DE3210093A1

DE3210093A1 - Entwicklungseinrichtung

Info

Publication number: DE3210093A1
Application number: DE19823210093
Authority: DE
Inventors: Hiromi Kumagaya Kashiwagi; Keitaro Kamisatomachi Kodama Yamashita
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1982-10-07
Also published as: GB2097294A; US4436055A; GB2097294B; DE3249322C2; DE3210093C2

Description

-A-

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungseinrichtung vom Magnetbürstentyp, in der elektrostatische Latentbilder unter Verwendung eines magnetischen Entwicklers entwikkelt werden.

In einem Magnetbürstenentwicklungsverfahren wird Entwicklerpulver, das ein pulverisiertes magnetisches Material enthält und in einem Entwicklerbehälter gespeichert ist, mittels einer Magnetwalze magnetisch angezogen, damit es zu einer Entwicklungszone oder einem Entwicklungsbereich gefördert wird. Bekanntermaßen ist das Bildträgerteil, das nahe an der Magnetwalze angeordnet ist, aus einer Polyesterfolie bzw. -platte hoher Widerstandsfähigkeit bzw. hohen spezifischen Widerstands, photoleitfähigem Selen, einer Schicht aus photoleitfähigem Kadmiumsulfid, das in einem isolierenden Bindemittel dispergiert ist und die mit einem isolierenden Film bedeckt ist, photoleitfähigen organischen Materialien, wie beispielsweise Polyvinylcarbazol, Poly-N-vinylcarbazol und dergl. oder einer Schicht von photoleitfähigem Zinkoxid, das in einem isolierenden Harzbindemittel dispergiert ist, hergestellt.

Das Entwicklerpulver wird von dem Entwicklerbehälter durch einen Spalt vorbestimmter Abmessung auf die Magnetwalze zugeführt und dann mittels der Magnetwalze durch deren Drehung zu dem Entwicklungsbereich oder der Entwicklungszone gefördert. Das Entwicklerpulver bildet wenigstens in der Entwicklungszone eine magnetische Bürste auf der Magnetwalze. Die Oberfläche des Bildträgerteils wird innig mittels der Magnetbürste bestrichen, so daß infolgedessen ein Tonermaterial, welches in dem Entwickler enthalten ist, in einem Muster an der BiIdträgeroberflache

haftet, das einem darauf ausgebildeten Bild aus einem elektrischen Muster entspricht. Mit der Bezeichnung "Bild aus einem elektrischen Muster" soll insbesondere ein elektrostatisches Ladungsmuster, ein Kapazitätsmuster und ein elektrisch leitfähiges Muster bzw. ein aus elektrisch leitfähigen Bereichen bestehendes Muster erfaßt sein. In der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen wird die Bezeichnung "elektrostatisches Latentbild" in umfassendem Sinne benutzt, also insbesondere in dem Sinne, daß es auch die vorstehend erwähnten verschiedenen Möglichkeiten zur Ausbildung eines elektrostatischen Latentbilds durch "elektrische Muster" umfaßt.

Bei der vorstehend beschriebenen Magnetbürstenentwicklung wurde bisher eine Mischung aus ferromagnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen als Entwickler oder Entwicklungsmittel benutzt.· Die magnetischen Trägerteilchen sind aus einem Kernmaterial, wie beispielsweise Eisen, Stahl, Nickel, Stahlnickel bzw. Nickelstahl, Ferrit oder dergl.

ausgebildet und mit einem Harz bedeckt, während der Toner aus einem Bindemittelharz, das mit Zusätzen, wie beispielsweise Farbpigmenten und/oder Farbstoffen dispergiert und pulverisiert ist, hergestellt ist. Die Trägerteilchen und die Tonerteilchen werden durch Mischen reibungsmäßig mit entgegengesetzten Polaritäten geladen. Bei einer normalen Entwicklung werden die Materialien für die Trägerteilchen und die Tonerteilchen so ausgewählt, daß die elektrische Ladung, welche die gegenüber dem elektrostatischen Latentbild auf dem Bildträgerteil entgegengesetzte Polarität hat, den Tonerteilchen verliehen wird. \ Die Entwxcklermischung wird in einem Entwicklerbehälter in dem Zustand angeordnet bzw. untergebracht, in welchem die Tonerteilchen unter der Wirkung der Reibungsladung an der Oberfläche der Trägerteilchen anhaften, und dann auf die Oberfläche der sich drehenden Magnetwalze geför-

dert. Die zum Entwicklungsbereich geförderte Entwicklermischung bildet die Magnetbürste aus, welche das Latentbild auf dem Bildträgerteil innig bestreicht, so daß die Tonerteilchen aufgrund der elektrischen Anziehung zwischen der elektrischen Ladung des Latentbilds und der Ladung der Tonerteilchen an dem Latentbild haften. Die Trägerteilchen jedoch werden aufgrund der magnetischen Anziehung zwischen den Trägerteilchen und der Magnetwalze auf der Magnetwalze zurückgehalten. Nach der Entwicklung wird die Entwicklermischung, die bezüglich des Tonergehalts verbraucht ist, zum Zwecke des Regenerierens zum Entwicklerbehälter zurückgeführt und mit frischem Toner ergänzt.

Eine Einrichtung der vorstehend beschriebenen Art zum Ausführen einer Magnetbürstenentwicklung ist beispielsweise in der US-PS 4 228 518 von Miyamoto, der US-PS 4 240 375 von Terashima und in der US-PS 4 261 290 von Yamashita beschrieben.

Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, daß man versucht, elektronische Kopiermaschinen, Drucker und dergl., in denen ein Magnetbürstenentwicklungsverfahren der vorstehend erwähnten Art angewandt wird, mit einer höheren .Geschwindigkeit bei verbesserter Leistungsfähigkeit zu betreiben. Unter diesen Umständen ergibt sich bei einer Entwicklungseinrichtung, in der eine einzige Magnetwalze verwendet wird, die Schwierigkeit, daß die Zufuhr von Entwickler zur Entwicklungszone ungenügend wird, was eventuell eine Verschlechterung der Qualität der Kopien zur Folge hat. Um diese Schwierigkeit zu überwinden und das Erfordernis des Hochgeschwindigkeitsbetriebs zu erfüllen, wurde eine Entwicklungseinrichtung entwickelt, in der mehrere zur Entwicklung dienende Magnetwalzen gegenüber der Bildträgeroberfläche vorgesehen sind und synchron gedreht werden, so daß dadurch der Entwickler in einer bandartigen

aneinandergrenzenden bzw. fortlaufenden Form über die Mehrzahl von Magnetwalzen transportiert wird, wodurch die Entwicklung entsprechend mehrere Male ausgeführt wird. Typische Beispiele dieser Art von Entwicklungseinrichtungen sind z. B. in der US-PS 3 697 050 von Stanley, in der US-PS 4 282 827 von Andrews und in der DE-OS 28 00 510 beschrieben. Jedoch ergeben sich in dieser Art von Entwicklungseinrichtungen nach dem Stand der Technik Schwierigkeiten, den Entwickler in einem gleichförmigen Fluß zu fördern und den Entwickler von einer zur anderen Magnetwalze zu übertragen, und zwar wegen der magnetischen Interferenz zwischen den Magnetwalzen und anderen Störungsfaktoren, die zu einem Ausfall und zur Ungleichmäßigkeit beim Zuführen des Entwicklers zu den Entwicklungszonen oder -bereichen führen. Infolgedessen ergibt sich eine Ungleichförmigkeit in der Dichte des kopierten Bildes wie auch ein Schlupf, Abgleiten, Rutschen o.dgl. und ein Verspritzen des Entwicklers in den Übertragungsbereichen.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen die Schwierigkeiten der bisher bekannten Einrichtungen ausgeschaltet werden, und es soll eine Entwicklungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, in der die Übertragung des Entwicklers zwisehen benachbarten Magnetwalzen in zufriedenstellender Weise sichergestellt ist.

Weiterhin soll mit der Erfindung eine Entwicklungseinrichtung zur Verfügung gestellt werden, die in der Lage ist, Kopien von hoher Qualität zu erzeugen.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ziele wird gemäß einem Merkmal der Erfindung eine Entwicklungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die ein Bildträgerteil umfaßt, das auf seiner Oberfläche ein elektrostatisches Latentbild

.:.';;-' ■ .'.-Ό.::. 32Ί0093

O _

trägt bzw. auf dessen Oberfläche ein elektrostatisches Latentbild erzeugt werden kann; sowie eine Mehrzahl von Entwicklungswalzen, die gegenübe dem Bildträgerteil vorgesehen sind, wobei Entwicklungsspalte dazwischen ausgebildet sind, wobei ferner die Entwicklungswalzen aus einer drehbaren zylindrischen Hülse, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, und einen Permanentmagnetteil, das stationär innerhalb der Hülse vorgesehen ist und auf dessen Umfangsoberflache eine Mehrzahl von Magnetpolen ausgebildet ist, zusammengesetzt sind, wobei außerdem wenigstens einer der Magnetpole von jedem der Permanentmagnetteile gegenüber dem zugehörigen einen Entwicklungsspalt aus der Mehrzahl der Entwicklungsspalte vorgesehen ist, so daß in den Entwicklungsspalten Magnetbürsten auf den Oberflächen der Hülsen ausgebildet werden, wenn ein magnetischer Entwickler bei Drehung der Hülsen in der gleichen Richtung zwischen den benachbarten Hülsen übertragen wird, und das Bildträgerteil wird reibend mittels der Magnetbürsten bestrichen; einen Entwicklerbehälter zum Zuführen des magnetischen Entwicklers zu den Entwicklungswalzen; ein Abstreifmesserteil zum Steuern der Menge des zu den Entwicklungsspalten zugeführten magnetischen Entwicklers; und ein Abstreichmesserteil zum Abstreichen bzw. -schaben des magnetischen Entwicklers, nachdem dieser durch die Entwicklungsspalte hindurchgegangen ist; wobei die Magnetpole von benachbarten Entwicklungswalzen, die gegenüberliegend und einander am nächsten angeordnet sind, mit zueinander entgegengesetzten Polaritäten magnetisiert sind, und wobei einer oder beide der entgegengesetzt angeordneten Magnetpole in der zur Drehrichtung der zugehörigen Hülse entgegengesetzten Richtung aus einer Position heraus, in welcher die benachbarten Entwicklungswalzen einander am nächsten kommen, versetzt ist bzw. sind.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung seien nachfolgend in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung anhand von bevorzugten, jedoch die Erfindung nicht beschränkenden Äusführungsformen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Entwicklungseinrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 10

Fig. 2 einen Hauptteil der in Fig. 1 gezeigten Entwicklungseinrichtung in einer demgegenüber vergrößerten, teilweisen Schnittansicht;

Fig. 3 eine Schnittansicht zur Veranschaulichung einer Anordnung von Magnetpolen in einer bisher bekannten Entwicklungseinrichtung;

Fig. 4 eine Schnittansicht, die eine andere exemplarisehe Ausführungsform einer Entwicklungseinrich

tung gemäß der Erfindung zeigt; und

Fig.5 eine gegenüber Fig. 4 vergrößerte Teilschnittansicht, die einen Hauptteil der in Fig. 4 dargestellten Entwicklungseinrichtung zeigt.

Die Erfindung sei nun in näheren Einzelheiten in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen, die in den Figuren der Zeichnung veranschaulicht sind, beschrieben.

Es sei zunächst auf Fig.l Bezug genommen, die eine Schnittansicht einer Entwicklungseinrichtung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der Erfindung zeigt,worin eine Masse von Entwicklungsmittel oder Entwickler 2, das bzw. der aus einem magnetischen Träger und Toner besteht, in

einem Entwicklerbehälter 3 enthalten ist. Über dem Entwicklerbehälter 3 sind EntWicklungsmagnetwalzen 4 und 5 vorgesehen (die nachstehend einfach als die Entwicklungswalze bezeichnet sind), welche jeweils Entwicklungszonen oder -bereiche Z, und Z„ zusammenwirkend mit einer lichtempfindlichen Trommel 1 bilden, die ihrerseits gegenüber den beiden Entwicklungswalzen 4 und 5 angeordnet und in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung drehbar ist. Die Entwicklungswalze 4 wird von einer drehbaren zylindrisehen Hülse 41 gebildet, die aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet ist, und von einem Permanentmagnetteil 42, das stationär innerhalb der Hülse 41 vorgesehen ist. Das Permanentmagnetteil 42 besteht aus einem Schaft 43, der koaxial zur Hülse 41 angeordnet ist, und einem zylindrisehen Permanentmagneten 44, der fest auf und um die Achse bzw. den Schaft 43 angebracht ist sowie eine Mehrzahl von auf der Oberfläche verteilten Magnetpolen hat. In entsprechender Weise wird die Entwicklungswalze 5 von einer drehbaren zylindrischen Hülse 51 und einem Permanentmagnetteil 52 gebildet, das stationär innerhalb der Hülse 51 vorgesehen ist. Das Permanentmagnetteil 52 seinerseits besteht . aus einem Schaft 53, der koaxial innerhalb der Hülse 51 angeordnet ist, und einem zylindrischen Permanentmagneten 54, der fest auf der Achse bzw. dem Schaft 53 angebracht ist und eine Mehrzahl von auf der Oberfläche verteilten Magnetpolen hat. In beiden Entwicklungswalzen 4 und 5 sind die Hülsen 41 und 51 um die jeweiligen Permanentmagnetteile 42 und 52 in der durch die Pfeile B angedeuteten Richtung drehbar.

Unter den Entwicklungswalzen 4 und 5 ist eine Fördermagnetwalze 6 vorgesehen (die nachstehend einfach als die Förderwalze bezeichnet ist), welche dazu dient, den Entwickler 2 vom Bodenteil bzw. -bereich des Entwicklerbehälters 3 zu der Entwicklungswalze 4 zu fördern. Die Förder-

walze 6 ist von einer drehbaren Hülse 61 gebildet, die aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, und von einem Permanentmagnetteil 62, das stationär innerhalb der drehbaren Hülse 61 angebracht ist. Das Permanentmagnetteil 62 ist seinerseits aus einem Schaft 63, der koaxial innerhalb der Hülse 61 vorgesehen ist, und einem zylindrischen Permanentmagneten 64, der fest auf der Achse bzw. dem Schaft 63 angebracht ist und eine Mehrzahl von Magnetpolen hat, die auf der Oberfläche ausgebildet sind, zusammengesetzt.

Stromaufwärts von der Entwicklungszone oder dem Entwicklungsbereich Z, und "auf dem Entwicklerbehälter 3 montiert ist ein Abstreifmesserteil 7 vorgesehen, das dazu dient, die Schichtdicke des zum Entwicklungsbereich Z, geförderten Entwicklers 2 zu begrenzen. Andererseits ist ein Abstreichmesserteil 9 stromabwärts vom Entwicklungsbereich Z₂ vorgesehen, und zwar so, daß die freie Kante desselben in dichter Nähe der Entwicklungswalze 5 angeordnet ist, so daß sie den Entwickler 2 nach der Entwicklung in den Entwicklerbehälter 3 hinein abstreicht bzw. -schabt. Das Abstreichmesserteil 9 hat ein unteres Ende, das auf einem Träger oder Halter 8 gehaltert ist, der seinerseits auf der Innenseite des Behälters 3 montiert ist. Ein Paar Schnecken 16 und.17 ist unterhalb des Abstreichmesserteils 9 in einer solchen Anordnung vorgesehen, daß Toner 25, der von einem Tonerergänzungsbehälter 18 zugeführt wird, welcher oberhalb des Entwicklerbehälters 3 vorgesehen ist, mit dem Entwickler 3, der mittels des Abstreichmesserteil.s 9 abgeschabt worden ist, durch die Wirkung der sich drehenden Schnecken 16 und 17 vermischt und verrührt sowie nachfolgend zu der Förderwalze 6 zugeführt wird, und zwar erfolgt letzteres durch einen Spaltdurchgang, der zwischen einer Zwischenwand 10 und dem Boden des Entwicklerbehälters 3 ausgebildet ist.

Der Tonerergänzungsbehälter 18 weist eine Tonerßrgänzungswalze 20 auf, die im offenen Boden des Behältergehäuses 19 angeordnet ist, das seinerseits mit einer verschwenkbar angebrachten Abdeckungsplatte 24 versehen ist. Die Tonerergänzungswalze 20 besteht· aus einem elastischen Teil 22, das aus einem porösen Material, wie beispielsweise Schwamm oder dergl. ausgebildet und fest um eine Welle 21 herum befestigt ist. Ein Plattenteil 23, das ein gebogenes unteres Ende hat, ist fest auf der Innenseite der den Toner enthaltenden Kammer 19 in einer solchen Position montiert, daß das freie Ende des gebogenen Endteils des Plattenteils 23 leicht gegen die Oberfläche der Tonerergänzungswalze 20 drückt, so daß der Toner 25 aus dem Tonerbehälter 19 unter der Wirkung der Drehung der Tonerergänzungswalze 20 entladen bzw. abgegeben wird.

In einem Zwischenteil bzw. einem mittleren Teil des Abstreichmesserteils 9 ist eine Rutsche bzw. ein Schacht 11 vorgesehen, in der bzw. dem ein Tonerkonzentrationssensor 12 angeordnet ist. Bei dieser Anordnung fällt ein Teil des Entwicklers 3, der auf das Abstreichmesserteil 9 gelangt, in und durch den Schacht 11, wodurch der Gehalt an Toner, der in dem herabfallenden Entwickler 2 enthalten ist, mittels des Sensors 12 gemessen werden kann. Auf der Basis des Ergebnisses der Messung bzw. in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Messung kann die Drehzahl der Tonerergänzungswalze 2 gesteuert werden, so daß dadurch die Konzentration des Toners reguliert wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß der Schacht in einer im wesentlichen mittigen Position in der Längsrichtung der Entwicklungsmaschine bzw. -einrichtung in einer Breite von z. B. in der Größenordnung von 50 mm angeordnet sein kann. Weiter ist im Hinblick darauf, daß die Dichte des Entwicklers, der durch den Schacht 11 fällt, konstant gehalten werden soll, unterhalb des Schachts 11 eine Magnetwalze 13 angeordnet,

die. von einem zylindrischen Permanentmagneten 15, der auf einer Welle 14 fest angebracht ist und sechs Magnetpole in meiner symmetrischen regelmäßigen Anordnung hat, gebildet ist. Der auf die Oberfläche der Magnetwalze 13 angezogene Entwickler wird durch die Drehung der Walze 13 in der durch den daneben eingezeichneten Pfeil angedeuteten Richtung bewegt und mittels einer Regulierplatte 26 abgeschabt. Die Länge der Walze 13 kann so gewählt sein, daß sie im wesentlichen gleich der Breite des Schachts 11 ist.

. ·

In den meisten bisher bekannten Entwicklungseinrichtungen des oben beschriebenen Aufbaus ist eine Anordnung von Magnetpolen vorgesehen, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, wobei die Entwicklung in der nachstehend beschriebenen Weise ausgeführt wird. Der Entwickler 3, der auf der Umfangsoberfläche der Hülse 41 der Entwicklungswalze 4 ab- bzw. angelagert ist, wird durch die Drehung der Hülse 41 in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung unter der Förderwirkung der Magnetpole S,,, N,„ und S,~ zur Entwicklungszone oder dem Entwicklungsbereich Z, gefördert, nachdem seine Dicke mittels des Abstreifmessers 7 reguliert bzw. eingestellt worden ist. In der Entwicklungszone oder dem Entwicklungsbereich Z, wird unter der Wirkung des Entwicklungsmagnetpols N,, eine Magnetbürste ausgebildet. Unter diesen Verhältnissen wird die zylindrische Oberfläche der Trommel 1 mittels der Magnetbürste innig bestrichen, was zur Folge hat, daß ein Anhaften der in dem Entwickler 2 enthaltenen Tonerteilchen an der Trommeloberfläche in einem Muster bewirkt wird, welches dem Muster eines elektrostatischen Latentbilds entspricht, das auf der Trommeloberfläche erzeugt worden ist, so daß dadurch das Latentbild entwickelt wird. Da die Trommel 1 in der durch den Pfeil A angedeuteten Richtung gedreht wird, erfolgt ein erster Entwicklungsprozeß durch die Wirkung der Entwicklungswalze 5. Genauer gesagt wird die erste Entwicklung

mittels der Magnetbürste ausgeführt, die auf dem Entwicklungsmagnetpol Sp, ausgebildet ist, wahrend eine zweite Entwicklung mittels der Entwicklungswalze 4 ausgeführt wird. Es wird bewirkt, daß der Entwickler 2, der durch die Entwicklungszone oder den Entwicklungsbereich Z, hindurchgegangen ist, einem bogenförmigen Weg in der Form einer Laminarströmung folgt, wie in Fig. 3 angedeutet ist, und zwar unter der Wirkung der magnetischen Kopplung des Übertragungs- bzw. Übergangsteils, d.h. unter den Wirkungen der Magnetfelder, die mittels des Übertragungs- bzw. Übergangsteils erzeugt werden, der hauptsächlich durch die Magnetpole S,,, N,,, S,,,, N„₂ und S₂₂ gebildet wird, und dieser Entwickler wird auf die Entwicklungswalze 5 übertragen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß, obwohl die Magnetkraft des aufnehmenden Magnetpols Ν»« dadurch erhöht wird, daß zusätzlich ein Hilfsmagnetpol Spρ vorgesehen ist, keine Maßnahme hinsichtlich des Magnetfelds des Übertragungs- bzw. Abgabeteils getroffen ist. Infolgedessen können sich viele Schwierigkeiten ergeben, wie sie nachstehend angegeben sind. An erster Stelle wird der Entwickler aufgrund der komplizierten Beziehung der Magnetkräfte zwischen den gegenüber vorgesehenen Übertragungs-. bzw. Übergangsmagnetpolen S,, und N₂₂ stationär bzw. klumpig, wie bei 2" angedeutet. Die auf dem Entwicklungsmagnetpol S₂-, ausgebildete Magnetbürste wird entsprechend gerauht bzw. rauh. Darüber hinaus hat der Entwickler 2 die Tendenz, im Übertragungs- bzw. Übergangsteil zu spritzen.

Nachdem viele experimentelle Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemacht wurden, wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß das Vorsehen einer solchen Magnetpolanordnung bzw. einer solchen regelmäßigen Anordnung von Magnetpolen, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, zufriedenstellende Ergebnisse erbringt. Es seinun auf Fig. 2 Bezug ge-

nominen, aus der ersichtlich ist, daß der Übertragungsmagnetpol S-j^ der Entwicklungswalze 4, welcher dem Magnetpol N₂₂ der anderen Entwicklungswalze 5 am nächsten gegenüberliegt, nach aufwärts nach der Seite stromaufwärts von dem Magnetpol N₂₂ versetzt ist, und zwar gesehen in der Drehrichtung der Hülse 41, so daß der Übertragungsbzw. Abgabemagnetpol S,, etwas nahe bzw. ein wenig näher an dem Entwicklungsmagnetpol N,, angeordnet ist, wodurch die magnetische Kopplung in einer entsprechend geneigten Richtung zwischen dem Magnetpols S,, und dem Magnetpol N₂₂ erzeugt wird.

Mit der vorstehend beschriebenen Anordnung der Magnetpole wird erreicht, daß der Entwickler daran gehindert wird, zwischen dem Magnetpol S,, und dem Magnetpol N₂₂ stationär zu werden, wie das bei 2" in Fig. 3 angedeutet ist, und daß dem Entwickler eine wirbelartige Bewegung verliehen wird, deren Richtung entgegengesetzt der Drehrichtung der Hülse 41 ist und die in Fig. 2 bei 2' angedeutet ist. Infolgedessen wird der Fluß des Entwicklers 2, der von der Entwicklungswalze 4 zur Entwicklungswalze 5 übertragen wird, in zwei Ströme unterteilt, nachdem er über den Magnetpol N,, hinweggegangen ist. Und zwar folgt der erste der Entwicklerströme einem kurzen Strömungsweg, der oberhalb des Entwicklers 2¹, welcher in der vorstehend erwähnten Weise in eine Wirbelbewegung versetzt wird, verläuft, so daß dieser erste Entwicklerstrom dadurch zur Entwicklungswalze 5 übertragen bzw. transportiert wird, während der andere oder zweite Entwicklerstrom die Wirbelbewegung bei 2¹ durchläuft und dann auf die Entwicklungswalze 5 übertragen wird. Schließlich treffen sich die beiden Entwicklerströme in einem Bereich vor dem Magnetpol S₂-., wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf· diese Weise ist die zum Übertragen des Entwicklers 2 auf die Entwicklungswalze 5 erforderliche Zeit beim ersten Entwicklerstrom ei-

ne andere als beim zweiten Entwicklerstrom, und dieser Unterschied der genannten erforderlichen Zeiten ist sehr vorteilhaft zum Erzielen einer gleichförmigen Mischung des Toners und der Trägerteilchen. Im Vergleich mit der Anordnung, in der nur ein einziger Strömungsweg des Entwicklers erzeugt wird, wie das bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung der Fall ist, ist der erste Entwicklerstrom, welcher dem kurzen Strömungsweg folgt, eine stabile laminare Strömung, die kaum ein Verspritzen erfährt bzw. kaum spritzt. Weiter ist die von der Entwicklungswalze 5 ausgebildete Magnetbürste so gleichförmig und dicht wie die von der Entwicklungswalze 4 ausgebildete Magnetbürste.

Es. is;t anzunehmen,daß die Erzeugung der wirbelartigen Bewegung des Entwicklers, wie sie bei 2¹ in der in Fig. 2 gezeigten Magnetpolanordnung angedeutet ist, durch die Tatsache erklärt werden kann, daß der Stromlinienverlauf des magnetischen Flusses in dem Übertragungs- bzw. Übergangsteil zwischen den Entwicklungswalzen 4 und 5, die einander gegenüberliegend vorgesehen sind, nicht symmetrisch bezüglich des kürzesten Abstands zwischen diesen Walzen 4 und 5, sondern vielmehr relativ zur Achse des kürzesten Abstands oder Spalts geneigt ist, und daß der Abstand oder Spalt zwischen dem übertragenden bzw. abgebenden Magnetpol S-,, der Entwicklungswalze 4 und dem empfangenden bzw. aufnehmenden Magnetpol NL·- der Entwicklungswalze-5 nach aufwärts vergrößert oder sich erweiternd bzw. ausbauchend ist, so daß die gegenseitige magnetische Interferenz zwischen diesen Magnetpolen S,,' und N₂₂ geschwächt ist. In dem Fall der bisher bekannten Magnetpolanordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist, wird eine große Menge an Entwickler zum Übertragungs- bzw. Übergangsteil zugeführt, wodurch ein Schlupf zwischen der Masse des Entwicklers und den Hülsen auftritt, der zu dem stationären Zustand des Ent-Wicklers, wie er bei 2" in Fig. 3 angedeutet ist, Anlaß

gibt. Im Gegensatz hierzu wirkt in dem Fall der Magnetpolanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Drehmoment, das aufgrund der Reibung zwischen dem Entwickler und den Hülsen unter dem Einfluß des geneigten Magnetfelds erzeugt wird, effektiv dahingehend auf den sich zwischen den Hülsen befindenden Entwickler, 'daß dadurch der Entwickler in der Richtung, in der er auf die Entwicklungswalze 5 übertragen werden soll, bewegt wird. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß das oben erwähnte Drehmoment dann, wenn der Magnetpol S,, der übertragenden bzw, abgebenden Walze 4 seitlich stromabwärts von dem zugehörigen aufnehmenden Magnetpol N„„ der Walze 5 angeordnet ist, d.h. in einer Position, in der er von dem Entwicklungsmagnetpol N,, entfernt bzw. weiter entfernt ist, so daß das Magnetfeld in der Richtung geneigt ist, die entgegengesetzt zu derjenigen des Magnetfelds ist, welches in der in Fig.2 gezeigten Magnetpolanordnung erzeugt wird, überhaupt kein Phänomen erzeugt bzw. überhaupt nicht auftritt, was dazu führt, daß der Entwickler im Übertragungsteil stationär wird, wobei die auf der Entwicklungswalze 5 ausgebildete Magnetbürste rauh wird, wie das in der in Fig. 3 gezeigten Magnetpolanordnung der Fall ist. Weiter wurde beobachtet, daß bei der Anordnung, in welcher der den Entwickler aufnehmende Magnetpol N~~ der Entwicklungswalze 5 auf der stromabwärtigen Seite von dem den Entwickler übertragenden bzw. abgebenden Magnetpol S,, angeordnet ist,.d. h. in einer Position in der Nähe des Entwicklungsmagnetpols bzw. näher am Entwicklungsmagnetpol, die Magnetbürste rauh wird.

Nach Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden, wurde weiterhin gefunden, daß die Magnetbürste in der in Fig. 2 gezeigten Magnetpolanordnung in einer zufriedenstellenderen Weise ausgebildet werden kann, indem die Umfangsgeschwindigkeit der Hülse 51 der

den Entwickler aufnehmenden bzw. empfangenden Entwicklungswalze 5 bis zu etwa der zweifachen Höhe der Umfangsgeschwindigkeit der Hülse der auf der Übertragungs- bzw. Abgabeseite angeordneten Entwicklungswalze 4 erhöht wird. 5

Im Falle der in Fig. 2 gezeigten Entwicklungseinrichtung wird der Entwickler nach der Entwicklung primär unter der Wirkung der Schwerkraft mittels des Abstreichers 9 von der Hülse 51 abgestrichen bzw. -geschabt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann ein derartiger Abstreich- bzw. Abschabvorgang weiter dadurch verbessert werden, daß ein Aufbau angewandt wird, wie er in Fig..4 veranschaulicht ist. In dieser Figur, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Hilfsmagnetpol S„-> von relativ niedriger Stärke und von einer magnetischen Polarität, die derjenigen des Magnetpols N₂-. entgegengesetzt ist, unterhalb des Abstreichmessers 9 vorgesehen, das seinerseits so angeordnet ist, daß die Richtung des Magnetflusses (oder der magnetischen Kraftlinie bzw. -linien), an der freien Kante des Abstreichmessers 9 im wesentlichen in der Ebene der. oberen Oberfläche des Abstreichmessers liegt. Bei dieser Anordnung wirkt die Magnetkraft mit der Wirkung der Schwerkraft in der Weise zusammen, daß der Entwickler wirksamer abgestrichen bzw. -geschabt wird.

Zur genaueren Erläuterung sei auf Fig. 5 Bezug genommen. Wenn der Magnetpol S--,, der eine zum Magnetpol N„, entgegengesetzte Polarität hat, unterhalb des Abstreichmessers· 9 angeordnet,ist, das seinerseits so vorgesehen ist, daß die Richtung der magnetischen Kraftlinie bzw. -linien an der freien Kante des Abstreichmessers 9 im wesentlichen mit der Ebene der oberen Oberfläche des Abstreichmessers 9, d.h. mit der Richtung, in welcher der Entwickler abgestrichen bzw. -geschabt wird, übereinstimmt, wie oben beschrieben, dann können die Entwicklerteilchen, die in der Rieh-

tung der magnetischen Kraftlinie bzw. -linien (in Fig. 5 nicht gezeigt) in einer kettenartigen Form benachbart sind, ohne irgendwelche Schwierigkeit auf die obere Oberfläche des Abstreichmessers 9 gelangen und sehr wirksam unter einer Druckkraft, die durch den benachbarten nachfolgenden Entwickler auf der Hülse 51 zusätzlich zum Einfluß der Schwerkraft ausgeübt wird, von der Hülse 51 abgeschabt bzw. abgestrichen werden. In diesem Fall sollte der Hilfsmagnetpol S^₃ eine kleinere Stärke als der Magnetpol N~, haben, damit eine wirksamere Abstreich- bzw.-schabfunktion sichergestellt wird. Experimentelle Ergebnisse haben gezeigt, daß die Stärke des Magnetpols S„, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60 % der Stärke des Magnetpols N„, liegen sollte. Wenn die Stärke des Magnetpols S„, unter 5 % der Stärke des Magnetpols N„, abgesenkt wird, dann erfolgt das Abstreichen bzw. -schaben nur unter der Wirkung der Schwerkraft, was eventuell dazu führt, daß die Entwicklerteilchen im bzw. am freien Kantenteil des Abstreichmessers angehäuft werden. Wenn andererseits die Stärke des Magnetpols S₃₃ über 60 % der Stärke des Magnetpols N₃, hinaus erhöht wird, wird die Magnetkraftkomponente der Richtung, die senkrecht zu der oberen Oberfläche des Abstreichmessers ist, in einem Bereich erhöht, der sich etwas im Abstand von der freien Kante des Abstreichmessers befindet, wodurch es zu der Wahrscheinlichkeit kommt, daß die . Entwicklerteilchen in diesem Bereich angehäuft werden.

' Es wurde außerdem gefunden, daß die Anordnung eines ferromagnetisehen Körpers bzw. Teils an der Stelle des Ma- · gnetpols S₂-, in der in Fig. 4 gezeigten Anordnung eine etwa gleichartige bzw. entsprechende vorteilhafte Wirkung und einen etwa gleichartigen bzw. entsprechenden vorteilhaften Effekt erbringt.

Beispiel 1

In der Anordnung nach den Fig. 1 und 2 wurde jede der Hülsen 41 und 51 mittels eines Zylinders aus rostfreiem Stahl ausgebildet, der einen Außendurchmesser von 40 mm hatte. Der Spalt zwischen den Hülsen 41 und 51 an der engsten Stelle wurde so ausgewählt, daß er 6 mm betrug. Jeder der Permanentmagneten 44 und 54 wurde von einem Bariumferritmagneten gebildet, der einen Außendurchmesser von 36 mm hatte. Die Stärke des Magnetpols N,, (der Wert wurde auf der Hülse gemessen: das gleiche gilt für die Stärken der unten erwähnten Magnetpole) wurde so gewählt, daß sie Gauß betrug. Die Stärke des Magnetpols S,„ war 650 Gauß. Der zwischen den Magnetpolen N,, und S,„ gebildete bzw. eingeschlossene Winkel betrug 60°. In der Entwicklungswalze 5 hatte die Stärke des Magnetpols S~, den Wert von Gauß, während die Stärke des Magnetpols N₂₂ den Wert von 650 Gauß hatte. Der zwischen den Magnetpolen S-, und umgebildete bzw. eingeschlossene Winkel wurde so gewählt, ' daß er 90° betrug. Die Hülsen 41 und 51 wurden mit einer Geschwindigkeit von 200 Umdrehungen/Minute gedreht. Der Abstreifspalt d (siehe Fig. 1) wurde auf 4 mm eingestellt, wobei beide Entwicklungsspalte D, und D₂ ebenfalls auf 4 mm eingestellt wurden. Die Tonerkonzentration des Ent-Wicklers wurde so gesteuert, daß sie 4 % betrug. Unter diesen Bedingungen wurde die Entwicklung ausgeführt.

Es wurde beobachtet, daß ein Wirbel des Entwicklers, der sich mit einer hohen Geschwindigkeit drehte, an der Übertragungs- bzw. Übergangsstelle 2' erzeugt wurde, was zur Folge hatte, daß etwa ein Drittel des Entwicklers 2, der von der Hülse 41 übertragen bzw. abgegeben wurde, in den Wirbel strömte, während der übrige Teil (etwa zwei Drittel )des Entwicklers 2 längs des gekrümmten Wegs übertragen wurde, der sich oberhalb des Wirbels befindet, wo-

durch die Übertragung des Entwicklers in einer stabilisierten Weise bewirkt wurde, und es wurden im wesentlichen identische Magnetbürsten von verbesserter Qualität auf beiden Entwicklungswalzen 4 und 5 ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die lichtempfindliche Trommel 1, die aus Selen hergestellt war und einen Durchmesser von 120 mm hatte, mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 500 mm/sec gedreht wurde, und daß 50 000 Blätter Kopien aufeinanderfolgend erzeugt wurden. Die Bilder wurden mit einer Kopierdichte reproduziert, die höher als 1,2 war, sowie mit einer Auflösung von 8,3 Linien pro mm.

Wenn die Hülse 51 der Entwicklungswalze 5 mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 220 bis 260 Umdrehungen/Minute gedreht wurde, während die Drehgeschwindigkeit der Hülse 41 der Entwicklungswalze 4 auf dem oben erwähnten Wert festgehalten wurde, wurde eine Magnetbürste höherer Qualität auf der Entwicklungswalze 5 ausgebildet, was es ermöglichte, Halbtonbildelemente sehr zufriedenstellend zu reproduzieren. Daneben sei erwähnt, daß die Schleierdichte merklich vermindert werden konnte.

Der in diesem Beispiel verwendete Entwickler war eine Mischung aus Eisenpulver, das eine mittlere Teilchengröße von 100 μπι hatte, und aus Toner, der eine mittlere Teilchengröße von 15 μπι hatte.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die Entwicklung unter den gleichen Bedingungen ausgeführt, wie sie oben im Beispiel 1 angegeben sind, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Entwicklungswalze des in Fig. 4 gezeigten Aufbaus verwendet wurde. Der zwischen den Magnetpolen N„, und S₂₃ gebildete

bzw. eingeschlossene Winkel betrug 60°, und der Neigungs-

winkel des Abstreichmessers 9 relativ zur Horizontalen wurde so gewählt, daß er 45° betrug. Aufgrund von Experimenten, die ausgeführt wurden, indem die Stärke des Magnetpols S₂₃ und die Position der freien Kante des Abstreichmessers verändert wurden, wurde gefunden, daß ein sehr zufriedenstellendes Abstreifen bzw. -schaben des Entwicklers bei einer Stärke des Magnetpols S₂₃ im Bereich von 50 bis 5.00 Gauß realisiert werden konnte, während die freie Kante des Abstreichmessers näher am Magnetpol S₃₃ angeordnet war, und zwar um bzw. in einem Winkelabstand von 15° bis 40° von der Mitte des Magnetpols N„, aus.

In der vorstehenden Beschreibung ist davon ausgegangen worden, daß die Anzahl der verwendeten Entwicklungswalzen zwei beträgt. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Anzahl beschränkt, sondern sie kann auch bei einer Entwicklungseinrichtung angewandt werden, in der drei oder mehr Entwicklungswalzen verwendet werden. Weiter ist die Anzahl der Magnetpole eine wahlfreie Angelegenheit, und diese Anzahl kann unter Berücksichtigung der Abmessung und der Position der Entwicklungswalze wie auch der Entwicklungsbedingungen bestimmt werden. Weiterhin ist die Form des Permanentmagneten nicht auf eine zylindrische Form beschränkt, sondern der Permanentmagnet kann im Querschnitt auch die Form eines Blocks, insbesondere eines Quadrats oder Vielecks, oder eines Sektors bzw. Abschnitts haben. Schließlich ist der Entwickler nicht auf einen solchen aus der Reihe der Zweikomponentenentwickler beschränkt. Es kann in gleicher Weise auch ein magnetischer Toner aus der Einkomponentenreihe angewandt werden.

Wie ersichtlich ist, wird mit der Erfindung eine Entwicklungseinrichtung vorgeschlagen, in der die Übertragung bzw.

der Transport des Entwicklungsmxttels oder des Entwicklers zwischen benachbarten Magnetwalzen in einer wünschenswerten Weise stattfinden kann und durch die eine Reproduktion von Bildern hoher Qualität bzw. eine hochqualitative Bildreproduktion sichergestellt wird. Weiter kann das Abstreichen bzw. -schaben des Entwicklers nachfolgend auf den
Entwicklungsvorgang sehr wirksam realisiert werden.

Leerseite

Claims

KRAUS & WEISERT PATENTANWÄLTE UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS D IPLO M C H EM I KER · D R.-l N G. AN N EKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 1 O ■ D-BOOO MÜNCHEN 71 · TE LEFON O8 9/79 7O 77-7S 7O 78 ■ TELEX O6-212156 kpatd TELEGRAMM KRAUSPATENT 3260 JS/BR HITACHI METALS, LTD. Tokyo/Japan Entwicklungseinrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Entwicklungseinrichtung, umfassend ein Bildträgerteil, auf dessen Oberfläche ein elektrostatisches Latentbild erzeugbar ist; eine Mehrzahl von Entwicklungswalzen, die gegenüber dem Bildträgerteil vorgesehen sind, wobei
Entwicklungsspalte, zwischen denselben und dem Bildträgerteil gebildet sind; wobei jede der Entwicklungswalzen
aus einer drehbaren zylindrischen Hülse, die aus nichtmagnetischem Material hergestellt ist, und einem Permanentmagnetteil zusammengesetzt ist, das stationär innerhalb
der Hülse vorgesehen ist und in dessen Umfangsoberflache
eine Mehrzahl von Magnetpolen ausgebildet ist; wobei ferner wenigstens einer dieser Magnetpole von jedem·der Permanentmagnetteile gegenüber dem zugehörigen einen der Entwicklungsspalte angeordnet ist, so daß in den Entwicklungsspalten Magnetbürsten auf den Oberflächen der Hülsen ausgebildet werden, wenn ein magnetischer Entwickler bei Dre-

_ 2 —

hung der Hülsen in der gleichen Richtung zwischen den benachbarten Hülsen übertragen wird, und wobei das Bildträgerteil mittels der Magnetbürsten reibend bestrichen wird; einen Entwicklerbehälter zum Zuführen des magnetischen Ent-Wicklers zu den Entwicklungswalzen; ein Abstreifmesserteil zum Steuern der Menge des zu den Entwicklungsspalten zugeführten magnetischen Entwicklers; und ein Abstreichmesserteil zum Abstreichen bzw. -schaben des magnetischen Entwicklers, nachdem dieser durch die Entwicklungsspalte hindurchgelaufen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole (S-,-,, N„„) von den benachbarten Entwicklungswalzen (4, 5), die gegenüber und einander am nächsten angeordnet sind, in entgegengesetzten Polaritäten zueinander magnetisiert sind, und daß wenigstens einer dieser gegenüberliegend angeordneten Magnetpole (S,·,, KU«) in der zur Drehrichtung (B) der zugehörigen Hülse (41, 51) entgegengesetzten Richtung aus bzw. gegenüber einer Position, in welcher die benachbarten Entwicklungswalzen (4, 5) einander am nächsten kommen, versetzt ist.

2. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Hülse (51), die den magnetischen Entwickler empfängt bzw. zugeführt erhält, so gewählt ist, daß ihr Wert bis zu zweimal so hoch wie die Umfangsgeschwindigkeit der Hülse (41) ist, welche den magnetischen Entwickler (2) überträgt bzw. zuführt.

3. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen zusätzlichen Magnetpol (S~-<) aufweist, der unterhalb des Abstreichmesserteils (9) vorgesehen ist, wobei das Abstreichmesserteil (9) so angeordnet ist, daß sich die obere Oberfläche eines bzw. des freien Kantenteils dieses Abstreichmesserteils (9) im wesentlichen parallel

zur Richtung der von dem Permanentmagnetteil (54) erzeugten magnetischen Kraftlinie bzw. -linien erstreckt.

4. Entwicklungseinrichtung nach Anspruch 3, d a durch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Magnetpols (S„-,), der unterhalb des Abstreichmesserteils (9) angeordnet ist, eine relativ schwache Stärke hat, die 5 % bis 60 % derjenigen des Magnetpols (N-,) entspricht, welcher benachbart zum Abstreichmesserteil (9) sowie strom- bzw. bewegungsaufwärts von letzterem, gesehen in der Drehrichtung (B) der Hülse (51), angeordnet ist.