DE3107055C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Entwicklungsvorrichtung dieser Art ist in der DE 28 39 178 A1 beschrieben. Bei dieser bekannten Entwicklungsvorrichtung ist ein rotierender Entwicklungsträger in kleinem Abstand zu einem Bildträger angeordnet. Auf dem Entwicklerträger wird mittels eines elastischen blattförmigen Elements im Zusammenwirken mit weiteren Elementen, wie einer starren Rakel, eine Entwicklerschicht bestimmter Dicke ausgebildet. Mit zunehmenden Anforderungen an die Bildqualität und dem Wunsch, diese in genau definierter Weise beeinflussen zu können, werden auch an die Homogenität und Gleichmäßigkeit der auf dem Entwicklerträger ausgebildeten Entwickler­ schicht sehr hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere bei nichtmagnetischem Einkomponentenentwickler bereitet die Ausbildung einer einwandfreien Entwicklerschicht Schwierigkeiten.

Eine Möglichkeit zum Aufbringen von Entwickler auf den Entwicklerträger zeigt auch die DE 21 62 076 A1. Hierbei wird mittels einer walzenartigen Anordnung bereits schichtartig auf dem Entwicklerträger aufliegender Entwickler auf eine bestimmte Dicke gebracht, wobei die Walze zum Entfernen von Agglomeraten mikroskopische Vor­ sprünge aufweisen kann.

Gemäß der DE 15 22 673 A1 wird Entwickler durch eine Elektrodenanordnung, die ein schirmartiges Gitter bilden, geladen und auf den Entwicklerträger aufgebracht.

Auch bei den beiden letztgenannten Arten des Entwicklerauftrags bzw. der Entwicklerschichtbildung ist es problematisch, eine gleichmäßige Entwicklerschicht zu erhalten.

Besonders hohe Anforderungen an die Entwicklerschicht werden bei der Abstandsentwicklung gestellt, bei der zwischen der Oberfläche der Entwicklerschicht und dem Ladungsbildträger in der Entwicklungszone ein Abstand besteht, wie z. B. in der DE 24 07 380 A2 geschildert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß Entwicklerteilchenansammlungen auf dem Entwicklerträger vermieden und eine homogene Entwicklerschichtstruktur gleichmäßiger Stärke auf dem Entwicklerträger ausgebildet wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Pa­ tentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Unebenheiten oder Vorsprünge bewirken, daß das elastische Element durch die Rotation des Entwicklerträgers Zugkräften ausgesetzt wird und dadurch leicht vibriert. Außerdem erfährt das elastische Element durch den eintretenden Entwickler Kräfte, die es von der Oberfläche des Entwicklerträgers abzuheben versuchen. Dadurch entstehen auch feine Vibrationen in Dickenrichtung der Ent­ wicklerschicht. Infolge der feinen Vibrationen brechen die Unebenheiten oder Vorsprünge zusammengelagerter Entwickler in sehr feine Teilchen auf, lösen und lockern auf dem Entwicklerträger eventuell zurückgebliebenen Entwickler und erhöhen das Ausmaß der Reibungsladung, wodurch sich auf einfache Weise stets eine sehr homogene Entwicklerschicht ergibt und eine hohe Qualität des entwickelten Bildes erreichbar ist. Insbesondere bei leicht zusammenballbarem Entwickler kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Maßnahmen deutlich zum Tragen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu­ tert.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht der Ent­ wicklungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 sind perspektivische Teilansichten, die verschiedene Ausführungsformen von Entwickler-Auftragvorrichtungen zur Verwendung bei der Entwicklungs­ vorrichtung zeigen,

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die eine Anwendungsform der Auftragvorrichtung zeigt,

Fig. 4A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform der Entwickler- Auftragvorrichtung zeigt,

Fig. 4B ist eine Schnittansicht einer Ab­ wandlung hiervon,

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Entwickler- Auftragvorrichtung zeigt,

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines elektrosta­ tischen Ladungsbilds unter Verwendung eines nichtmagnetischen Einkomponenten-Entwicklers, wo­ bei nach einem elektrofotografischen Verfahren wie dem bekannten Carlson-Verfahren oder dem in der US-PS 36 66 363 beschriebenen NP-Verfahren auf einem zylindrischen Bildträger 1 ein Ladungsbild er­ zeugt wird, das durch Bildentwicklung mit einem isolieren­ den nichtmagnetischen Entwickler 5 sichtbar gemacht wird. Der Entwickler wird von einem eine Entwicklerzuführeinrichtung bilden­ den Vorratsbehälter 3 her zugeführt und mit Hilfe einer Auftrag- bzw. Beschichtungsvorrichtung 4 als eine Schicht mit bestimmter Dicke auf einen Entwicklerträger 2 aufgebracht wird. Der Ent­ wicklerträger 2 ist durch eine zylindrische Entwicklungs­ walze aus Edelstahl gebildet, die jedoch auch aus Aluminium oder irgend einem anderen geeigneten Metall hergestellt oder mit einem Harz beschichtet sein kann, das eine Reibungsladung des Entwicklers mit einer bestimmten Po­ larität verursacht. Ferner kann die Entwicklungswalze aus einem elektrisch leitenden nicht-metallischen Material hergestellt sein. Der Entwicklerträger 2 ist an seinen beiden Stirnenden mit nicht gezeigten Abstandsrollen aus Polyäthylen hoher Dichte versehen, wobei die Entwicklungs­ vorrichtung so angebracht ist, daß die Abstandsrollen in Berührung mit den beiden Stirnenden des Ladungsbildträgers 1 bleiben, wodurch der Abstand zwischen dem Ladungsbild­ träger 1 und dem Entwicklerträger 2 so festgelegt wird, daß er größer als die Dicke des auf den Entwicklerträger 2 aufgebrachten Entwicklers ist, und normalerweise in einem Bereich von 100 bis 500 µm, vorzugsweise 150 bis 300 µm liegt. Ein übermäßig großer Abstand bewirkt eine Ver­ minderung der von dem Ladungsbild auf den Entwickler­ träger 2 aufgeschichteten Entwickler wirkenden elektro­ statischen Kraft, so daß sich die Bildqualität insbesondere hinsichtlich der Reproduktion feiner Linien verschlechtert, während ein unangemessen kleiner Abstand ein Zu­ sammendrücken des Entwicklers zwischen dem Entwicklerträger 2 und dem Ladungsbildträger 1 ergeben könnte, wodurch unter Umständen eine Zusammenballung des Entwicklers her­ vorgerufen würde. Dies steht im Zusammenhang mit einer zum Erzielen der erforderlichen Bilddichte notwendigen minimalen Entwicklerdicke von ungefähr 50 µm und vorzugs­ weise 80 µm an dem Entwicklerträger 2. Die Geschwindigkeit, mit der der Entwickler mit dem Entwicklerträger 2 in die Entwicklungszone befördert wird, in der der Entwickler geringen Abstand zum Ladungsbildträger besitzt, kann größer als die Umfangsgeschwindigkeit des Ladungsbildträ­ gers 1 gewählt werden, jedoch verursacht eine derartige höhere Geschwindigkeit ein Verstreuen von Entwickler, und zwar insbesondere im Falle des nichtmagnetischen Entwicklers. Ferner sind im Hin­ blick auf die Bildqualität im wesentlichen gleiche Ge­ schwindigkeiten vorzuziehen. Eine Entwicklungs-Vorspan­ nungsquelle 6 ist dafür vorgesehen, zwischen dem elektrisch leitenden Entwicklerträger 2 und einer Rückseitenelektrode des Ladungsbildträgers 1 eine Spannung anzulegen, die eine Entwicklungsvorspannung bildet. Bei dem beschriebenen Beispiel wurde ein Ein­ komponenten-Entwickler verwendet (der keine Trägerteilchen enthielt, die größer als die Tonerteilchen waren), der ausschließlich aus Toner mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 µm oder aus einem Gemisch dieses Toners mit 0,4 bis 1 Gew.-% hydrophobem Siliziumdioxid mit der mittleren Teilchen­ größe von 16 µm gebildet war. Es wurde ein Kopiergerät verwendet, in das die Entwicklungsvorrichtung gemäß die­ sem Ausführungsbeispiel eingesetzt wurde. Die Entwicklungs­ vorspannung war eine Sinusspannung mit einem Spitzen-Spitzen- Wert von 1500 V und einer Frequenz von 800 Hz, der eine Gleichspannung von +150 V überlagert war, um damit ein klares Bild mit zufriedenstellender Qualität zu erzielen.

Die Fig. 2A und 2B zeigen Beispiele für die Beschichtungs­ vorrichtung 4, die bei der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 1 verwendet wird und die dazu dient, den Entwickler auf den Entwicklerträger 2 aufzubringen und die Dicke der auf diese Weise erzielten Entwicklerschicht zu bestimmen. Die Beschichtungsvorrichtung ist zumindest an ihrer dem Ent­ wicklerträger 2 gegenüberstehenden Oberfläche mit Uneben­ heiten oder Vorsprüngen 7 oder 9 versehen. Die Vorsprünge oder Unebenheiten 7 oder 9 können aus dem gleichen Mate­ rial wie die Beschichtungsvorrichtung 4 bestehen, mit der Beschichtungs­ vorrichtung 4 einstückig sein, gesonderte Teile bilden oder aus unterschiedlichem Material bestehen, wie beispiels­ weise aus kurzen Fasern, die auf ein elastisches Element aufgesetzt sind. In einem derartigen Fall sollten die Fa­ sern kleine Dicke haben, die beispielsweise nicht 100 µm und vorzugsweise nicht 50 µm übersteigt. Falls ferner die Unebenheiten oder Vorsprünge durch ein gesondertes Element gebildet sind, braucht dieses nicht unbedingt auf ein darunterliegendes Element aufgebracht zu sein, sondern es kann unmittelbar aufgelegt sein. Die Fig. 2A zeigt ein Beispiel für die Beschichtungsvorrichtung 4, bei dem zylindri­ sche Vorsprünge einstückig mit der Beschichtungsvorrichtung aus­ gebildet sind. Diese Vorsprünge können auch halbkugel­ förmig sein.

Die Fig. 2B zeigt ein Beispiel der Beschichtungsvorrichtung 4 das mit einer als elastisches Andruckelement dienenden Silikonkautschukplatte 8 mit einer Dicke von 2 mm und einer Härte von 60 (Shore-)Härtegraden aufgebaut ist, über das ein flexibles Nylon-Gitter bzw. -Netz 9 gelegt ist, das beispiels­ weise aus gewöhnlich gewebten Nylonfäden mit 71 µm Durch­ messer mit Öffnungen von 161 µm gebildet ist. Das Gitter oder Netz kann auch ein Köper-Gewebe, Satin-Gewebe oder dergleichen sein, sowie aus einem Metall oder einem makro­ molekularen Material wie Polyester oder Nylon bestehen.

Selbst wenn jedoch der Gitter-Aufbau der gleiche bleibt, beeinflußt das das Gitter bildende Material die dem Ent­ wickler bei dessen Aufbringen auf den Entwicklerträger 2 zu erteilende Ladung. Beispielsweise ergibt ein Nylon- Gitter mit dem vorstehend genannten Aufbau an der auf den Entwicklerträger aus Edelstahl aufgebrachten Entwickler­ schicht ein Oberflächenpotential von -70 V, während unter den gleichen Bedingungen ein Polyester-Gitter ein Ober­ flächenpotential von -40 V ergibt. Natürlich wird auch beim Aufbringen des Entwicklers zwischen dem Entwickler und dem Entwicklerträger 2 ein Laden des Entwicklers her­ vorgerufen.

Die Unebenheiten an der dem Entwicklerträger 2 gegenüber­ stehenden Oberfläche der Beschichtungsvorrichtung 4 dienen nicht nur dazu, zum Durchlaß des Entwicklers einen bestimmten Abstand zwischen dem Entwicklerträger 2 und der Beschichtungs­ vorrichtung 4 aufrecht zu erhalten, sondern auch dazu, den an dem Entwicklerträger 2 vorhandenen Entwickler durch Zerkleinern von Zusammenballungen im Entwickler um­ zurühren und eventuell die einmal aufgetragene Entwickler­ schicht abzustreifen und den abgestreiften Entwickler durch die wechselseitige Bewegung der Beschichtungsvorrichtung 4 und des Entwicklerträgers 2 in den Zwischenraum zu führen, um dadurch an dem Entwicklerträger 2 erneut eine Ent­ wicklerschicht zu formen. Dieses Auftragen des Entwicklers unter Umrühren und Zerkleinern von Zusammenballungen ist natürlich hinsichtlich des Ladens des Entwicklers wirkungs­ voll. Die vorstehend genannten Umstände sind insbesondere bei Verwendung eines isolierenden Einkomponenten-Entwick­ lers von Bedeutung.

Bei dem Auftragen des Entwicklers unter Drehung des Ent­ wicklerträgers 2 gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird nun bei der Endstufe des Entwickler-Auftrags die Entwickler­ schicht an dem Entwicklerträger 2 in den Teilbereichen dün­ ner, die mit den Vorsprüngen der Auftragvorrichtung 4 in Berührung waren oder diesen nahe waren; es ist daher not­ wendig, das Erscheinen derartiger Unebenheiten der aufge­ brachten Entwicklerschicht in dem entwickelten Bild zu verhindern. Zu diesem Zweck müssen die Ausmaße eines jeden Vorsprungs sorgfältig entworfen werden. Beispielsweise tritt an dem entwickelten Bild bei der Entwicklung mit der vorangehend genannten Entwicklungsvorspannung im Falle des in Fig. 2B gezeigten Aufbaus das Muster der Nylonfäden nicht in Erscheinung, wenn der Fadendurchmesser 71 µm be­ trägt, jedoch wird dieses Muster deutlich sichtbar, wenn der Fadendurchmesser gleich 500 µm ist. Darüber hinaus wird im Vergleich zu dem Fall, daß eine derartige Ent­ wicklungsvorspannung fehlt, das Muster weniger auffällig, wenn die Entwicklungsvorspannung zwischen der Rückseiten­ elektrode des Ladungsbildträgers 1 und dem Entwicklungsträger angelegt ist. Dieser Umstand zeigt an, daß bei der Ent­ wicklung mit Entwicklungsvorspannung die Auswirkung einer ungleichmäßigen Aufschichtung des Entwicklers auf den Ent­ wicklerträger 2 bei dem sich ergebenden Bild verringert wird.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Winkelbeziehung zwischen der Beschichtungsvorrichtung 4 und dem Entwicklerträger 2. Ins­ besondere ist es bei dem nichtmagnetischen Einkomponenten-Ent­ wickler natürlich nicht möglich, den Entwickler durch Magnetkraft zu transportieren oder an den Entwickler­ träger 2 anzuziehen. Falls folglich an einer Stelle, an der die Beschichtungsvorrichtung 4 mit dem Entwicklerträger in Berührung ist oder diesem am nächsten steht, die Beschichtungs­ vorrichtung in bezug auf den Entwicklerträger einen rechten Winkel oder einen größeren Winkel zu der Entwickler­ zuführeinrichtung bzw. dem Vorratsbehälter 3 hin bildet, besteht bei dem Entwickler die Neigung, bei Drehung des Entwicklerträgers 2 gemäß der Darstellung lediglich an die­ sem entlang zu gleiten und kaum in den Zwischenraum zwi­ schen der Auftragvorrichtung 4 und dem Entwicklerträger 2 einzutreten. Falls andererseits gemäß der Darstellung in Fig. 3 die Beschichtungsvorrichtung 4 an der Stelle, an der sie mit dem Entwicklerträger in Berührung oder diesem am nächsten ist, in bezug auf den Entwicklerträger einen zu der Ent­ wicklerzuführeinrichtung 3 hin gerichteten spitzen Winkel R bildet, tritt auf die Drehung des Entwicklerträgers 2 hin der Entwickler in den Zwischenraum zwischen die Beschichtungs­ vorrichtung 4 und den Entwicklerträger 2 ein und wird leicht auf den Entwicklerträger aufgebracht.

Zusätzlich kann ein verbesserter Entwicklerauftrag auf den Entwicklerträger 2 in der Weise sichergestellt wer­ den, wie sie im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 erläutert wird.

Bei den in den Fig. 4A und 4B gezeigten Ausführungsformen ist die Auftragvorrichtung 4 bewegbar ausgeführt, um das Umrühren des Entwicklers 5 an dem Entwicklerträger 2 zu steigern und dadurch die Unebenheit bei dem Auftrag zu verringern, wodurch die erzielte Entwicklerschicht ver­ bessert wird. In der Fig. 4A ist ein die Beschichtungsvorrich­ tung 4 tragendes Befestigungsglied 10 an einem Ende stän­ dig mittels einer Feder 11 vorgespannt, während ein mittels eines Motors 13 in Umlauf versetzter Nocken 12 eine Hin- und Herbewegung des Befestigungsglieds 10 in dessen Längs­ richtung verursacht, wodurch die Beschichtungsvorrichtung 4 das Auftragen des Entwicklers unter der auf diese Weise verur­ sachten Hin- und Herbewegung in Längsrichtung des Entwick­ lerträgers 2 ausführt.

Die Fig. 4B zeigt ein weiteres Beispiel für die Beschichtungs­ vorrichtung 4, die zu einer Walze ausgebildet ist, welche unter Drehung den Entwickler 5 auf den Entwicklerträger 2 aufbringt. Ein Abstreifer 14 aus einem Polyesterfilm mit 200 µm Dicke ist dafür vorgesehen, von dieser Walze über­ schüssigen Entwickler abzustreifen.

Die Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Entwicklerträger 2 mit einer rauhen Oberfläche ver­ sehen ist, die bei dessen Bewegung in Pfeilrichtung das Angreifen des Entwicklers erleichtert; dadurch wird die Dicke der Entwicklerschicht gesteigert und damit die Bild­ dichte angehoben. Diese Wirkung ist in ausreichendem Aus­ maß auch dann erreichbar, wenn die Oberflächenrauhigkeit des Entwicklungsträgers 2 kleiner als die Teilchengröße des Entwicklers ist, wie beispielsweise dann, wenn eine Rauhig­ keit von 1 bis 2 µm in Verbindung mit einem Entwickler mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 µm angewandt wird. Die Oberflächenrauhigkeit kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, daß die Oberfläche des zylindri­ schen Entwicklerträgers 2 aus Edelstahl mit einem Sandpa­ pier Nr. 600 geschliffen wird. In der Fig. 5 sind auch ein aus einer elastischen Silikonkautschukplatte mit einer Dicke von 2 mm und einer Härte von 60 (Shore-)Härtegraden gebildetes Andruckelement 8 und ein flexibles Gitter 9 gezeigt, wie sie in Fig. 2B dargestellt sind; diese Ele­ mente können jedoch durch irgendeine andere Beschichtungs­ vorrichtung ersetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Entwicklerbewegung zu erzielen, die durch eine Oberflächenmusterung an dem Entwicklerträger 2 aus zueinander parallelen geraden Linien, die zur Achse des Entwicklerträgers diagonal verlaufen, und einen Satz von Oberflächen­ mustern aus zueinander parallelen Linien an der Beschichtungsvorrichtung 4 verursacht wird, wobei die beiden Sätze von Mustern so angeordnet sind, daß sie einander schneiden und dadurch ein Schachbrett- oder Rau­ tenmuster bilden. Zum Herbeiführen einer derartigen Ent­ wicklerbewegung ist eine Vielfalt von Mustern verwendbar.

Wie im vorstehenden ausführlich erläutert ist, werden die den herkömmlichen Entwicklungsvorrichtungen anhaftenden Nachteile alle mittels der beschriebenen Entwicklungsvor­ richtung behoben, deren Merkmale darin liegen, daß der Entwicklerträger mit einem kleinen Zwischenraum den La­ dungsbildträger bzw. Latentbildträger gegenübergesetzt wird und dem Entwicklerträger der Entwickler mittels einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird, deren Oberfläche Uneben­ heiten oder Vorsprünge hat. Die Entwick­ lungsvorrichtung erlaubt es ferner, insbesondere auch bei iso­ lierendem nichtmagnetischem Einkomponenten-Entwickler eine gleichförmige dünne Schicht Ent­ wicklers an dem Entwicklerträger auszubilden, wodurch es möglich wird, durch Entwickeln mit nichtmagnetischem Ein­ komponenten-Entwickler eine gleichmäßige und zufrieden­ stellende Bildqualität zu erzielen. Die Entwicklungsvor­ richtung ist natürlich auch bei einem Entwicklungsver­ fahren anwendbar, bei dem magnetischer Toner verwendet wird.

Claims (6)

1. Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines auf einem Bildträger erzeugten Ladungsbildes mit einem rotierenden Entwicklerträger, der in kleinem Abstand zum Bildträger angeordnet ist, einer Entwicklerzuführeinrichtung, zum Aufbringen von Entwickler auf dem Entwicklerträger, und einer Beschichtungsvorrichtung in Form eines elastischen blattförmigen Elements, mit dem die Schichtdicke des aufgebrachten Entwicklers festgelegt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das elastische blattförmige Element (4, 8) mit Unebenheiten (9) oder Vorsprüngen (7) zumindest an seiner den Entwicklerträger (2) berührenden Oberfläche versehen ist.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische blattförmige Element (4; 8) mit seinem freien Rand in Richtung der Entwicklungszone gerichtet ist und mit der Oberfläche des Entwicklerträgers einen spitzen Winkel (R) bildet.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwickler (5) mittels der Beschichtungsvorrichtung (4; 8) auf eine zur Polarität des Ladungsbilds entgegengesetzte Polarität aufladbar ist.

4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische blattförmige Element (4; 8) längs des Entwicklerträgers (2) hin- und herverschiebbar ist.

5. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerträger (2) mit einer rauhen Oberfläche versehen ist.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeit der Oberfläche größer als 1 µm ist.