a) von Fig. 29) in zwei Abschnitte unterteilt werden. Folglich wird die gebogene Oberfläche der Spitze durch einen ersten Abschnitt 40a der Form umschlossen, wodurch die Tendenz besteht, daß sich dort während des Formpressens Gasblasen absetzen und oft eine defekte gebogene Oberfläche gebildet wird.
Das Teilen einer Form an einem flachen oder einem gebogenen Abschnitt führt generell zur Bildung eines Grates an dieser Stelle, wodurch bei der anschließenden Bearbeitung eine komplizierte Entgratung vorgenommen werden muß. Wenn dagegen die Spitze des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht in einer Kombination von gebogener Oberfläche und scharfer Kante gebildet wird, wie das in Fig. 22 oder Fig. 24 gezeigt wird, wobei die gebogene Oberfläche auf den Toner-Träger 14 gedrückt wird, kann die Form so unterteilt werden, wie das im Teil (b) von Fig. 29 im Schnitt gezeigt wird. Bei den so ausgeführten Formen 41a und 41b wird nicht nur die Ablagerung von Gasblasen am gebogenen Abschnitt verringert, sondern entfällt auch der Entgratungsvorgang nach dem Formpressen, da faktisch eine Wirkung des "Abbeißens des Grates" auftritt. Diese Formen tragen dazu bei, sowohl die Mängel als auch die Kosten beim Verfahren der Massenproduktion signifikant zu verringern.
Bei dem Entwicklungsgerät in diesem Ausführungsbeispiel wird das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht, das eine Härte zwischen 30º und 100º aufweist, gleichmäßig auf den Toner-Träger 14 gedrückt und wird daher vorzugsweise exakt von einem steifen Körper getragen. Um die Druckkraft gleichmäßig über die Länge des regulierden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht zu verteilen, ist es nicht angezeigt, das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht direkt mit der Feder 14d anzupressen, wie das im Schnitt im Teil (a) von Fig. 30 gezeigt wird. Es ist vielmehr wünschenswert, daß das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht von einem steifen Auflageelement 42 getragen wird, wie das im Schnitt in den Teilen (b) und (c) von Fig. 30 gezeigt wird. Das Auflageelement 42 muß jedoch nicht notwendigerweise aus einem steifen Körper bestehen, sondern kann auch aus einem harten elastischen Körper, beispielsweise einer Phosphorbronzeplatte oder einer Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Stärke von über 0,1 mm, hergestellt werden und das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht tragen, wie das im Teil (d) von Fig. 30 im Schnitt gezeigt wird.
Nach dem Formpressen muß das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht bei diesen Beispielen einem Verfahren entweder des Verklebens mit dem (Teile (b) und (d)) oder des Einfügens (Teil (c)) in das Auflageelement 42 oder die elastische Platte 43 unterzogen werden. Beim Verkleben des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht ist eine feste Haftung notwendig, wodurch die Auswahl der Komponenten und Klebemittel begrenzt ist. Beim Einfügen des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht in das steife -förmige Auflageelement 42, wie das im Teil (c) gezeigt wird, muß der steife Auflagekörper mit einer Nut versehen werden, deren Öffnung geringfügig kleiner als die Stärke des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht ist, um das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht fest aufnehmen zu können. Das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht wird beim Einfügen in den Auflagekörper verformt, und diese Verformung war in einigen Fällen für eine ungleichmäßige Stärke der Toner-Schicht verantwortlich.
Andererseits können, wie das in der Perspektive in Fig. 31 gezeigt wird, mit dem sogenannten Insert-Formpressen, bei dem ein Auflageelement 42 zum Zeitpunkt des Formpressens mit dem regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht versehen wird, alle oben genannten Probleme ausgeschaltet werden. Das Auflageelement 42 besteht vorzugsweise aus einer Metallplatte von 0,1 bis 3 mm Stärke. Der Abschnitt zwischen der Spitze des Auflageelementes 42 und der des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht oder die freie Länge des regulierenden Elementes für die Stärke der Toner-Schicht beträgt 1 bis 10 mm oder hat vorzugsweise einen Wert, der gleich der oder größer als die Stärke des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht ist, um dessen Elastizität bestens zu nutzen und eine gleichmäßigere Toner-Schicht zu bilden.
Das regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht dient nicht nur dazu, die Stärke der Toner-Schicht zu regulieren, sondern hat auch die Funktion, die Toner-Teilchen mit einer festgelegten Polarität triboelektrisch aufzuladen. Damit muß das Material aus der allgemein bekannten triboelektrischen Reihe ausgewählt werden, so daß die Ladung eine zur Polarität der geladenen Toner-Teilchen entgegengesetzte Polarität aufweist. Um die Toner-Teilchen negativ zu laden, werden solche Stoffe wie Silikonkautschuk, Formalinharz, PMMA, Polyamid, Melaminharz, Polyurethangummi, Polyurethanschaumstoff oder ähnliche eingesetzt. Um diese positiv zu laden, werden vorzugsweise solche Stoffe wie fluorhaltiges Harz, Polyethylen, Acrylonitril, Naturkautschuk, Epoxidharz, Nitrilkautschuk oder ähnliche eingesetzt. Eine entgegengesetzte Polarität kann auch erreicht werden, wenn den oben genannten Stoffen ein Farbstoff oder ähnliches zugesetzt wird.
Das Material des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht muß der Forderung gerecht werden, daß die Toner-Teilchen während einer langen Nutzungsdauer nicht auf dem regulierenden Element für die Stärke der Toner-Schicht fest werden. Sobald der Toner fest wird, behindert er nicht nur die Bildung einer gleichmäßigen Toner-Schicht, sondern bewirkt er auch eine unangemessene Ladung des Toners.
Aus detaillierten Versuchen, die der Erfinder und seine Gruppe durchgeführt haben, ging hervor, daß sich von den oben beschriebenen Stoffen am besten ein Material eignete, das vorwiegend entweder aus Silikongummi oder aus Polyurethankautschuk bestand. Besonders bei Silikongummi war aufgrund seiner Trennfähigkeit auch bei der Verwendung über eine extrem lange Zeitspanne (einen Druckzyklus von 100 000 Blatt) kein Festwerden der Toner-Teilchen festzustellen. Es ist jedoch günstig, wenn der Silikongummi keinen oder nur sehr wenig migrierten Weichmacher, Vulkanisiermittel oder Antioxydationsmittel enthält. Es ist wichtig, ein Material so auszuwählen, daß das Toner-Material, der Toner-Träger 14, der als Bildträger 16 für das latente elektrostatische Bild dienende lichtempfindliche Körper und ähnliche Teile nicht durch die Ablagerung von Einschlüssen, die als Ausblutung oder Ausblühung bezeichnet werden, verunreinigt werden.
Bevor der Silikongummi eingesetzt wird, muß seine Abriebbeständigkeit überprüft werden. Im allgemeinen hat Silikongummi eine schlechtere Abriebbeständigkeit als andere Gummis, so daß ein durch einen Füllstoff zur Verbesserung der Abriebbeständigkeit ergänzter Gummi verwendet werden sollte. Aus den Ergebnissen der Versuche, die vom Erfinder und seiner Gruppe durchgeführt wurden, geht hervor, daß jede Zunahme der Kontaktfläche zwischen dem Regulierelement und der Entwicklungswalze, die mehr als das Fünffache der ursprünglichen Kontaktfläche betrug, den Zustand der Toner- Schicht, vor allem die Stärke der Toner-Schicht, ungünstig beeinflußte.
Beim Formpressen und maschinellen Bearbeiten des elastischen regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht ist ein Problem zu beachten, daß man als "Schwindungslunker" bezeichnet. Unter "Schwindungslunker" versteht man hier, daß die Länge l, die in Fig. 31 gezeigt wird, zwischen den beiden Enden in der Längsrichtung und an der Mitte unterschiedlich ist. Nachdem aus Silikongummi ein regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht mit den Abmessungen l = 10 mm, t = 3 mm und Länge = 200 mm hergestellt worden war, wurde dessen Bearbeitungsgenauigkeit überprüft. In dem Bereich 15 mm von beiden Enden in der Längsrichtung traten "Schwindungslunker" auf, was 10 < l ≤ 11 mm ergab. Der "Schwindungslunker" tritt auf, wenn ein Formpreßling aus der Form genommen wird, und es ist schwierig, diesen vollkommen auszuschalten. Durch das Verfahren, zuerst ein regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht mit einer Länge von 250 mm herzustellen und dann an den Enden jeweils 25 mm abzuschneiden, konnte erfolgreich eine sehr annehmbare Genauigkeit erzielt werden. Durch den Vorgang des Abschneidens wurde die vorherige Genauigkeit von 9,95 ≤ l ≤ 10,90 auf 9,95 ≤ l ≤ 10,05 verbessert. Es wird empfohlen, daß die Länge der abgeschnittenen Enden zusammen mehr als 5% der Gesamtlänge beträgt.
Das in der beschriebenen Weise hergestellte regulierende Element für die Stärke der Toner-Schicht ermöglicht die Herstellung einer dünnen Toner- Schicht, die über eine sehr lange Zeitspanne ihre Gleichmäßigkeit bewahrt, auf der Oberfläche des Toner-Trägers 14.
Obwohl dieses regulierende Element 14b für die Stärke der Toner- Schicht aufgrund seines Merkmals, über lange Zeit eine gleichmäßige Stärke der Toner-Schicht zu bewahren, im allgemeinen Bilder von hoher Auflösung gewährleistet, ist noch ein weiterer Punkt zu beachten. Es handelt sich dabei um die Forderung, den Toner 11a schnell zuzuführen und sofort eine Toner-Schicht mit einer festgelegten Stärke zu bilden, wenn der Toner in großen Mengen verbraucht wird, beispielsweise durch das Entwickeln eines vollkommen zusammenhängenden Bildes. Dieses Problem steht immer bei einem Entwicklungssystem, das auf einer dünnen Toner-Schicht basiert. Es wird von entscheidender Bedeutung bei einem System, das mit einem nichtmagnetischen Einkomponenten-Toner 11a arbeitet, da nicht die Möglichkeit gegeben ist, den Toner durch Elektromagnetismus zuzuführen.
Wie in Fig. 10 gezeigt wird, ist ein Verfahren zur Verbesserung der Toner-Übertragbarkeit auf den Toner-Träger 14 durch Reiben der aus einem Schwamm oder Gummi hergestellten elastischen Toner-Auftrag-Walze 14a mit dem Toner-Träger 14 bekannt. Ebenso bekannt ist ein Verfahren, bei dem eine leitende Toner-Auftragwalze 14a verwendet und an diese eine Spannung angelegt wird, um aus diese Weise den Toner in dem erzeugten elektrischen Feld zuzuführen. Dieses letztgenannte Verfahren hat jedoch folgende Nachteile. Die Toner-Übertragbarkeit ist nicht immer angemessen. Es benötigt aufgrund des Unterschiedes in der Oberflächengeschwindigkeit zwischen dem Toner-Träger 14 und der Toner-Auftragwalze 14a eine große Antriebskraft. Es ist nicht geeignet für die Verringerung der Gesamtgröße der Einheit, da die Toner-Auftragwalze 14a einen großen Raum des Entwicklungsgerätes einnimmt. Damit trägt es auch nicht zur Kostensenkung bei.
Als einfach konstruiertes Mittel, das die richtige Übertragung des Toners gewährleisten kann, haben der Erfinder und seine Gruppe die Anordnung eines plattenartigen Toner-Zuführungselementes 14f vorgeschlagen, dessen Hauptabschnitt schematisch in Fig. 32 gezeigt wird, und dessen Praktizierbarkeit nachgewiesen. Die Zufuhr des Toners kann auf der Grundlage der beiden folgenden Prinzipien verbessert werden.
I. Der Toner 11a wird in einen Raum A' gedrückt, der durch das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f, das regulierende Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht und den Toner-Träger 14 gebildet wird, und da sich der Innendruck im Raum A' durch den Druck des nachfolgend eintretenden Toners erhöht, kann der Toner selbst dann leicht auf den Toner-Träger 14 aufgebracht werden, wenn er in großen Mengen verbraucht wird.
II. Bei einem keilförmigen Raum B', der durch das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f und die Toner-Auftragwalze 14a gebildet wird, wird der Innendruck auf die gleiche Weise wie im Fall I erhöht, und der Toner wird auf gleiche Weise auf den Toner-Träger 14 gedrückt, so daß der Toner prompt zugeführt werden kann.
Um die oben genannten Vorteile von I und II gleichzeitig erzielen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f aus einem elastischen Körper oder einem flexiblen Element hergestellt und sein Mittelteil leicht auf den Toner-Träger 14 gedrückt wird. Als Material für das plattenartige Toner-Zuführungsmittel 14f können eine elastische Platte, die aus den oben beschriebenen Gummis (mit einer Stärke von etwa 0,5 bis 3 mm) hergestellt wurde, oder eine Harzplatte (mit einer Stärke von etwa 20 um bis 1 mm) verwendet werden, oder es können vorzugsweise ein Silikongummi, ein Polyurethankautschuk, ein PET-Film oder ähnliches eingesetzt werden.
Außerdem ist es wünschenswert, daß das plattenartige Toner- Zuführungselement 14f vom Toner-Träger 14 dem Innendruck entsprechend, der während der Umdrehung des Toner-Trägers 14 innerhalb des Raumes A' durch Hineinschieben von großen Mengen des Toners in den Raum A' erzeugt wird, trennbar ist, so daß es aufgrund des Innendrucks nicht möglich ist, daß überschüssiger Toner unter dem Druck des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht hindurchtritt. Das kann damit erklärt werden, daß bei dieser Anordnung, bei der das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f vom Toner-Träger 14 freigegeben wird, wenn der Innendruck auf einen festgelegten Wert angestiegen ist (Punktlinie in Fig. 32), nicht die Wahrscheinlichkeit besteht, daß der Innendruck einen festgelegten Wert übersteigt und folglich, daß die Toner-Schicht übermäßig stark wird. Wenn der Raum A' durch das Toner-Zuführungselement 14f, das durch den Toner- Träger 14 freigegeben wurde, geöffnet wird, kann ein Teil des Toners innerhalb des Raumes A' möglicherweise durch den Leerraum, der zwischen den beiden Elementen gebildet wird, zurück in den Toner-Behälter 11 gelangen, wodurch sichergestellt wird, daß ein möglicher Druckanstieg innerhalb des Raumes in angemessener Weise gesteuert werden kann.
Wenn ein elastisches oder flexibles regulierendes Element 14b für die Stärke der Toner-Schicht wie das oben beschriebene verwendet wird, kann der genannte Vorgang des Anhaftens und Freigebens in Übereinstimmung mit der Steifigkeit der Platte automatisch ausgeführt werden, wodurch der Toner mit einer einfacheren Anordnung zugeführt werden kann. Fig. 33 zeigt im Schnitt eine Anordnung, welche dieselbe Funktion wie oben mit einer steifen Platte ausführen kann. Die steife Platte 14f' wird nicht nur schwenkbar von einem Gelenk 14g getragen, sondern durch die Feder 14h auch auf den Toner-Träger 14 gedrückt, so daß der Innendruck sehr streng gesteuert werden kann.
Da das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f oder 14f' dafür vorgesehen ist, den Toner zuzuführen, braucht es nicht dem Zweck der Regulierung der Stärke der Toner-Schicht zu dienen. Genauer formuliert, wenn das Toner-Zuführungselement 14f oder 14f' eine Toner-Schicht von einer geringeren als der gewünschten Stärke bildet, dann erfüllt sie ihren Zweck nicht. Es ist daher wichtig, den Druck des regulierenden Elementes 14b für die Stärke der Toner-Schicht P1 [g/cm²] bzw. den Druck des plattenartigen Toner-Zuführungselementes 14f (oder 14f') P2 [g/cm²] auf den Toner-Träger 14 so abzustimmen, daß P1 > P2.
In Fig. 34 und 35 werden im Schnitt Modifikationen des oben genannten Toner-Zuführungselementes 14f gezeigt. Bei der in Fig. 34 gezeigten Modifikation liegt der Schwerpunkt auf der Anordnung eines geschlossenen Raumes A'. Das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f besteht aus einer steifen Platte. Bei der Modifikation in Fig. 35 wird der Versuch unternommen, den oben genannten Vorteil I zu erzielen. In diesem Fall wird kein geschlossener Raum A' gebildet, sondern trägt ein keilförmiger Raum B' dazu bei, die Zufuhr des Toners zu unterstützen. Natürlich ergibt eine Kombination des plattenartigen Toner-Zuführungselementes 14f (oder 14f'), das in Fig. 32 bis 35 gezeigt wird, und der in Fig. 10 gezeigten Toner- Auftragwalze 14a herausragende Vorteile bei der Verbesserung der Toner- Übertragbarkeit.
Eine übermäßige elektrische Ladung des Toners kann dadurch verhindert werden, daß man das plattenartige Toner-Zuführungselement 14f leitend macht. Die Zufuhr des Toners zum Toner-Träger 14 kann außerdem durch ein elektrisches Feld gefördert werden, das durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung oder einer Spannung, in der sich Gleich- und Wechselspannungen überlagern, erzeugt wird. Wenn die Toner-Teilchen negativ geladen sind, sollte das Potential des Toner-Zuführungselementes 14f im Verhältnis zum Toner-Träger 14 auf einen negativen Wert abgestimmt werden. Wird ein elektrisches Wechselstromfeld durch ein elektrisches Gleichstromfeld überlagert, kann eine Shuttle-Wirkung der Toner-Teilchen zwischen dem Toner-Zuführungselement und dem Toner-Träger herbeigeführt und damit sichergestellt werden, daß der Toner in angemessener Weise zum Toner- Träger gebracht wird. Wenn die Oberfläche des Toner-Trägers 14 leitend ist, ist es wünschenswert, daß die Oberfläche des plattenartigen Toner- Zuführungselements 14f, die dem Toner-Träger 14 gegenüberliegt, entweder eine Schicht mit einem hohen Widerstand oder eine isolierende Schicht und die gegenüberliegende Seite eine leitende Schicht haben. Die oben genannte Spannung sollte an dieser leitenden Schicht angelegt werden.
Als Toner-Auftragwalze 14a von Fig. 10 werden vorzugsweise eine Polyurethanschaum-Walze, die mit leitendem Kohlenstoff imprägniert wurde, um eine Leitfähigkeit unter 10&sup8; Ωcm aufzuweisen, und ein leitender Schaumstoff, der vor der Schaumbildung durch Dispersion von leitendem Kohlenstoff in einer Polyurethanlösung hergestellt wurde, eingesetzt. Die Herbeiführung der Leitfähigkeit der Toner-Auftragwalze 14a ist bei der Verhinderung einer übermäßigen Aufladung der Toner-Teilchen ebenso wichtig wie die Herbeiführung der Leitfähigkeit des Toner-Zuführungselementes 14f.
Wie auf den vorstehenden Seiten beschrieben wurde, ist das dritte Entwicklungsgerät nach der vorliegenden Erfindung in der Lage, eine konstant gleichmäßige dünne Schicht eines Einkomponenten-Toners in der gewünschten Stärke durch eine einfache, billige und leicht zu montierende Anordnung zu erzeugen, wodurch über eine lange Zeitspanne befriedigende Ergebnisse beim Entwickeln erzielt werden können.

Claims

1. Ein Entwicklungsverfahren, bei dem eine dünne Toner-Schicht auf der Oberfläche eines Toner-Trägers gebildet wird, an den eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, und bei dem die genannte dünne Toner-Schicht auf ein latentes elektrostatisches Bild übertragen wird, um dadurch das latente elektrostatische Bild sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Größen abgestimmt oder bestimmt werden:

die Größe der Ladung je Masseeinheit des Toners, der durch das Entwickeln an einem Bildträger für ein latentes Bild haftet, die gleich q, C/kg, ist;

die Größe der Ladung je Masseeinheit des Toners, der durch dessen triboelektrische Aufladung mit dem Bildträger für das latente Bild haftet, die gleich qp, C/kg, ist;

die effektive Länge des Toner-Trägers, die gleich l, m, ist;

die effektive wirksame Oberfläche des Toner-Trägers, die gleich Sr, m², ist;

das Produkt aus Fläche und elektrischem Widerstand des Toner-Trägers, das R, Ω m², ist, in einer Weise, daß R/Sr der Widerstand des Toner-Trägers in Ohm ist, der bei einem durch den Toner-Träger fließenden Entwicklungsstrom (I) zur Bildung einer Potentialdifferenz führt, deren Größe die Differenz zwischen der effektiven Entwicklungsvorspannung (Ve) und der am Toner-Träger angelegten Entwicklungsvorspannung (Vb) ist;

die Menge des Toners, die durch Entwickeln je Flächeneinheit an dem Bildträger für das latente Bild haftet, die gleich Mp, kg/m², ist;

die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Bildträgers für das latente Bild, die gleich %, m/s, ist;

die Menge des Toners, die je Flächeneinheit an der Oberfläche des Toner-Trägers haftet, die gleich m, kg/m², ist, und

das Geschwindigkeitsverhältnis der Oberfläche des Toner-Trägers zu der des Bildträgers für das latente Bild, das gleich k ist;

so daß diese den folgenden Booleschen Ausdruck erfüllen:

-100 < {- (q - qp) mp Vp l +qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100 Volt.

2. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein leitender Toner- Träger als Toner-Träger verwendet wird.

3. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein halbleitender Toner-Träger als Toner-Träger verwendet wird.

4. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem ein halbleitender Toner-Träger, dessen elektrischer Widerstand kleiner als 1,5 x 10&sup6; Ω m² ist, als Toner-Träger verwendet wird.

5. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 3, bei dem ein halbleitender Toner-Träger, dessen elektrischer Widerstand kleiner als 1,1 x 10&sup5; Ω m² ist, als Toner-Träger verwendet wird.

6. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem ein Schutzwiderstand von etwa 1 bis 100 MΩ zwischen den Toner-Träger und eine Vorspannungsstromquelle zur Zuführung der Vorspannung zu dem Toner-Träger eingefügt wird.

7. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Teil der dünnen Toner-Schicht nach dem Entwickeln eines dauerhaften Bildes auf der Oberfläche des Toner-Trägers bleibt.

8. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn angenommen wird, daß die Menge des nichtmagnetischen Toners, die vor dem Entwickeln an der Oberfläche des Toner-Trägers haftet, gleich m&sub1;, mg/cm², ist, die Menge des nichtmagnetischen Toners, die durch das Entwickeln auf die Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes übertragen wird, gleich m&sub2;, mg/cm², ist und die Menge des nichtmagnetischen Toners, die auf der Oberfläche des Toner-Trägers bleibt, gleich m&sub3;, mg/cm², ist, diese Parameter so aufeinander abgestimmt werden, daß sie die Beziehung m&sub2;/m&sub1; ≤ 0,9 oder m&sub3;/m&sub1; ≥ 0,1 erfüllen.

9. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn angenommen wird, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Toner-Trägers gleich vt ist, die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des latenten elektrostatischen Bildes vi ist und die Menge des nichtmagnetischen Toners, die vor dem Entwickeln an der Oberfläche des Toner-Trägers haftet, gleich m&sub1;, mg/cm², ist, diese Parameter so aufeinander abgestimmt werden, daß sie die Beziehung (vt/vi) m&sub1; ≥ 0,7, mg/cm², erfüllen.

10. Entwicklungsgerät, das einen Toner-Träger (1-4) zum Tragen einer dünnen Toner-Schicht (5) auf seiner Oberfläche, an den eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, und einen Bildträger (6) für ein latentes elektrostatisches Bild aufweist, der im Verhältnis zum Toner-Träger beweglich ist und die dünne Toner-Schicht aufnehmen kann, um ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Bildträger sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet ist, wobei die Anordnung so ist, daß die folgenden Größen so abgestimmt sind, daß

die effektive Länge des Toner-Trägers, die gleich l, m, ist;

die effektive wirksame Oberfläche des Toner-Trägers, die gleich Sr, m², ist;

das Produkt aus Fläche und elektrischem Widerstand des Toner-Trägers, das R, Ω m², ist, in einer Weise, daß R/Sr der Widerstand des Toner-Trägers in Ohm ist, der bei einem durch den Toner-Träger fließenden Entwicklungsstrom (I) zur Bildung einer Potential-differenz führt, deren Größe die Differenz zwischen der effektiven Entwicklungsvorspannung (Ve) und der am Toner-Träger angelegten Entwicklungsvorspannung (Vb) ist;

die Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche des Bildträgers für das latente Bild, die gleich Vp, m/s, ist;

diese den folgenden Booleschen Ausdruck erfüllen:

-100 < {- (q - qp) mp Vp l +qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100 Volt

und bei dem der Toner-Träger eine elastische leitende Walze ist, deren Kompressionsverformung unter 20% liegt.

11. Entwicklungsgerät nach Anspruch 10, bei dem die elastische leitende Walze mit einem elastischen Walzenkörper und einer flexiblen leitenden Schicht, die auf der Außenfläche des Walzenkörpers gebildet wird, versehen ist.

12. Entwicklungsgerät nach Anspruch 10, bei dem die elastische leitende Walze mit einem elastischen Walzenkörper und einer flexiblen leitenden Schicht, die auf der Außenfläche des Walzenkörpers gebildet wird und deren Kompressionsverformung unter 20% liegt, versehen ist, wobei die Oberflächenrauhigkeit der leitenden Schicht unter 20 um Rz und unter 50 Rmax liegt.

13. Entwicklungsgerät nach Anspruch 10, bei dem der Walzenkörper, der die elastische leitende Walze bildet, aus einem Material hergestellt wird, das wenigstens Polyurethan, Ethylenpropylenkautschuk, NBR-Kautschuk oder Silikon enthält, und wobei die leitende Schicht aus einem Material hergestellt wird, das wenigstens Polyurethan- oder fluorhaltiges Harz enthält.

14. Entwicklungsgerät, das einen Toner-Träger (1-4) zum Tragen einer dünnen Toner-Schicht (5) auf seiner Oberfläche, an den eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, und einen Bildträger (6) für ein latentes elektrostatisches Bild aufweist, der im Verhältnis zum Toner-Träger beweglich ist und die dünne Toner-Schicht aufnehmen kann, um ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Bildträger sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet ist, wobei die Anordnung so ist, daß die folgenden Größen so abgestimmt sind, daß

die effektive Länge des Toner-Trägers, die gleich l, m, ist;

die effektive wirksame Oberfläche des Toner-Trägers, die gleich Sr, m², ist;

diese den folgenden Booleschen Ausdruck erfüllen:

-100 < {- (q - qp) mp Vp l +qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100 Volt

und bei dem das Element zur Bildung der Stärke der Toner-Schicht mit einem Mittel zur Senkung von dessen Druckkraft vor der Betätigung des Entwicklungsgeräts versehen ist.

15. Entwicklungsgerät, das einen Toner-Träger (1-4) zum Tragen einer dünnen Toner-Schicht (5) auf seiner Oberfläche, an den eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, und einen Bildträger (6) für ein latentes elektrostatisches Bild aufweist, der im Verhältnis zum Toner-Träger beweglich ist und die dünne Toner-Schicht aufnehmen kann, um ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Bildträger sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet ist, wobei die Anordnung so ist, daß die folgenden Größen so abgestimmt sind, daß

die effektive Länge des Toner-Trägers, die gleich l, m, ist;

die effektive wirksame Oberfläche des Toner-Trägers, die gleich Sr, m², ist;

das Produkt aus Fläche und elektrischem Widerstand des Toner-Trägers, das R, Ω m², ist, auf eine Weise, daß R/Sr der Widerstand des Toner-Trägers in Ohm ist, der bei einem durch den Toner-Träger fließenden Entwicklungsstrom (I) zur Bildung einer Potentialdifferenz führt, deren Größe die Differenz zwischen der effektiven Entwicklungsvorspannung (Ve) und der am Toner-Träger angelegten Entwicklungsvorspannung (Vb) ist;

diese den folgenden Booleschen Ausdruck erfüllen:

-100 < {- (q - qp) mp Vp l +qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100 Volt

und bei dem das Produkt aus der Größe der Verformung, welcher der Toner- Träger an einem Teil ausgesetzt ist, an dem das latente elektrostatische Bild und der Toner-Träger in Kontakt miteinander kommen, und der Kompressionsverformung des Bildträgers für das latente elektrostatische Bild auf unter 0,05 mm abgestimmt wird.

16. Entwicklungsgerät nach Anspruch 15, bei dem das Produkt aus der Größe der Verformung, welcher der Toner-Träger an dem Teil ausgesetzt ist, an dem das latente elektrostatische Bild und der Toner-Träger in Kontakt miteinander kommen, und der Kompressionsverformung auf unter 0,02 mm abgestimmt wird.

17. Entwicklungsgerät, das einen Toner-Träger (1-4) zum Tragen einer dünnen Toner-Schicht (5) auf seiner Oberfläche, an den eine Entwicklungsvorspannung angelegt wird, und einen Bildträger (6) für ein latentes elektrostatisches Bild aufweist, der im Verhältnis zum Toner-Träger beweglich ist und die dünne Toner-Schicht aufnehmen kann, um ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Bildträger sichtbar zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 geeignet ist, wobei die Anordnung so ist, daß die folgenden Größen so abgestimmt sind, daß

die effektive Länge des Toner-Trägers, die gleich l, m, ist;

die effektive wirksame Oberfläche des Toner-Trägers, die gleich Sr, m², ist;

so daß diese den folgenden Booleschen Ausdruck erfüllen:

-100 < {- (q - qp) mp Vp l +qp (km - mp) Vp l} R/Sr < 100 Volt und bei dem das Element zur Bildung der Stärke der Toner-Schicht aus einem plattenartigen Hochpolymer hergestellt wird, dessen Spitze auf den Toner- Träger gedrückt wird.

18. Entwicklungsgerät nach Anspruch 17, bei dem das Element zur Bildung der Stärke der Toner-Schicht aus einem plattenartigen Hochpolymer hergestellt wird, dessen gegen den Toner-Träger zu drückende Spitze in eine zylindrische oder gebogene Oberfläche mit einem Krümmungsradius von 0,1 bis 20 mm geformt wird und die eine Kautschukhärte von 30º bis 100º hat.

19. Entwicklungsgerät nach Anspruch 17, bei dem ein plattenartiges elastisches oder flexibles Toner-Auftragsmittel neben dem Toner-Träger angeordnet wird, um dem Toner-Träger Toner zuzuführen.