DE2345827C2

DE2345827C2 - Vorrichtung zur Entwicklung einer latenten elektrostatischen Abbildung mittels eines Entwicklerpulvers

Info

Publication number: DE2345827C2
Application number: DE2345827A
Authority: DE
Inventors: Wasaburo Yokohama Kanagawa Ohta
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1982-06-03
Also published as: JPS4953836A; US3918402A; DE2345827A1; JPS5330329B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwicklung einer latenten elektrostatischen Abbildung mittels eines Entwicklerpulvers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 17 97 384 ist eine Entwicklungsvorrichtung bekannt, bei der eine Entwicklerbürste mit einem Kern, an dem ein Pelzpolster befestigt ist, den Entwickler auf die elektrostatische, latente Abbildung aufbringt. Mit dieser Entwicklerbürste arbeitet ein Spender zusammen, wobei die Fasern der Bürste in den Entwicklervorrat des Spenders, der sich in einem durchlässigen Medium, beispielsweise einer Seidenumhüllung befindet, hineinragen; dadurch werden einzelne Entwicklerteilchen aufgenommen und durch die entstehenden, elektrostatischen Ladungen gehalten. Die durch die Seidenumhüllung in den Entwickler hineinragenden Fasern der Bürste schleudern einige Tonerteilchen aus dem Spender in Richtung auf die Trommel, wodurch eine kleine Pulverwolke entsteht. Diese bekannte Entwicklungsvorrichtung hat einen äußerst komplizier ten und entsprechend empfindlichen Aufbau, wohei insbesondere die Verwendung eines zusätzlichen Spenders mit den angegebenen Merkmalen nachteilig ist.

Weiterhin geht aus der US-PS 36 70 701 eine Entwicklungsvorrichtung hervor, bei der eine zur Entwicklung dienende Pulverwolke durch die oszillierende Bewegung eines Behälters für das Entwicklerpulver gebildet wird.

Eine Vorrichtung zur Entwicklung einer latenten, ίο elekirostatischen Abbildung mittels eines Entwicklerpulvers der angegebenen Gattung geht schließlich aus der US-PS 35 70 453 hervor und weist eine in einem Entwickler enthaltenden Gehäuse angeordnete, um eine Magnetanordnung rotierende und eine Magnetbürste tragende Zylinderhülse für die Zuführung des Entwicklerpulvers zu einer sich bewegenden, die Abbildung tragenden Oberfläche auf.

Bei einer solchen Entwicklung ist jedoch die Berührungsfläche zwischen der magnetischen Bürste und der die latente Abbildung tragenden Oberfläche relativ gering, so da8 die magnetische Bürste und auch die Oberfläche sich nur langsam bewegen dürfen, damit eine ausreichende Menge Entwicklerpulver auf die latente Abbildung aufgebracht werden kann. Versucht man, die Entwicklungsgeschwindigkeit durch Vergrößerung der Umfangsgeschwindigkeit der magnetischen Bürste bzw. der Bewegungsgeschwindigkeit der Oberfläche mit der latenten Abbildung zu steigern, so sinkt die der latenten Abbildung zugeführte Entwicklermenge entsprechend, d. h„ es entstehen nur noch qualitativ minderwertige Kopien.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der trotz einer Steigerung der Entwicklungsgeschwindigkeit die Untergrundschwärzung oder Verunreinigung vermieden wird, die bei der herkömmlichen Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtung die fertige Kopie beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteranspriichen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß sich die negativen Wirkungen der beiden Entwicklungsverfahren, also der Magnetbürstenentwicklung und der Pulverwolkenentwicklung, gegenseitig aufheben, während ihre positiven Wirkungen verstärkt zum Tragen kommen. Dadurch hat das entwickelte Bild eine ausreichend hohe Schwärzung und ist frei von Untergrunddichten. Dies läßt sich selbst dann erreichen, wenn das elektrostatische, latente Bild bzw. die Oberfläche, auf der sich das Bild befindet, mit hoher Geschwindigkeit bewegt, bei einer Trommel-Oberfläche also gedreht, werden, so daß die Kopiergeschwindigkeit ohne Beeinträchtigung der Kopiequalität erhöht werden kann.

Außerdem hat diese Vorrichtung einen konstruktiv äußerst einfachen Aufbau, da die Pulverwolkenentwicklungszone durch das Entwicklerpulver gebildet wird, das bei der Drehung der Zylinderhülse bzw. bei der Berührung der magnetischen Oberfläche mit der die Abbildung tragenden Oberfläche fortgeschleudert wird und sich in der Pulverwolken-Entwicklungszone sammelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Entwicklung einer latenten, elektrostatischen Abbildung mittels eines Entwicklerpulvers,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer solchen Entwicklungsvorrichtung,

Fig.3 im Schnitt eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. l.und

Fig.4 eine Vorderansicht eines Luftrohrs mit mehreren Düsen. iu

In F i g. ι ist eine Trommel I dargestellt, die sich mit konstanter Geschwindigkeit :n Richtung des Pfeils a um ihre Achse 3 dreht Auf der Oberfläche der Trommel 1 ist eine Schicht 2 ausgebildet, auf der elektrostatische, latente Abbildungen erzeugt werden können. Diese Schicht 2 kann aus einem photoleitfähigen Material, wie beispielsweise Seien, Zinkoxid oder Poly-N-Vinylcarbazol bestehen.

Als Alternative hierzu kann die Schicht 2 auch aus einem dielektrischen Material, wie beispielsweise einem 2υ Copolymer von Vinylchlorid oder Vinylacetat oder einem Alkydharz hergestellt werden. Dabei wird die elektrostatische, latente Abbildung entweder durch elektrostatische Aufzeichnung oder durch Übertragung einer elektrostatischen, latenten Abbildung von einer photoleitfähigen Schicht auf die dielektrische Schicht gebildet

Eine Pulverwolkenentwicklungszone A und eine Magnetbürsten-Entwicklungszone ßsind in der angegebenen Reihenfolge in Bereichen vorgesehen, die sich gemäß der Darstellung in F i g. 1 links unterhalb der Trommel 1 befinden. Ein elektrostatisches, latentes Bild, das auf der Schicht 2 aus Photowiderstandsmaterial gebildet worden ist, bewegt sich während der Drehung der Trommel 1 aufeinanderfolgend längs der beiden Entwicklungsabschnitte A und B. Während seiner Bewegung nimmt das elektrostatische latente Bild Tonerteilchen aus einer im Entwicklungsabschnitt A gebildeten Pulverwolke 4 und durch eine Bürste 5 auf, die im Entwicklungsabschnitt B gebildet worden ist, so daß ein sichtbares Bild entwickelt wird.

Die im Entwicklungsabschnitt B verwendete Bürste 5 arbeitet nach dem Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren, obwohl als Bürste 5 auch eine Borstenbürste verwendet werden kann. In F i g. 1 ist ein Zylinder 7, der von einer Welle 6 getragen wird und sich in der Richtung des Pfeils b dreht, links unten von der Trommel 1 gelagert und im Entwicklungsabschnitt B angeordnet. Am Umfang des Zylinders 7 ist eine Anzahl Rippen 8 befestigt. Auf der Welle 6 befindet sich lose M gelagert eine Halterung 9, welche an einer Drehung um die Welle 6 durch geeignete Mittel gehindert wird. Die Halterung 9 trägt Dauermagnete 10 und 11, die sich von der Welle 6 aus radial erstrecken und innerhalb des Zylinders 7 angeordnet sind, wobei der Magnet 10 etwa im rechten Winkel zum Umfang der Trommel 1 feststeht und der Magnet 11 etwa im rechten Winkel zur Bodenwand des Gehäuses 12 des Entwicklungsgerätes feststeht.

Das Gehäuse 12, in welchem der Zylinder 7 und die «>o Dauermagnete 10 und 11 angeordnet sind, enthält einen Entwickler 13 aus Ruß oder aus einem anderen Pigment in Pulverform, das mit einem Harz behandelt worden ist und gewöhnlich als Toner bezeichnet wird, und einen Träger aus Eisen, Kobalt, Nickel oder aus einem anderen ferromagnetischen Material in Pulverform.

Im Betrieb bleibt, wenn sich der Zylinder 7 in der Richtung des Pfeils b dreht, Entwickler 13 am Außenumfang des Zylinders 7 haften, da er durch den Dauermagneten 11 angezogen wird und sich die Rippen 8 bewegen. Nachdem die Menge durch eine Rakel 14 eingestellt worden ist wird der am Außenumfang des Zylinders 7 haftende Entwickler 13 unter dem Einfluß des durch den Dauermagneten IG gebildeten Magnetfeldes zur Bürste 5 geformt

Der die Bürste 5 bildende Entwickler 13 bewegt sich mit dem Zylinder 7 und der die Bürste 5 bildende Entwickler wird durch einen anderen Entwickler ersetzt wenn sich der Zylinder 7 dreht so daß die Bürste 5 ständig aus einem frischen Entwickler besteht Daher bewegt sich, wenn sich der Zylinder 7 dreht der Entwickler zu einer Zone, in welcher er außerhalb des Einflusses des durch den Magneten 10 gebildeten Magnetfeldes ist und der Entwickler, der nicht mehr die Bürste 5 bildet wird vom Außenumfang des Zylinders 7 im wesentlichen in der Richtung des Pfeils c durch die Fliehkräfte weggeschleudert, die auf den sich drehenden Zylinder 7 wirken.

An einer Kante des Gehäuses 12 ist eine Abschirmung 15 angebracht mit deren unterem Ende eine Umlenkplatte 15a verbunden ist welche in der Bewegungsbahn des vom Außenumfang des Zylinders 7 freigegebenen und sich in der Richtung des Pfeils c bewegenden Entwickler angeordnet ist. Der Entwickler beaufschlagt daher die Umlenkplatte 15a und wird in den Pulverwolken-Entwicklungsabschnitt A verstreut, in welchem er die Pulverwolke 4 bildet.

An die Abschirmung 15 und an die Trommel 1 werden Vorspannungen von entgegengesetzten Polaritäten von einer Stromquelle 16 aus angelegt so daß im Entwicklungsabschnitt A ein elektrisches Feld gebildet wird, welches das Bestreben hat, die Tonerteilchen in der Pulverwolke 4 zur Photowiderstandsschicht am Außenumfang der Trommel 1 zu treiben. Das in den Entwicklungsabschnitt A gebrachte elektrostatische Latente Bild nimmt Tonerteilchen auf und wird durch die Wirkung des elektrischen Feldes zu einem sichtbaren Bild gemacht.

Das elektrostatische latente Bild, das sich unter Aufnahme von Tonerteilchen aus der Pulverwolke 4 bewegt, erreicht den Entwicklungsabschnitt B, in welchem es durch die Bürste 5 gebürstet wird und Tonerteilchen aufnimmt. Dies gewährleistet, daß das elektrostatische latente Bild positiv zu einem sichtbaren Bild entwickelt wird und daß überschüssige Tonerteilchen, die am Hintergrund des Bildes während der Pulverwokenentwicklung haften, durch die Bürstwirkung der Bürste 5 entfernt werden.

Nachdem der Entwickler vom Außenumfang des Zylinders gelöst worden ist, wird restlicher Entwickler auf dem Zylinder 7 von diesem durch eine Walzenbürste 17 entfernt, die, gesehen in Fig. 1, links vom Zylinder 7 so angeordnet ist, daß der letztere sich in Bereitschaft für den nächsten Entwicklerzufuhrvorgang befindet. Die Walzenbürste 17, die in der gewünschten Richtung gedreht werden kann, kann durch einen Schaber 18, wie mit strichpunktierten Linien in der Zeichnung gezeigt, ersetzt werden.

In F i g. 1 ist eine Tonervorratsflasche 19 in umgekehrter Stellung und abnehmhar in einer öffnung 12a angeordnet, die in der linken Schulter des Gehäuses 12 vorgesehen ist. Ein Deckel 20, der dazu dient, die Mündung der Flasche 19 zu schließen, ist im Gehäuse 12 gleitbar angeordnet und kann in einer Betriebsstellung bewegt werden, in welcher die Flasche 19 offen ist, so daß die in dieser enthaltenen Tonerteilchen in der

gewünschten Weise dem Gehäuse 12 zugeführt werden können. Die Flasche 19 ist an ihrem Boden mit einer öffnung 19a versehen, um die Abwärtsbewegung der Tonerteilchen zu erleichtern. An der Abschirmung 15 ist eine Dichtung 21 angeordnet, die aus einem Fell oder aus einem Schwamm besteht und die Aufgabe hat, den Spalt zwischen der Abschirmung 15 und dem Außenuinfang der Trommel 1 zu verschließen, damit die Pulverwolke 4 im Gehäuse 12 eingeschlossen ist.

Zur Herstellung des Zylinders 7 wird Aluminium, Kunststoff oder ein anderes unmagnetisches Material bevorzugt, obwohl der Zylinder 7 auch aus einem magnetischen Material hergestellt werden kann. Die Rippen 8 können aus irgendeinem bekannten Material in irgendeiner bekannten Form hergestellt und am Zylinder 7 in an sich bekannter Weise befestigt werden. Gegebenenfalls können die Rippen auch weggelassen werden. Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Entwickler vom Zylinder 7 durch Fliehkräfte gelöst, die auf den Zylinder ausgeübt werden, so daß es erforderlich ist, daß sich der Zylinder mit einer relativ hohen Umfangsgeschwindigkeit dreht. Wenn der Entwickler vom Zylinder freigesetzt und im Entwicklungsabschnitt A durch andere Mittel als durch Fliehkräfte verstreut wird, kann der Zylinder mit jeder gewünschten Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden. Ferner können, anstatt daß der Zylinder zur Drehung angetrieben wird, die Dauermagnete bewegt und der Zvlinder festeehalten werden. Bei der gezeigten und beschriebenen Ausführungsform sind zwei Dauermagnete vorgesehen, jedoch kann die Zahl derselben in der gewünschten Weise verändert werden.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei welcher der Entwickler am Außenumfang des Zylinders 7 durch eine Walzenbürste

22 abgelöst wird, die sich in einer bestimmten Richtung dreht, so daß der Entwickler durch Borsten 22a und eine Anzahl Drähte 23 der Walzenbürste 22 verstreut wird, um eine Pulverwolke 4 zwischen der Walzenbürste 22 und der Trommel 1 zu bilden. Die Walzenbürste 22 ist, gesehen in Fig.2, links oberhalb des Zylinders 7 angeordnet und trägt Borsten 22a aus einem relativ elastischen Material, wie Schweineborsten oder Draht, und ist auf einer Welle 226 angeordnet. Die Drähte 23 zum Abstreifen des Entwicklers von den Borsten 22a sind auf derjenigen Seite des Umfangs der Walzenbürste 22 gezogen, die dem Außenumfang der Trommel 1 zugekehrt ist Der durch die Borsten 22a vom Außenumfang des Zylinders 7 abgelöste Entwickler wird in der Umfangsrichtung der Trommel 1 verstreut, nachdem er von der Walzenbürste 22 durch die Drähte

23 abgestreift worden ist, so daß eine Puiverwoike 4 zwischen der Walzenbürste 22 und der Trommel 1 erhalten wird.

Die der Abschirmung 15 der in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Ausführungsform entsprechende Abschirmung 24 ist bei dieser Ausführungsform gekrümmt Zwischen der Oberkante der Abschirmung 24 und einem Trägerdraht zwischen den beiden Entwicklungsabschnitten A und B ist ein Drahtnetz 26 aus rostfreiem Stahl, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitendem Material vorgesehen, das als Gegenelektrode dient und längs des Außenumfangs der Trommel 1 angeordnet ist An das Drahtnetz 26 und an die Trommel 1 werden Vorspannungen von der erwähnten Stromquelle aus angelegt, so daß die Tonerteilchen, "die durch das Drahtnetz 26 hindurchtreten, dem elektrostatischen latenten Bild am Außenumfang der Trommel 1 zugeführt werden.

Bei der gezeigten und beschriebenen Ausführungs-"> form hat der Zylinder 7 keine Rippen und wird ein Schaber 27 an seinem einen Ende in Anlage am Außenumfang des Zylinders 7 gehalten, um restlichen Entwickler von diesem abzuschaben. Der Zylinder 7 kann natürlich mit Rippen versehen werden und der

ίο Entwickler kann vom Zylinder 7 wie für die erste Ausführungsform nach F i g. 1 beschrieben entfernt werden.

In F i g. 2 ist ein trichterförmiger Tonerbehälter 28 auf der linken Schulter des Gehäuses 12 angeordnet, der an

" seinem unteren Teil mit einer öffnung 28a versehen ist, in welcher eine Walzenbürste 29 gelagert ist, die, wenn gewünscht, in der Richtung des Pfeils d gedreht werden kann, um zusätzliche Tonerteilchen dem Entwickler 13 zuzuführen, wenn dies gewünscht wird. Die Walzenbürste 29 kann durch eine Walze ersetzt werden, die an ihrem Außenumfang mit einer rauhen Materialschicht versehen ist. Es kann auch irgendeine andere Tonerzufuhreinrichtung als die gezeigte und beschriebene, wenn gewünscht, verwendet werden.

Im linken unteren Teil des Gehäuses 12 ist eine Walze 31 gelagert, die eine Anzahl Rührschaufeln 30 trägt, wie in Fig.2 gezeigt. Die Walze 31 kann in der gewünschten Richtung und zu einem gewünschten Zeitpunkt gedreht werden, um den Entwickler 13 im

ό Gehäuse 12 in eine Rührbewegung zu versetzen.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher ein Luftstrom durch Düsen 32a gegen den Entwickler am Außenumfang des Zylinders 7 gerichtet wird, um den Entwickler in der Richtung der Pfeile zur Bildung der Pulverwolke 4 wegzublasen. Die Düsen 32a (siehe Fig.4) sind je an einem vorderen Endteil eines der Rohrelemente 32 angeordnet die mit einer Luftzufuhrleitung 34 verbunden sind, die von der linken Schulter des Gehäuses 12 und einer Abschirmung 33 getragen wird. Die Luftzufuhrleitung 34 enthält ein Ventil und ist mit einem Gebläse (nicht gezeigt) verbunden, um unter Druck stehende Luft den Düsen 32a für den Austritt durch diese zuzuführen.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 2 und 3 ist die Verwendung des Drahtnetzes 26 nicht wesentlich. Wenn kein Drahtnetz 26 vorgesehen ist, wird an die Abschirmung 24 oder 33 eine Vorspannung angelegt Bei den in Fig. 1—3 gezeigten Ausführungsformen kann ein Dauermagnet 36 von einer Polarität die derjenigen des Dauermagnets 10 entgegengesetzt ist auf der Halterung 9 in einer Stellung angeordnet werden, wie in Fig.3 mit strichpunktierten Linien angegeben, die dem Teil des Außenumfangs des Zylinders 7 entspricht von weichem der Entwickler abgelöst oder abgeblasen wird, um die Pulverwolke 4 zu bilden. Diese Anordnung ist vorteilhaft, um die Streuung des Trägers durch magnetische Abstoßung zwischen den entgegengesetzten Polen der Magnete zu erleichtern. Bei allen Ausführungsformen können die Dauermagnete durch geeignete FJektromagnete ersetzt werden.

Bei allen gezeigten und vorangehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Pulverwolke 4 durch den Entwickler gebildet, der vom Außenumfang des Zylinders 7 entfernt wird, nachdem er an diesem infolge magnetischer Anziehung gehaftet hatte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entwicklung einer latenten elektrostatischen Abbildung mittels eines Entwicklerpulvers, mit einer in einem den Entwickler enthaltenden Gehäuse angeordneten, um eine Magnetanordnung rotierenden und eine Magnetbürste tragenden Zylinderhülse für die Zuführung des Entwicklerpulvers zu einer sich bewegenden, die Abbildung tragenden Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung (6,9, 10) so ausgebildet ist und die Zylinderhülse (7) derart rotiert, da3 in Bewegungsrichtung der Oberfläche (2) vor der Entwicklungszone (B) der Magnetbürste (5) das Entwicklerpulver von der Zylinderhülse (7) fortgeschleudert wird und in dem Gehäuse (12) eine Pulverwolke mit einer Pulverwolken-Entwicklungszone (/4,'bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Rippen (8), die am Außenumfang der Zylinderhülse (7) angeordnet sind und dazu dienen, den Entwickler (13) vom Außenumfang der Zylinderhülse wegzuschleudern, und durch eine Umlenkplatte (15a^zum Verstreuen des Entwicklers von der Zylinderhülse (7) weg zur Pulverwolkenentwicklungszone (A).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Pulverwolkenentwicklungszone (A) ein Drahtnetz (26) vor der Oberfläche (2) angeordnet ist, das als Entwicklungselektrode dient, um die Zufuhr des Entwicklers zum elektrostatischen, latenten Bild zu unterstützen.

4. Vorrichtung nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch auf die Zylinderhülse gerichtete Düsen (52a) zur Unterstützung der Ablösung des Entwicklers und der Ausbildung der Pulverwolke.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine rotierende, die Zylinderhülse (7) berührende und mit sich axial erstreckenden Drähten (23) in Eingriff kommende Walzenbürste (22) zur Unterstützung der Ablösung des Entwicklers von der Zylinderhülse (7) und der Ausbildung der Pulverwolke.