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Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung
für den
Einbau in ein Bildausgabegerät,
wie einen elektrofotografischen Drucker oder einen mit elektrostatischer
Aufzeichnung arbeitenden Drucker. Die Erfindung bezieht sich insbesondere
auf eine Entwicklungsvorrichtung mit zwei oder mehr Entwicklungswalzen.
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In neuerer Zeit werden immer häufiger elektrofotografische
Drucker benutzt, die eine Entwicklungsvorrichtung besitzen, die
mit zwei oder mehr Entwicklungswalzen ausgestattet sind, um der
Forderung nach höherer
Druckgeschwindigkeit zu entsprechen. Eine solche Entwicklungsvorrichtung
liefert an einen elektrostatischen Latentbildträger, z. B. eine lichtempfindliche
Trommel, eine ausreichende Menge Entwicklersubstanz, um das latente
Bild zu entwickeln und ermöglicht
damit einen dichten Druck.
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In der in der Offenlegungsschrift
DE 44 42 828 A1 vorgestellten
Entwicklungsvorrichtung für
ein elektrofotografisches Gerät
wird im Hinblick auf hohe Druckqualität ein Entwicklungsmittel simultan über zwei
in entgegengesetzte Drehrichtungen rotierende Entwicklerwalzen auf
eine lichtempfindliche Trommel übertragen.
Die Begrenzung der Menge des Entwicklungsmittels, die von den beiden
Entwicklungswalzen zur lichtempfindlichen Trommel transportiert
wird, erfolgt getrennt für
die beiden Entwicklungswalzen in zwei unterschiedlichen Bereichen
eines Regulierungsteiles.
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Eine sequentielle Übertragung
von Entwicklungsmittel auf eine lichtempfindliche Trommel über zwei
hintereinander geschaltete, in gleicher Drehrichtung rotierende
Entwicklerwalzen ist in der Offenlegungsschrift
DE 195 21 977 A1 beschrieben.
Um eine verlustfreie und kontinuierliche Bewegung des Entwicklungsmittels
von der Entwicklerwalze
1 zur Entwicklerwalze
2 zu
realisieren und damit eine für eine
hohe Druckqualität
erforderliche stauchfreie und kontinuierliche Rotation von Entwicklerwalze
2 und lichtempfindlicher
Trommel zu gewährleisten,
sind die für
den Empfang und die Zufuhr des Entwicklungsmittels relevanten Magnetpole
auf den beiden Entwicklerwalzen gleich gepolt und in einer empirisch optimierten
Winkelstellung angeordnet.
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Eine Vorrichtung zur exakten Positionierung der
Magnetpole mehrerer benachbarter Entwicklerwalzen in einer Entwicklervorrichtung
in einem elektrophotografischen Gerät ist in der Druckschrift JP 08-022
193 A vorgestellt.
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In 9 ist
der prinzipielle Aufbau einer Enwicklungsvorrichtung in einem elektrofotographischen
Gerät dargestellt.
Wie dort gezeigt ist, dreht sich eine lichtempfindliche Trommel 10 im
Uhrzeigersinn (in Richtung des Pfeils P in 9). Der Trommel 10 gegenüber befinden
sich eine erste oder untere Entwicklungswalze 20 und eine
zweite oder obere Entwicklungswalze 30. Jede dieser Entwicklungswalzen 20, 30 besitzt
einen magnetischen Walzenkörper 21 (31),
der von einem festen Zylinder mit N-Polen und S-Polen gebildet ist,
die abwechselnd um den Umfang angeordnet sind, sowie eine drehbare
Hülse 22 (32)
z. B. aus rostfreiem Stahl, die drehbar auf dem Walzenkörper angeordnet
ist. Die drehbare Hülse 22 (32)
rotiert im Uhrzeigersinn (in Richtung des Pfeils P) vorzugsweise
mit einer höheren
Umfangsgeschwindigkeit als die lichtempfindliche Trommel 10.
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Die beiden Entwicklungswalzen 20, 30 sind in
einem Behälter 40 angeordnet,
der eine geeignete Menge einer Entwicklersubstanz S enthält, bei
der es sich um eine Mischung aus Toner und kleinen magnetischen
Partikeln als Träger
handelt. Der Toner wird in dem Maße, wie er verbraucht wird,
aus einem nicht dargestellten Tonerzuführer nachgefüllt, so
daß die
Entwicklersubstanz auf einer vorbestimmten Tonerkonzentration gehalten
wird. Mit 41 ist ein Rührwerk
bezeichnet, das die Zirkulation der Entwicklermischung in dem Behälter 40 unterstützt.
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Die Entwicklersubstanz S wird durch
gegenseitige Reibung zwischen den Tonerpartikeln und den Trägerpartikeln
elektrostatisch aufgeladen, während
sie von dem Rührwerk 41 bewegt
wird. Wenn die Entwicklersubstanz von dem Rührwerk 41 auf die erste
Entwicklungswalze 20 bewegt wird, wird sie aufgrund des
Magnetismus des magnetischen Walzenkörpers 21 von der drehbaren
Hülse 22 angezogen
und auf die lichtempfindliche Trommel 10 verbracht, wenn
die drehbare Hülse 22 rotiert.
Die Entwicklersubstanz, die sich auf der drehbaren Hülse 22 befindet,
richtet sich nach Art von Haarkristallen entlang der von den N-Polen
zu den S-Polen verlaufenden magnetischen Flußlinien um den magnetischen Walzenkörper 21 bogenförmig auf
und wird in diesem Zustand übertragen.
Das Aufrichteten der Entwicklersubstanz begünstigt ihre Ablagerung auf
der lichtempfindlichen Trommel 10. Die Höhe, bis
zu der sich die Entwicklersubstanz aufrichtet, wird von einer ersten
Abstreichvorrichtung oder Klinge 42 reguliert, die unter
der ersten Entwicklungswalze 20 angeordnet ist.
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Der übrige Teil der Entwicklersubstanz,
der nicht auf die Trommel 10 gewandert ist, gelangt zu der
zweiten Entwicklungswalze 30 und wird auf diese übertragen,
wobei sie sich immer noch in dem aufgerichteten Zustand befindet,
während
sie mit der Trommel 10 für eine sekundäre Ablagerung
in Kontakt kommt. Der restliche Teil der Entwicklersubstanz, die
auch bei der zweiten Möglichkeit
zur Ablagerung nicht auf die Trommel 10 übergegangen
ist, macht die Drehbewegung der drehbaren Hülse 32 mit und wird
dann von einer zweiten Abstreifvorrichtung 43 von der drehbaren
Hülse 32 abgestreift
und in. fällt den
Behälter 41 zurück, so daß sie von
neuem zirkulieren kann.
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Da zwei Entwicklungswalzen 20, 30 vorgesehen
sind, kommt die Entwicklersubstanz S während eines einzigen Zirkulationszyklus
in dem Behälter 40,
wie oben beschrieben, zweimal mit der lichtempfindlichen Trommel 10 in
Kontakt. Dadurch ist es möglich,
der Trommel 10 selbst dann eine genügend große Menge an Entwicklersubstanz
zuzu führen,
um angemessen dichte Drucke herzustellen, wenn die Trommel 10 und
die Entwicklungswalzen 20, 30 mit hoher Geschwindigkeit
rotieren, um eine hohe Druckgeschwindigkeit zu erreichen.
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Die mit mehreren Entwicklungswalzen 20, 30 ausgestattete
Entwicklungsvorrichtung hat jedoch noch den Nachteil, daß die Trägerpartikel
der Entwicklersubstanz in relativ kurzer Zeit unbrauchbar werden.
Dieses Unbrauchbarwerden des Trägers führt dazu,
daß die
Zuführung
der Entwicklersubstanz zu der lichtempfindlichen Trommel nachläßt, was
dann zu schwachen Drucken führt.
Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Zirkulationsweg
für die Entwicklersubstanz
in dem Behälter 40 sehr
groß ist, weil
statt einer einzigen Entwicklungswalze die beiden Entwicklungswalzen 20, 30 vorgesehen
sind. Die Entwicklersubstanz ist nämlich zwischen den beiden drehbaren
Hülsen 22, 32 einer
starken Reibung ausgesetzt, wenn sie von der ersten Entwicklungswalze 20 auf
die zweite Entwicklungswalze 30 übertragen wird. Dies führt dazu,
daß das
Tonerpulver sich auf der Oberfläche
der Trägerpartikel
ablagert oder daß die
auf den Trägerpartikeln
vorgesehene Beschichtung beschädigt
wird; was zu einer ungenauen und/oder unstabilen elektrostatischen
Aufladung führt.
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Es ist in diesem Zusammenhang möglich, durch
Regelung beispielsweise der Ladespannung der lichtempfindlichen
Trommel 10 de Graupegel des Drucks zu justieren. Die frühzeitige
Beeinträchtigung der
Druckqualität,
die durch die oben beschriebene Verschlechterung des Trägers verursacht
wird, tritt jedoch unabhängig
von der Justierung des Grupegels auf.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Entwicklungsvorrichtung und ein Bildausgabegerät zu schaffen, die bzw. das
mehrere Entwicklungswalzen aufweist und über lange Zeit eine stabile
Druckqualität beibehalten
kann sowie ein müheloses
Einstellen der Tonerdicke und des Graupegels des Druckbildes ermöglicht.
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Der Entwicklerzuführungsregulator ist vorzugsweise
umschaltbar zwischen einem ersten Zustand, in dem die Übertragung
der Entwicklersubstanz von Walze zu Walze möglich ist und einem zweiten
Zustand zur Regulierung der Übertragung der
Entwicklersubstanz von Walze zu Walze. Alternativ oder zusätzlich kann
der Entwicklerzuführungsregulator
so ausgebildet sein, daß das
Ausmaß der
Regulierung der Übertragung
der Entwicklersubstanz von Walze zu Walze justierbar ist.
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Bei dieser Anordnung der Entwicklungsvorrichtung
kann die Zuführung
der Entwicklersubstanz von einer Entwicklungswalze (zuführungsseitige
Entwicklungswalze) zu einer anderen Entwicklungswalze (aufnahmeseitige
Entwicklungswalze) je nach Bedarf unterbrochen oder reguliert werden.
Dadurch wird es möglich,
die Zuführung
der Entwicklersubstanz zu dem elektrostatischen Latentbildträger über die
Entwicklungswalzen zu justieren.
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Wenn die Zuführung der Entwicklersubstanz von
einer Entwicklungswalze zu einer anderen unterbrochen oder reduziert
wird, zirkuliert ein großer
Teil der Entwicklersubstanz in der Entwicklervorratskammer, während die
aufnahmeseitige Entwicklungswalze umgangen wird. Dadurch wird der
Zirkulationsweg der Entwicklersubstanz faktisch. verkürzt, und
es tritt weniger Reibung zwischen und der die Entwicklersubstanz
und der aufnahmeseitigen Entwicklungswalze auf.
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Dies hat wiederum zur Folge, daß die Lebensdauer
des Trägers
in der Entwicklersubstanz verlängert
wird, so daß die
Druckqualität über lange Zeit
stabil bleibt.
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Nach einem ersten Aspekt der Erfindung
ist eine Entwicklungsvorrichtung für ein Bildausgabegerät vorgesehen,
wobei die Entwicklungsvorrichtung aufweist:
eine Entwicklervorratskammer
zur Aufnahme einer Entwicklersubstanz,
eine in der Entwicklervorratskammer
gegenüber
einem elektrostatischen Latentbildträger angeordnete erste Entwicklungswalze
zur Zuführung
der Entwicklersubstanz zu dem Bildträger,
eine zweite Entwicklungswalze,
die in der Entwicklervorratskammer in der Nähe der ersten Entwicklungswalze
und gegenüber
dem elektrostatischen Latentbildträger so angeordnet ist, daß sie von
der ersten Entwicklungswalze Entwicklersubstanz aufnimmt und dem
Bildträger
zuführt,
und
einen Entwicklerzuführungsregulator
zum Regulieren der Übertragung
der Entwicklersubstanz von der ersten Entwicklungswalze auf die
zweite Entwicklungswalze.
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Außerdem weist die zweite Entwicklungswalze
einen magnetischen Walzenkörper
und eine drehbare Hülse
auf, die drehbar auf dem Walzenkörper angeordnet
ist, wobei der Entwicklerzuführungsregulator
Mittel aufweist zur Auswahl eines Zuführungszustands, in welchem
die drehbare Hülse
zu einer Drehbewegung in Vorwärtsrichtung
angetrieben wird, und eines Zuführungsregulierungszustands,
in welchem die drehbare Hülse
nicht zu einer Drehbewegung in Vorwärtsrichtung angetrieben wird.
In diesem Fall kann die drehbare Hülse in dem Zuführungsregulierungszustand
freilaufend rotieren. Alternativ kann die drehbare Hülse in dem
Zuführungsregulierungszustand
zwangsweise zu einer Drehbewegung in entgegengesetzter Richtung
angetrieben werden.
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Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die zweite Entwicklungswalze einen magnetischen
Walzenkörper
und eine drehbare Hülse
auf, die drehbar auf dem Walzenkörper angeordnet
ist. Der magnetische Walzenkörper
besitzt eine Umfangsfläche
mit einer magnetisch stärkeren
Region und einer magnetisch schwächeren Region.
Der Entwicklerzuführungsregulator
weist ein Stellglied auf zum wahlweisen Drehen des magnetischen
Walzenkörpers
zwischen einer Zuführungsposition,
in der die magnetisch schwächere
Region von dem Bildträger
abgewandt ist, und einer Zuführungsregulierungsposition, in
der der magnetisch schwächere
Bereich der ersten Entwicklungswalze zugewandt ist.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung besitzt der Entwicklerzuführungsregulator ein Trennelement,
das selektiv bewegbar ist zwischen einer Zuführungsposition, in der das
Trennelement aus dem Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten
Entwicklungswalze herausgeführt
ist und einer Zuführungsregulierungsposition,
in der das Trennelement in den Zwischenraum eingeführt ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Entwicklerzuführungsregulator Mittel auf,
mit denen die zweite Entwicklungswalze wahlweise zu der ersten Entwicklungswalze
hin oder von ihr weg bewegbar ist, um den Abstand zwischen der ersten
und der zweiten Entwicklungswalze zu variieren.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung
ist ein Bildausgabegerät
vorgesehen mit einem elektrostatischen Latentbildträger und
einer Entwicklungsvorrichtung, die dem Bildträger eine Entwicklersubstanz
zuführt,
wobei die Entwicklungsvorrichtung aufweist:
eine Entwicklervorratskammer
zur Aufnahme einer Entwicklersubstanz,
eine in der Entwicklervorratskammer
gegenüber
dem Bildträger
angeordnete erste Entwicklungswalze zur Zuführung der Entwicklersubstanz
zu dem Bildträger,
eine
zweite Entwicklungswalze, die in der Entwicklervorratskammer in
der Nähe
der ersten Entwicklungswalze und gegenüber dem Bildträger so angeordnet ist,
daß sie
von der ersten Entwicklungswalze Entwicklersubstanz aufnimmt und
dem Bildträger
zuführt,
und
einen Entwicklerzuführungsregulator
zum Regulieren der Übertragung
der Entwicklersubstanz von der ersten Entwicklungswalze auf die
zweite Entwicklungswalze.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung,
die auf die anliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.
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1 zeigt
eine schematische Seitensansicht einer Entwicklungsvorrichtung nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Zuführungsmodus,
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2 zeigt
eine schematische Seitenansicht der gleichen Entwicklungsvorrichtung
im Zuführungsregulierungsmodus,
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3 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Stellglieds für einen
Entwicklerzuführungsregulator
in der gleichen Entwicklungsvorrichtung,
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4 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Entwicklungsvorrichtung nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Zuführungsregulierungsmodus,
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5 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Entwicklungsvorrichtung nach
einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung im Zuführungsmodus,
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6 zeigt
eine schematische Seitenansicht der Entwicklungsvorrichtung von 5 im Zuführungsregulierungsmodus,
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7 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Entwicklungsvorrichtung nach
einem vierten Beispiel der Erfindung im Zuführungsregulierungsmodus,
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8 zeigt
ein Blockdiagramm, in dem Beispiele der Entwicklungsvorrichtung
in den einzelnen Ausführungsbeispielen
dargestellt sind,
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9 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Entwicklungsvorrichtung nach
dem Stand der Technik.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden
Zeichnungen näher
erläutert.
In 1 bis 8 sind Elemente der bevorzugten Ausführungsbeispiele,
die mit Elementen der in 9 dargestellten
bekannten Vorrichtung identisch oder diesen ähnlich sind, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie bei der bekannten Vorrichtung.
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1 und 2 zeigen eine Entwicklungsvorrichtung 1 nach
einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Eine lichtempfindliche Trommel 10 als elektrostatischer
Latentbildträger
ist so gelagert, daß er
im Uhrzeigersinn (der Richtung des Zeigers P in 1 und 2)
rotieren kann. Der Umfangsfläche
der Trommel 10 liegen zwei Entwicklungswalzen 20, 30 (eine
erste Entwicklungswalze 20 und eine zweite Entwicklungswalze 30)
gegenüber,
die übereinander angeordnet
sind und nahe beieinanderliegen. Die beiden Entwicklungswalzen 20, 30 sind
in einer Entwicklervorratskammer 50 angeordnet, die von
der Umfangsfläche
der lichtempfindlichen Trommel 10 und den Wänden eines
Behälters 40 begrenzt
wird. Die Entwicklervorratskammer 50 enthält eine
pulverförmige
Entwicklersubstanz S, die aus einem Toner besteht, der mit kleinen
magnetischen Partikeln als Träger
gemischt ist. Der Toner wird in dem Maße, wie er verbraucht wird,
beispielsweise aus einer über dem
Behälter 40 angeordneten
Tonerpatrone nachgefüllt,
so daß die
Entwicklersubstanz auf einer vorbestimmten Tonerkonzentration gehalten
wird. Hinter den Entwicklungswalzen 20, 30 ist
in dem Behälter 40 ein
Rührwerk 41 mit
rotierenden Schaufeln angeordnet. Das Rührwerk 41 dreht sich
in 1 und 2 im Uhrzeigersinn, wobei es die Entwicklersubstanz
S bewegt und den Entwicklungswalzen 20, 30 zuführt.
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Die Entwicklungswalzen 20, 30 nehmen
die Entwicklersubstanz S von dem Boden des Behälters 40 auf und halten
sie auf ihren jeweiligen Umfangsflächen magnetisch fest. Die auf
diese Weise aufgenommene Entwicklersubstanz wird auf die Umfangsfläche der
lichtempfindlichen Trommel 10 aufgebracht, um die dort
vorhandenen latenten Bilder zu entwickeln.
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Jede der Entwicklungswalzen 20, 30 besitzt einen
zylindrischen magnetischen Walzenkörper 21 (31)
mit N-Polen und S-Polen, die abwechselnd auf ihrer Umfangsfläche angeordnet
sind, sowie eine drehbare Hülse 22 (32),
die beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist. Die Magnetpole
sind primär
in einem Umfangsbereich des Walzenkörpers 21 (31) angeordnet,
der der lichtempfindlichen Trommel 10 näher liegt (wie dies für die Ablagerung
der Entwicklersubstanz auf der Trommel 10 erforderlich
ist), während
in dem von der Trommel 10 abgewandten Umfangsbereich des
Walzenkörpers 21 (31)
kein Magnet vorgesehen ist. Deshalb besitzt die Entwicklungswalze 21 (31)
besitzt also außer
einer magnetisch stärkeren
Region eine magnetisch schwächere
Region A1 (A2). Die magnetische Feldverteilung um die Entwicklungswalze 20 (30)
ist in 1 und 2 schematisch durch strichpunktierte
Linien angedeutet.
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Der magnetische Walzenkörper 21 der
ersten oder unteren Entwicklungswalze 20 ist drehfest angeordnet,
so daß nur
die drehbare Hülse 22 im Uhrzeigersinn
(in Richtung des Pfeils P in 1 und 2) rotieren kann. Die drehbare
Hülse 22 kann
vorzugsweise mit einer höheren
Umfangsgeschwindigkeit rotieren als die lichtempfindliche Trommel 10.
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Der magnetische Walzenkörper 31 der
zweiten oder oberen Entwicklungswalze 30 läßt sich
hingegen innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs hin- und herdrehen
und bildet so einen Teil eines Entwicklerzuführungsregulators 6,
der weiter unten beschrieben wird. Wie die drehbare Hülse 22 der
ersten Entwicklungswalze 20 kann auch die drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 im Uhrzeigersinn (in Richtung
des Pfeils P) rotieren. Die drehbare Hülse 32 kann vorzugsweise
ebenfalls mit einer höheren
Umfangsgeschwindigkeit rotieren als die lichtempfindliche Trommel 10.
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Unter der drehbaren Hülse 22 der
ersten Entwicklungswalze 22 ist ein erster Abstreifer 42 angeordnet,
der die Anstiegshöhe
der Entwicklersubstanz S begrenzt, die von der ersten Entwicklungswalze 20 angezogen
wird. Auf der Rückseite
der drehbaren Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 befindet sich ein zweiter
Abstreifer 43, der den restlichen (nicht übertragenen)
Teil der Entwicklersubstanz S von der zweiten Walze 30 abstreift.
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Mit Hilfe des Entwicklerzuführungsregulators 6 kann
die Zuführung
der Entwicklersubstanz S von der ersten Entwicklungswalze 20 zu
der zweiten Entwicklungswalze 30 justiert werden. Nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird die Justierfunktion des Entwicklerzuführungsregulators 6 dadurch
ermöglicht,
daß der
magnetische Walzenkörpers 31 der
zweiten Entwicklungswalze 30 eine pendelnde Drehbewegung
ausführen
kann. Und zwar ist der magnetische Walzenkörper 31 der zweiten
Entwicklungswalze 30 wahlweise drehbar zwischen einer Zuführungsposition
(1), in der die magnetisch
schwächere
Region A2 des Walzenkörpers 31 von
der lichtempfindlichen Trommel 10 abgewandt ist, und einer
Zuführungsregulierungsposition (2), in der die magnetisch
schwächere
Region A2 der ersten Entwicklungswalze 20 zugewandt ist. Darüber hinaus
kann der magnetische Walzenkörper 31 jede
beliebige Zwischenposition zwischen der Zuführungsposition und der Zuführungsregulierungsposition
einnehmen.
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Die Entwicklungsvorrichtung 1 mit
der oben beschriebenen Struktur arbeitet in folgender Weise.
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Im normalen Betriebszustand (1), in dem der magnetische
Walzenkörper 31 der
zweiten Entwicklungswalze 30 sich in der in 1 dargestellten Zuführungsposition
befindet, ist die magnetisch schwächere Region A2 des Walzenkörpers 31 von der
lichtempfindlichen Trommel 10 abgewandt, so daß der Walzenkörper 31 ein
genügend
großes
Magnetfeld erzeugt, das in Richtung der ersten Entwicklungswalze 20 und
der lichtempfindlichen Trommel 10 weist. In diesem Zustand
wird die Entwicklersubstanz S zunächst von der rotierenden Umfangsfläche der
drehbaren Hülse 22 der
ersten Entwicklungswalze 20 angezogen und teilweise der
lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführt. Der verbleibende Teil der
Entwicklersubstanz S, der nicht auf die Trommel 10 übertragen
wurde, bewegt sich mit der drehbaren Hülse 22 weiter und
geht dann auf die drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 über. Ebenso wie die erste Entwicklungswalze 20 führt auch
die zweite Entwicklungswalze 30 einen weiteren Teil der angezogenen
Entwicklersubstanz S der lichtempfindlichen Trommel 10 zu,
wenn die drehbare Hülse 32 rotiert.
Der Rest der Entwicklersubstanz, der nicht auf die Trommel 10 übertragen
wurde, bewegt sich mit der drehbaren Hülse 32 weiter und
wird von dem Abstreifer abgestreift, um dann weiter zu zirkulieren.
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In dem vorangehend beschriebenen
normalen Betriebszustand wird die Entwicklersubstanz S der lichtempfindlichen
Trommel 10 zweimal, nämlich von
der ersten und der zweiten Entwicklungswalze 20 bzw. 30,
zugeführt.
Dadurch kann eine genügend große Menge
der Entwicklersubstanz zugeführt
werden, um tiefdunkle Drucke herzustellen.
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Im Zuführungsregulierungsmodus oder
Tonersparmodus, der in 2 dargestellt
ist, ist die magnetisch schwächere
Region A2 des magnetischen Walzenkörpers 31 der zweiten
Entwicklungswalze 30 auf die erste Entwicklungswalze 20 gerichtet,
so daß die
zweite Entwicklungswalze 30 keine genügend große Menge der Entwicklersubstanz
S von der ersten Entwicklungswalze 20 aufnehmen kann. Deshalb wird
in diesem Betriebszustand der lichtempfindlichen Trommel 10 die
Entwicklersubstanz S primär von
der ersten Entwicklungswalze 20 zugeführt. Im Vergleich zu dem normalen
Betriebsmodus, der in 1 dargestellt
ist, wird der lichtempfindlichen Trommel 10 eine geringere
Menge der Entwicklersubstanz zugeführt, was zu dünneren Drukken
führt. Dafür wird jedoch
die Lebensdauer des Trägers
(der magnetischen Partikel) in der Entwicklersubstanz S verlängert, weil
die Entwicklersubstanz nun über
einen kürzeren
Weg zirkuliert und deshalb die Reibung mit der zweiten Entwicklungswalze 30 geringer
ist. Es sei hier erwähnt,
daß die
drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 in dem in 2 dargestellten Zuführungsregulierungsmodus entweder
gedreht werden kann oder nicht.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel
kann der magnetische Walzenkörper 31 der
zweiten Entwicklungswalze 30 auch eine beliebige Zwischenposition zwischen
der Zuführungsposition
von 1 und der Zuführungsregulierungsposition
von 2 annehmen. Auf
diese Weise läßt sich
die Menge an Entwicklersubstanz S, die der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführt wird,
stufenlos einstellen.
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Die drehbaren Hülsen 22, 32 der
ersten und zweiten Entwicklungswalze 20, 30 können jeweils durch
einen bekannten Mechanismus, wie einen Elektromotor (als Antriebsquelle)
und eine Kombination aus Riemen und Riemenscheiben (als Transmission)
angetrieben werden.
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3 zeigt
einen exemplarischen Mechanismus für die Pendeldrehung des magnetischen
Walzenkörpers 31 der
zweiten Entwicklungswalze 30.
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Der Pendeldrehmechanismus besteht
aus einer Trägerwelle 33 für den Walzenkörper 31,
der an dem Behälter 40 (oder
an Lagerbügeln)
drehbar gelagert ist, und einem Stellglied 34, das mit
einem Ende mit der Trägerwelle 33 verbunden
ist, um diese mit einer Pendeldrehbewegung zu beaufschlagen. Das
Stellglied 34 kann einen linearen Elektromagneten aufweisen,
der schwenkbar mit einem Kurbelarm 33a verbunden ist, der
seinerseits schwenkbar mit der Trägerwelle 33 verbunden
ist, wie dies in 3 dargestellt
ist. Alternativ kann das Stellglied als Drehmagnet ausgebildet sein,
der direkt mit der Trägerwelle 33 verbunden
ist.
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4 zeigt
schematisch eine Entwicklungsvorrichtung 1A nach einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Entwicklungsvorrichtung 1A des zweiten
Ausführungsbeispiels ähnelt derjenigen des
ersten Ausführungsbeispiels
und unterscheidet sich von dieser lediglich durch einen Entwicklerzuführungsregulator 6A.
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Der Entwicklerzuführungsregulator 6A des zweiten
Ausführungsbeispiels
wird nur von der drehbaren Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 gebildet. Der magnetische
Walzenkörper 31 der zweiten
Entwicklungswalze 30 ist drehfest angeordnet, die drehbare
Hülse 32 wird
jedoch wahlweise umgeschaltet zwischen einer Zuführungsposition, in der die
Hülse 32 in
Vorwärts-
oder Zuführungsrichtung
(Richtung des Pfeiles P in 4)
rotiert, und einem Zuführungsregulierungszustand,
in welchem die Hülse 32 nicht
in Zuführungsrichtung
rotiert. In dem Zuführungsregulierungszustand
kann sich die drehbare Hülse 32 in
entgegengesetzter oder in Zuführungsregulierungsrichtung
(der Richtung des Pfeils Q in 4)
freilaufend rotieren. Alternativ kann die drehbare Hülse 32 zwangsweise
in der entgegengesetzten Richtung angetrieben werden. Die Umschaltung
zwischen dem Antrieb in Vorwärtsrichtung
und dem Freilaufmodus kann durch einen (nicht dargestellten) Kupplungsmechanismus
für die
Welle der drehbaren Hülse 32 erfolgen.
Auf der anderen Seite kann die Umschaltung zwischen dem Antrieb
in Vorwärtsrichtung
und dem Antrieb in Rückwärtsrichtung durch
eine (nicht dargestellte) umsteuerbare Antriebsquelle für den reversierbaren
Drehantrieb der drehbaren Welle 32 erfolgen oder durch
ein (nicht dargestelltes) umsteuerbares Rädergetriebe, das die Antriebskraft
einer (nicht dargestellten) in einer Richtung wirksamen Antriebsquelle
reversibel auf die drehbare Hülse 32 überträgt.
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Wenn die drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 in dem normalen Betriebsmodus
in Vorwärts-
oder Zuführungsrichtung
rotiert, arbeitet die Entwicklungsvorrichtung 1A des zweiten Ausführungsbeispiels
in der gleichen Weise wie diejenige des ersten Ausführungsbeispiels
(1). In diesem Modus übertragen
deshalb sowohl die erste als auch die zweite Entwicklungswalze 20, 30 die Entwicklersubstanz
S wirksam auf die lichtempfindlichen Trommel 10 zu, so
daß dunkle
oder dichte Drucke hergestellt werden.
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Im Zuführungsregulierungsmodus befindet sich
die drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 im Freilaufzustand und tendiert
deshalb dazu, in der entgegengesetzten Richtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn
(in 4 durch den Pfeil
Q angedeutet), zu rotieren, wobei sie der Rotation der drehbaren
Hülse 22 der
ersten Entwicklungswalze 20 folgt, die im Uhrzeigersinn
rotiert (in 4 durch
den Pfeil P angedeutet). Dadurch wird die Entwicklersubstanz S so
geführt,
daß sie
zwischen der ersten Entwicklungswalze 20 und der zweiten
Entwicklungswalze 30 hindurchtritt.
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Wenn die drehbare Hülse 32 einen
hohen Drehwiderstand hat, kann es vorkommen, daß die Entwicklersubstanz S
sich unerwartet zwischen den beiden Entwicklungswalzen 20, 30 staut.
Dieses Problem kann vermieden werden, wenn die drehbare Hülse 32 zwangsweise
in der entgegengesetzten Richtung angetrieben wird.
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Die in der entgegengesetzten Richtung
rotierende drehbare Hülse 32 kann
aufgrund des Magnetismus des magnetischen Walzenkörpers 31 die
Entwicklersubstanz S anziehen. Da die magnetisch schwächere Region
A2 des magnetischen Walzenkörpers 31 jedoch
von der lichtempfindlichen Trommel 10 abgewandt ist, kann
die von der drehbaren Hülse 32 angezogene
Entwicklersubstanz S im Bereich der der magnetisch schwächeren Region
A2 des Walzenkörpers 32 abfallen,
so daß sie
die lichtempfindliche Trommel 10 nicht erreicht. Es kann
vorteilhafterweise ein Abstreifer 44 vorgesehen sein, der die
Entwicklersubstanz S zwangsweise von der drehbaren Hülse 32 abstreift,
wenn letztere sich in der entgegengesetzten Richtung dreht.
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Wenn bei dem vorangehend beschriebenen zweiten
Ausführungsbeispiel
die drehbare Hülse 32 der
zweiten Entwicklungswalze 30 im Zuführungsregulierungszustand gehalten
wird, leistet die zweite Entwicklungswalze 30 keinen Beitrag
bei der Zuführung
der Entwicklersubstanz S zu der lichtempfindlichen Trommel 10.
Deshalb ist die Menge der der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführten Entwicklersubstanz
S in dem Zuführungsregulierungsmodus kleiner
als in dem normalen Betriebszustand, in dem die drehbare Hülse 32 in
Vorwärtsrichtung
(der Richtung des Pfeils P in 4)
rotiert.
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5 und 6 zeigen eine schematische
Darstellung einer Entwicklungsvorrichtung 1B nach einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Entwicklungsvorrichtung 1B des dritten
Ausführungsbeispiels ähnelt wieder
derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
und unterscheidet sich von dieser nur durch einen Entwicklerzuführungsregulator 6B.
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In dem dritten Ausführungsbeispiel
umfaßt der
Entwicklerzuführungsregulator 6 ein
Trennelement 61, das selektiv zwischen einer Zuführungsposition
(5) und einer Zuführungsregulierungsposition
(6) bewegbar ist. In
der Zuführungsposition ist
das Trennelement 61 aus dem Zwischenraum zwischen den beiden
Entwicklungswalzen 20, 30 herausgezogen, während es
in der Zuführungsregulierungsposition
in den Zwischenraum zwischen den beiden Entwicklungswalzen 20, 30 eingeführt ist.
Das Trennelement 61, das aus einer Platte aus rostfreiem Stahl
bestehen kann, ist vorzugsweise mit beiden Enden an dem Behälter 40 oder
anderen Bügeln
gleitbar gelagert, so daß es
in den Zwischenraum zwischen den beiden Walzen 20, 30 hinein
und aus diesem heraus bewegt werden kann, wie dies durch die Pfeile
A und B in 5 und 6 angedeutet ist. Die Gleitbewegung
des Trennelements 61 kann beispielsweise durch einen (nicht
dargestellten) linearen Elektromagneten gesteuert werden. Das Trennelement 61 kann
natürlich
auch so ausgebildet sein, daß es
jede beliebige Zwischenposition zwischen der Zuführungsposition und der Zuführungsregulierungsposition
einnehmen kann.
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Im normalen Betriebsmodus, in dem
das Trennelement 61 die in 5 dargestellte
Zuführungsposition
einnimmt, arbeitet die Entwick lungsvorrichtung 1B des dritten
Ausführungsbeispiels
in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel (1). In diesem Betriebsmodus
führen
deshalb sowohl die erste als auch die zweite Entwicklungswalze 20, 30 der
lichtempfindlichen Trommel 10 die Entwicklersubstanz S
zu, um dunkle oder dichte Drucke herzustellen.
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Wenn das sich Trennelement 61 hingegen
in der Zuführungsregulierungsposition
befindet, in der es zwischen die erste Entwicklungswalze 20 und
die zweite Entwicklungswalze 30 eingeführt ist (siehe 6), verhindert es eine Übertragung
der Entwicklersubstanz S von der ersten Entwicklungswalze 20 auf
die zweite Entwicklungswalze 30. Somit trägt nur die
erste Entwicklungswalze 20 zur Zuführung der Entwicklersubstanz
auf die lichtempfindliche Trommel 10 bei, so daß die Menge
der der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführten Entwicklersubstanz
S reduziert wird. Es ist auch möglich,
den Grad, in welchem das Trennelement 61 zwischen die beiden
Entwicklungswalzen 20, 30 eindringt, zu variieren
und dadurch die Menge an Entwicklersubstanz S, die von der ersten
Entwicklungswalze 20 auf die zweite Entwicklungswalze 30 übertragen
wird, und damit die Menge an Entwicklersubstanz S, die der lichtempfindlichen
Trommel 10 zugeführt
wird, einzustellen.
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7 zeigt
eine Entwicklungsvorrichtung 1C nach einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung in schematischer Darstellung. Die Entwicklungsvorrichtung 1C des
vierten Ausführungsbeispiels ähnelt wieder
derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels
und unterscheidet sich von diesem durch einen Entwicklerzuführungsregulator 6C.
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In dem vierten Ausführungsbeispiel
wird die Zuführungsregulierungsfunktion
des Entwicklerzuführungsregulators 6 dadurch
realisiert, daß der
Abstand zwischen der ersten Entwicklungswalze 20 und der
zweiten Entwicklungswalze 30 einstellbar ist. Zu diesem
Zweck können
Bügel oder
ein anderer (nicht dargestellter) Träger für die zweite Entwicklungswalze 30 vorgesehen
sein, die vorzugsweise durch ein (nicht dargestelltes) Stellglied
in vertikaler Richtung bewegbar sind, so daß die zweite Entwicklungswalze 30 wahlweise
eine Zuführungsposition
(die in 7 in strichpunktierten
Linien dargestellte Position) einnehmen kann, in der sie der ersten
Entwicklungswalze 20 benachbart ist, oder eine Zuführungsregulierungsposi tion
(die in 7 in durchgezogenen
Linien dargestellte Position), in der sie von der ersten Entwicklungswalze 20 Abstand
hat.
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In dem normalen Betriebsmodus, in
welchem die zweite Entwicklungswalze 30 die Zuführungsposition
in der Nähe
der ersten Entwicklungswalze 20 einnimmt, arbeitet die
Entwicklungsvorrichtung 1C des vierten Ausführungsbeispiels
in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel (siehe 1). In diesem Betriebsmodus
führen
deshalb sowohl die erste als auch die zweite Entwicklungswalze 20, 30 der
lichtempfindlichen Trommel 10 die Entwicklersubstanz S
zu, um dunkle oder dichte Drucke herzustellen.
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Wenn die zweite Entwicklungswalze 30 hingegen
im Zuführungsregulierungsmodus
die Zuführungsregulierungsposition
einnimmt, in der sie von der ersten Entwicklungswalze 20 entfernt
ist, kann sie keine Entwicklersubstanz S von der ersten Entwicklungswalze 20 aufnehmen.
Deshalb erfolgt die Zuführung
der Entwicklersubstanz S zu der lichtempfindlichen Trommel 10 primär durch
die erste Entwicklungswalze 20 allein, so daß die Menge
der Entwicklersubstanz S, die der Trommel 10 zugeführt wird,
kleiner wird. Natürlich
kann die Menge der von der ersten Entwicklungswalze 20 auf
die zweite Entwicklungswalze 30 übertragenen Entwicklersubstanz S
durch stufenloses Variieren des Abstands zwischen der ersten Entwicklungswalze 20 und
der zweiten Entwicklungswalze 30 und damit die Menge der
der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführten Entwicklersubstanz S
stufenlos eingestellt werden.
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Jede der Entwicklungsvorrichtungen 1, 1A, 1B und 1C nach
dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel
kann in ein elektrofotografisches oder elektrostatisches Bildausgabegerät eingebaut
werden. Der Entwicklerzuführungsregulator 6 (6A oder 6B oder 6C)
der Entwicklungsvorrichtung 1 (1A oder 1B oder 1C)
macht es möglich,
die Übertragung
der Entwicklersubstanz S von der ersten Entwicklungswalze 20 auf
die zweite Entwicklungswalze 30 je nach Wunsch zu unterbrechen
und/oder zu justieren. Dadurch kann die Zuführung der Entwicklersubstanz
S zu der lichtempfindlichen Trommel 10 gesteuert werden.
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Wenn die Übertragung der Entwicklersubstanz
S auf die zweite Entwicklungswalze 30 unterbrochen oder
reduziert wird, zirkuliert die Entwicklersubstanz S zum größten Teil
in der Entwicklervorratskammer 50 und umgeht die zweite
Entwicklungswalze 30. In diesem Zustand zirkuliert die
Entwicklersubstanz S über
einen kürzeren
Weg und ist deshalb einer geringeren Reibung mit der zweiten Entwicklungswalze 30 ausgesetzt.
Dadurch erhöht
sich die Lebensdauer des Trägers
in der Entwicklersubstanz S, so daß die Druckqualität über eine
längere
Zeit stabilisiert wird.
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Die Entwicklungsvorrichtung 1 (1A oder 1B oder 1C)
nach dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel
kann auf verschiedene Weise eingesetzt werden, wie dies im folgenden
erläutert
wird.
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In einem ersten Anwendungsbeispiel
kann ein Schalter 8 (8)
vorgesehen sein, um zusätzlich
zu dem normalen Druckmodus einen Tonersparmodus oder einen Testdruckmodus
auszuwählen. Wenn
durch Betätigung
des Schalters 8 der Tonersparmodus oder der Testdruckmodus
gewählt
wird, wird das Stellglied 34 von einer Steuerung 9 so
gesteuert, daß es
den Entwicklerzuführungsregulator 6 (siehe
das erste Ausführungsbeispiel
von 1 bis 3) in die Zuführungsregulierungsposition
bringt, in der die Übertragung
der Entwicklersubstanz S auf die zweite Entwicklungswalze 30 unterbrochen
oder reduziert ist. In diesem Betriebsmodus nimmt die Tonerdicke
bei der Bilderzeugung ab, so daß der
Tonerverbrauch reduziert und die Lebensdauer des Trägers verlängert wird.
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In einem zweiten Anwendungsbeispiel
kann ein Zähler 8a (siehe 8) vorgesehen sein, der
die akkumulierte Betriebszeit oder die akkumulierte Zahl der Druckseiten
zählt.
Der akkumulierte Zählwert
des Zählers 8a kann
dazu benutzt werden, das Stellglied 34 über die Steuerung 9 so
zu steuern, daß der
Grad der Entwicklerzuführungsregulierung
nach und nach reduziert wird. In einem Anfangsstadium wird beispielsweise
nur die erste Entwicklungswalze 20 benutzt, um die Entwicklersubstanz
S auf die lichtempfindliche Trommel 10 zu übertragen.
Wenn der Träger
in der Entwicklersubstanz S mit fortschreitender Druckzeit schlechter
wird, wird die Entwicklersubstanz nicht nur von der ersten Entwicklungswalze 20 sondern
auch von der zweiten Entwicklungswalze 30 übertragen,
so daß die
Menge an Entwicklersubstanz, die der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführt wird,
nach und nach größer wird.
Die Verschlechterung des Trägers nimmt
mit der akkumulierten Betriebszeit der Bilderzeugungseinheit zu,
so daß das
Druckbild immer kraftloser wird. Bei diesem Anwendungsmodus kann
die wachsende Tendenz zu immer kraftloseren Drucken jedoch dadurch
kompensiert werden, daß die
Zuführung
der Entwicklersubstanz durch die zweite Entwicklungswalze 30 vergrößert wird.
Dadurch kann die Druckqualität
stabilisiert werden.
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In einem dritten Anwendungsbeispiel
kann man sich die Tatsache, daß die
Menge der der lichtempfindlichen Trommel 10 zugeführten Entwicklersubstanz
S mit Hilfe des Entwicklerzuführungsregulators 6 (6A oder 6B oder 6C)
eingestellt werden kann, zunutze machen, um den Graupegel des Druckbildes
einzustellen. Die Graupegeleinstellung in einem Bildausgabegerät erfolgt üblicherweise
z. B. durch Steuerung der Ladespannung der lichtempfindlichen Trommel.
Die durch die Erfindung gegebene Fähigkeit der Entwicklungsvorrichtung,
die Zuführung
der Entwicklersubstanz zu justieren, kann zusätzlich dazu ausgenutzt werden,
den möglichen
Bereich der Graupegeleinstellung auszudehnen.
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In einem vierten Anwendungsbeispiel,
das dem oben beschriebenen zweiten Anwendungsbeispiel gleicht, ist
ein Tonerdickensensor 7 (siehe 8) zur Detektierung der Tonerdicke auf
der lichtempfindlichen Trommel 10 vorgesehen. Mit der von dem
Tonerdickensensor 7 detektierten Tonerdicke kann das Stellglied 34 über die
Steuerung 9 so gesteuert werden, daß der Grad der Entwicklerzuführungsregulierung
nach und nach reduziert wird. In einem Anfangsstadium wird beispielsweise
nur die erste Entwicklungswalze 20 zur Übertragung der Entwicklersubstanz
S auf die lichtempfindliche Trommel 10 benutzt. Wenn die
Tonerdicke auf der Trommel 10 abnimmt, wird die Entwicklersubstanz
nicht nur von der ersten Entwicklungswalze 20 sondern auch
von der zweiten Entwicklungswalze 30 zugeführt, um
die Menge der auf die lichtempfindliche Trommel 10 übertragenen
Entwicklersubstanz nach und nach zu vergrößern. Bei diesem Anwendungsmodus
kann die wachsende Tendenz zu kraftloseren Drucken kompensiert werden,
indem die Zuführung
der Entwicklersubstanz durch die zweite Entwicklungswalze 30 erhöht wird.
Dadurch kann die Druckqualität
stabilisiert werden.
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Der Schutzbereich der Erfindung ist
nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
So kann beispielsweise die lichtempfindliche Trommel 10,
die in allen beschriebenen Ausführungsbeispielen
als elektrostatischer Latentbildträger verwendet wird, durch ein
lichtempfindliches Element in Form eines endlosen Bandes ersetzt
werden.
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Weiterhin können zusätzlich zu den beiden Entwicklungswalzen 20, 30 eine
oder mehrere weitere Entwicklungswalzen vorgesehen sein. In diesem Fall
kann ein Entwicklerzuführungsregulator
für jeweils
zwei benachbarte Entwicklungswalzen vorgesehen werden.
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Vorangehend wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Erfindung
auf verschiedene Weise modifiziert werden kann. Durch solche Modifizierungen
wird die Erfindungsidee und der Schutzbereich der Erfindung nicht
verlassen. Vielmehr sollen alle Modifizierungen, die dem einschlägigen Fachmann
ohne weiteres zugänglich
sind, vom Schutzbereich der anliegenden Ansprüche umfaßt werden.