DE2917282C2

DE2917282C2 - Magnetbürsten-Entwicklervorrichtung

Info

Publication number: DE2917282C2
Application number: DE2917282A
Authority: DE
Inventors: Nin-Ichi Kamogawa; Yoshio Tokyo Yamazaki
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1978-04-28
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1982-04-22
Also published as: US4267796A; DE2917282A1; JPS602664B2; JPS54143237A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladungsbild-Entwicklervorrichtung, insbesondere zur Entwicklung eines auf einem Aufzeichnungs- oder Bildträger in einem elektrostatischen Aufzeichnungs- oder Kopiervorgang geformten elektrostatischen Bilds bzw. latenten Ladungsbilds mittels eines Einkomponenten-Entwicklers, der keinen Träger, sondern nur Toner als Hauplkomponente enthält.

Für das Entwickeln eines nach einem elektrophotographischen oder elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren hergestellten latenten Ladungsbilds sind ein Magnetbürsten-, ein Kaskadeneniwicklungsverfahren Und ähnliche Verfahren bekannt, bei denen eine Entwicklermasse der Zweikomponentenserie (d. h. mit mindestens zv/ei Komponenten, nämlich Träger- und Tonerteilchen) verwendet wird. Obgleich diese Verfahl-cn unbestritten insofern vorteilhaft sind, als nach ihnen ein Kopiebild ausgezeichneter Güte reproduziert Werden kann, sind sämtliche Zweikomponentenent-W'ckler mit dem Nachteil behaftet, daß der Träger einer Ermüdung bzw. Erschöpfung unterliegt und das Mischungsverhältnis von Träger und Toner in unerwünschter Weise schwanken kann.

Die genannten Nachteile werden im wesentlichen dadurch vermieden, daß ein Entwickler der Einkömpon* entenreihe verwendet wird, der keinen Träger, sondern hauptsächlich nur den Toner enthält,

In jüngster Zeit ist eine Eniwicklervörrichtürtg der Art gemäß Fig. 1 entwickelt worden, die sich für die Entwicklung eines latenten Ladungsbilds mittels einer Einkomponentert'Entwicklermasse 4 eignet, die als Hauptbestandteil einen ferromagnetisehen Toner enthält. Diese Vorrichtung umfaßt gemäß Fig. I eine drehbare Trommel 1 mit einer auf ihrer Umfangs- oder Mantelfläche angeordneten photoelektrischen, lichtempfindlichen Schicht und einen drehbaren, hülsenförmigen Zylinder 3 aus einem nicht-magnetischen Material, welcher der Mantelfläche der Trommel 1 über einen Spalt 2 gegenübersteht und auf die durch die Pfeile angedeutete Weise gegenläufig sur Trommel 1 drehbar ist Dem Zylinder 3 ist ein Tonerbehälter 5

ίο zugeordnet, aus welchem magnetischer Toner 4 in einem vom Spalt 2 entfernten Bereich auf die Mantelfläche des Zylinders 3 aufgebracht wird, im Inneren des Zylinders 3 sind mit einem kleinen Abstand von seiner Innenumfungsfläche ein Entwicklermagnet 6 in Ausrichtung auf den Spalt 2, ein Tonereinführmagnet 7 an einer dem Entwicklermagneten 6 vorgeschalteten Stelle, in Drehrichtung des Zylinders 3 gesehen, ein dem Magneten 6 nachgeschalteter Tonerrückführmagnet 8 und eine Reihe von Tonertransportmagneten 9—11 zur Rückführung des Toners vom Spalt 2 zum Behälter 5 vorrichtungsfest angeordnet. Diese Magnete 6—11 sind an einem Tragteil 12 montiert und so angeordnet, daß ihre Polaritäten in Drehrichtung des Zylinders 3 jeweils abwechselnd entgegengesetzt sind (vgl. Fig. 1). Eine Streichplatte 13 dient zur Einstellung der Dicke der Tonerschicht.

Bei der vorstehend beschriebenen Entwicklervorrichtung wird der Toner 4 unter dem Einfluß der Magnetkraft beispielsweise der Magnete 9 und 10 auf die Außen- bzw. Mantelfläche des Zylinders 3 aufgebracht bzw. angezogen und aus dem Tonerbehälter 5 an der Streichplatte 13 vorbei in Form einer Tonerschicht mit konstanter Dicke herausgeführt, während sich die Trommel 3 dreht. Bei der Drehung des Zylinders 3 kommt sodann die unter der Magnetkraft der Magnete 11, 7 und 6 stehende Tonerschicht schließlich am Spalt 2 an. Im Bereich des Spalts 2 kann sich die Tonerschicht unter dem Einfluß eines Magnetfelds des Enlwicklermagmtens 6 im Zusammenwirken mit dem Tonereinführniagneten 7 und dem Tonerrückführmagneten 8 radial nach außen ausdehnen, wodurch der Toner in Gleitberiihrung mit der Mantelfläche der umlaufenden Trommel 1 gebracht wird. Wenn dem Toner hierbei eine erforderliche elektrische Aufladung erteilt wird, zieht das in der lichtempfindlichen Schicht 14 (vgl. F i g. 2) der Trommel 1 erzeugte latente Ladungsbild die so an die Mantelfläche der Trommel herangebrachten Tonerteilchen in einem dom latenten Ladungsbild entsprechenden Muster an, so daß dieses Ladungsbild entwickelt wird. Das so entwickelte Ladungsbild wird anschließend zu einem geeigneten Aufzeichnungsträger, beispielsweise einem glatten Papierblatt, übertragen und in an sich bekannter Weise fixiert.

Die vorstehend beschriebene Entwicklervorrichtung ist mit Mängeln behaftet, die der Verwendung des magnetischen Toners zuzuschreiben sind. Beispielsweise sind die Tonerteilchen hierbei bestrebt, sich in mehreren Lagen auf der Oberfläche der als Aufzeichnungsträger dienenden lichtempfindlichen Schicht 14 der Trommel i abzusetzen, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, in welcher diese Tonerlagen bei 15 angedeutet sind. Diese Tonerteilchenanhäufungen führen zu einer Verschlechterung der Schärfe des Tonerbilds selbst und mithin zu einer erheblichen Verschlechterung der Güte des reproduzierten bzw. Kopiebilds nach der Übertrat gung auf das Kopierpapier, Weil diese Tonerteilchenlagen 15 beim Übertragungsvorgang, bei welchem das

Kopierblatt fest an die lichtempfindliche Schicht 14 der Trommel ? angedrückt wird, zerstört werden, so daß sich die lockeren Tonerteilchen nach außen über den Umriß des wiederzugebenden Bilds verstreuen und dieses Bild unscharf werden lassen.

Außerdem ist zu beobachten, daß einige Tonerteilchen an der lichtempfindlichen Schicht 14 im Randabschnitt um einen Ladungsbildbereich 16 herum haften bleiben, wodurch gemäß Fig. 3 ein das Kopiebild verschleierndes Schattenbild 17 entwickelt wird.

Obgleich die Ursache für die vorstehend beschriebene Erscheinung bisher noch nicht vollständig geklärt werden konnte, wird angenommen, daß das Auftreten dieser unerwünschten Erscheinung darauf zurückzuführen ist, daß der Träger fehlt, der eine Abstreifwirkung ausübt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß der Träger normalerweise in einer etwa das lOOfache der Tonermenge betragenden Menge vorhanden ist

Weiterhin ist die Entwicklervorrichtung gemäß F i g. 1 mit dem Nachteil behaftet, daß die Höhe der _>υ Ausdehnung oder Wölbung der Tonerteilchen, die unter dem Einfluß des Entwicklermagneten 6 u^r,w. entsteht, vergleichsweise klein bleibt, weil als Entwickler ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, so daß der Spalt 2 nicht groß ausgelegt werden kann und somit 2> hohe Präzisionsanforderungen an Konfiguration und Ausrichtung von Trommel 1 und Zylinder 3 gestellt werden müssen.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Ausschaltung der den bisherigen Entwicklervorrichtungen anhaftenden w Nachteile und Mängel durch Schaffung einer verbesserten Entwicklervorrichtung, mit welcher ein latente., Ladungsbild mittels eines magnetischen Toners mit hohem Schärfegrad und hohem Kontrast entwickelt werden kann, während die an die Konstruktion der Vorrichtung zu stellenden Präzisionsanforderungen erheblich gemildert werden können.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Entwicklung eines latenten Ladungsbilds, auf welche die Erfindung anwendbar ist,

F i g. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der bei den bisherigen Entwicklervorrichtungen auftretenden Mängel und

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht zur Veranschaulichung des ErfinJungsprinzips.

Erfindungsgemäß wird der in Drehrichtung des Zylinder- 3 dem Entwicklermagnet 6 vorgeschaltete Tonereinführ- bzw. -zufuhrmagnet 7 durch einen Magneten gebildet, der eine höhere Magnetflußdichte gewährleistet a«s der dem Entwicklermagneten 6 « nachgeschaltete Tonerrückführmagnet 8. Wenn der Entwicklermagnet 6 beispielsweise eine Magnetflußdichte von 1400 Gauß besitzt, wird die Magnetflußdichte des Tonerzufuhrmagneten 7 mit 1300 Gauß und diejenige des Tonerrückführmagneten 8 mit 900 Gauß gewählt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entwicklung eines latenten Ladungsbilds wird die im Bereich des Spalts 2 zwischen der Mantelfläche der Trommel 1 und der Mantelfläche des Zylinders 3 hervorgebrachte Aufblähung bzv/. Ausdehnung der Tonerschicht in Abhängigkeit von der Richtung der Magnetismuslinie begrenzt, die durch die Magnetflußdichtenbeziehung zwischen Entwicklermagnet 6, Tonerzufuhrmagnet 7 und Tonerrückführmagnet 8 bestimmt wird (vgl. F i g. 4). Genauer gesagt: Da die Magnetflußdichte des Tonereinführ- bzw. -zufuhrmagneten 7 größer ist als diejenige des Tonerrückführmagneten 8, liegt der Konzentrationspunkt des Magnetflusses in einer Position, die in Bewegungsrichtung vom Mittelpunkt des Entwicklermagneten 6 nach außen versetzt ist, so daß die Tonerteilchen auf die in Fig.4 durch den Pfeil X ausgedeutete Weise durch die Anziehungskraft im Bereich des Spalts 2 praktisch in einer Richtung längs der Mantelfläche des umlaufenden Zylinders 3 gehalten werden. Infolgedessen werden Tonerteilchen an der Oberfläche der Trommel 1, mit Ausnahme der durch die elektrostatische Anziehungskraft des latenten Ladungsbilds zwangsweise gegen die Mantelfläche der Trommel 1 angezogenen Teilchen, beispielsweise die ziemlich locker zusammengeballten Tonerteilchen der Anhäufungen oder Lagen 15 in deren mittlerem oder oberem Abschnitt sowie die in den Ra^dbereichen um das latente Ladungsbild herum verteilten Tonerteilchen (vgl. F i g. 2 und 3). durch den nachfolgenden Abschnitt des gebildeten Tonerwulstes abgestreift und durch die magnetische Anziehungskraft X am Zylinder 2 zurücr,-gehalten, um zu letzterem zurückgeführt und ir Richiung auf den Tonerrückführmagneten 8 transportiert zu werden. Auf diese Weise wird auf der Mantelfläche der Trommel 1 ein klares, scharfes Tonerbild erzeugt, das nach der Übertragung auf ein Kopierblatt ein Kopiebild mit ausgezeichneten Eigenschaften liefert.

Wenn dagegen der Tonerzufuhrmagnet 7 dieselbe Magnetflußdichte besitzt wie der Tonerrückführmagnet 8, kann diese Abstreifwirkung nicht erreicht werden, weil nur die Tonerteilchen, die durch die Magnetkraft des Entwicklermagneten 6 praktisch senkrecht zur Umfangsfläche der Trommel 1 auf dem Zylinder 3 gehalten werden, im Spalt 2 auf der MantelPäche der Trommel abgelagert werden.

Es ist möglich, die rotierende Trommel in Berührung mit der Tonerteilchenschicht zu bringen, die durch eine Magnetkraft mit einer Kraftkomponente parallel zur Mantelfläche von Trommel 1 und Zylinder 3 im Spalt 2 auf dem Zylinder 3 gehalten wird, wenn die Magnetisierungsachse des Entwicklermagneten 6 gegenüber der senkrecht zur Innenumfangsfläche des Zylinders 3 verlaufenden Richtung entsprechend geneigt wird. Bei der beschriebenen Anordnung gemäß der Erfindung kann jedoch der Bereich A, in welchem die Trommel 1 mit dem aufgeblähten bzw. nach außen expandierten Tonerteilchenabschnitt auf dem Zylinder 3 in Berührung gelangen kann, gemäß F i g. 4 eine größere Fische besitzen, wodurch vergleichsweise großzügige Toleranzen bezüglich der Genauigkeif der Größe des Spalts 2 zwischen Trommel 1 und Zylinder 3 möglich werden.

Eine ähnliche Wirkung kann auch dann erreicht werden, wenn der Tonerrückführmagnet 8 im Gegensatz zur Anordnung nach F i g. 4 eine größere Magnetflußdich'2 besitzt als der Tonereinführmagnet 7. In diesem Fall kann sich jedoch die unerwünschte Wirkung einstellen, daß die Tonerteilchen, die nicht der magnetischen Haltekraft parallel zur Mantelfläche des rotierenden Zylinders 3 Unterworfen sind, in einer Lage in Bewegungsrichtung hinter der Stelle auf der Oberfläche der Trommel i, an welcher die Entwicklung erfolgt, abgelagert werden, so daß eine unerwünschte Verteilung oder Ablagerung der Tonerteilchen stattfindet.

Das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu Verwendende Entwicklermitlel muß notwendigerweise einen magnetischen Toner enthalten, der vorzugsweise zusätzlich elektrisch isolierend wirkt. Wenn ein elektrisch leitfähiger Toner verwendet wird, kann die Schaffe des durch elektrostatische Übertragung des entwickelten Bilds auf ein gewöhnliches Papierblatt übertragenen Kopiebilds beeinträchtigt werden. Die elektrische Aufladung der isolierenden Tonerteilchen kann auf die in der US-PS 36 45 770 beschriebenen Weise durch Anlegung einer elektrischen Ladung an die Tonerschichl mittels äußerer Einrichtungen, beispielsweise einer Korona- öder Spfühehtlädüngseinrichtung, durch Ausnutzung der Reibungselektrizität, die durch Reibung mit dem Zylinder, der lichtempfindlichen Schicht und dgl. entsteht, sowie durch Ausnutzung der Reibungselektrizität aufgrund der Reibung zwischen den Tonerteilchen selbst erfolgen: Beim zuletztgenannten Verfahren, das sich als besonders vorteilhaft erwiese r, i,Ht,- wc TuC π ι GiiCiiGn ernes ι τι α te Γΐα r s ^u l/i JGi ι Erweise eines pulverisierten magnetisierbaren Materials), das einen vom Reibwert des Matrixharzes der Tonerteilchen verschiedenen Reibwerl besitzt, auf der Oberfläche der Tonerteilchen verteilt, wobei positive und negative Laduhgspunkle ih einem diskreten Musler oder Schema durch Reibung zwischen den Tonerteilchen auf der Oberfläche des Toners erzeugt werden. Bei diesem Verfahren kann unabhängig von der Polarität des zu entwickelnden latenten Ladungsbilds die angestrebte Entwicklung ohne Notwendigkeit für eine zusätzliche oder weitere Behandlung erfolgen.

ίο Selbstverständlich kann der bei der erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung verwendete Toner mit einem die Fließfähigkeil verbessernden Mittel, wie pulverisiertem Siliciumoxid, vef mischt sein.
Aus der vorstehenden Beschreibung gehl somit hervor, daß mit der Erfindung eine Vorrichtung zur Entwicklung eines latenten Ladungsbilds geschaffen wird, mit welcher ein Tonerbild mit wesentlich verbesserter Schärfe unter Verwendung einer sehr einfachen Konstruktion herstellbar ist, bei der die

Teile gemildert werden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetbürsten-Entwicklervorrichtung zur Verwendung bei einem elektrostatischen Aufzeichnungs- bzw. Kopiergerät, mit einer von einer Tonereinführseite über eine Entwicklungsposition zu einer Tonerrückführseite bewegbaren Trageinrichtung, an deren Oberfläche ein Einkomponenten-Toner durch die Magnetkraft von im Inneren dieser Trageinrichtung stillstehend angeordneten Magnetelementen anziehbar ist, wobei der Toner aus einem Tonerbehälter entnommen und sodann in Gleitberührung mit einem ein latentes Ladungsbild tragenden Element gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (6, 7, 8) so angeordnet sind, daß ein erstes Magnetfeld an der Tonereinführseite größer ist als ein zweites Magnetfeld an der Tonerrückführseite.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (6, 7, 8) mehrere getrennte Magnete umfassen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete einander abwechselnd mit jeweils entgegengesetzter Polarität angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente (6, 7, 8) einander abwechselnd mit jeweils entgegengesetzter Polarität angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Magnetpol in der Entwicklungsposition, an der Tonereinführseite und an der Tonerrückiührseite angeordnet ist.