DE3303167A1 - Entwicklungsvorrichtung - Google Patents

Description

Entwicklungsvorrichtung BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung, mit der bei elektrofotografischen Kopierverfahren oder Kopierverfahren mit elektrostatischer oder magnetischer Aufzeichnung mit trockenem magnetischem Entwickler ein latentes Bild entwickelt wird, das auf einem Bildträger gebildet ist.

Bei elektrofotografischen Kopiermaschinen ist bekannt, daß ein latentes elektrostatisches Bild beispielsweise durch Elektrisierung oder Exposition auf der Oberfläche eines Trägers, z.B. eines anorganischen fotoempfindliehen Materials z.B. fotoleitendem Selen, der Oberfläche einer Schicht, in der fotoleitendes Zinkoxid in einem isolierenden Harz-Bindemittel oder einem anderen Bindemittel dispergiert ist, oder in einem organischen Fotoleiter wie z.B. Polyvinylcarbazol, Poly-N-Vinylcarbazol oder anderen Stoffen gebildet wird, und daß das latente elektrostatische Bild mit Hilfe einer Magnetbürste entwickelt wird. Auch bei einer elektrostatischen Aufzeichnung wie z.B. einer Faksimile-Aufzeichnung wird allgemein ein Verfahren verwendet, bei dem ein elektrostatisches latentes Bild auf der Oberfläche eines Dielektrikums, beispielsweise eines elektrostatischen Aufzeichnungspapiers, z.B. mit Nadel-Elektroden gebildet wird und dann in ähnlicher Weise mit Hilfe einer Magnetbürste entwickelt wird. Weiterhin wird die Entwicklung eines latenten magnetischen Bildes mittels eines Magnetbürsten-Verfahrens auch bei einem magnetischen Aufzeichnungsgerät ausgeführt, bei dem ein latentes magnetisches Bild auf einer

magnetischen Trommel beispielsweise mit Hilfe eines Schreibstift-Kopfes gebildet wird, und nach der Entwicklung wird das entwickelte Bild auf ein Kopierblatt (Kopierpapier) übertragen.

Wenn auf den verschiedenen, oben erwähnten Bildträgern gebildete latente Bilder mit Hilfe eines Magnetbürstenverfahrens oder einem ähnlichen Verfahren entwickelt werden, so wird als magnetischer Entwickler ein binärer Entwickler eingesetzt, der aus einem ferromagnetischen Träger wie z.B.

Eisen, Stahl, Nickel, Ferrit, o.a. und aus einem Toner besteht, der beispielsweise durch Dispersion eines Färbemittels wie z.B. eines Pigmentes, eines Farbstoffes o.a. in Kunstharz hergestellt wird, oder es wird ein Ein-Komponenten-Magnettoner verwendet, der beispielsweise als Hauptbestandteile ein Kunstharz und feine magnetische Teilchen wie z.B. Magnetit oder Metallpulver besitzt.

Zum Transportieren des magnetischen Entwicklers in die Entwicklungszone wird eine Magnetwalze eingesetzt, bei der ein ein Magnetfeld erzeugendes Teil, das eine Anzahl von Magnetpolen auf der Oberfläche besitzt, im Inneren einer zylindrischen Hülse angeordnet ist, wobei diese Hülse aus nicht-magnetischem Material wie z.B. Aluminium, rostfreiem Stahl o.a. besteht; dies ist beispielsweise in der japanischen Offenlegungsschrift 14718/62 und in dem japanischen Gebrauchsmuster 19884/76 beschrieben. Die Magnetwalze befindet sich innerhalb oder außerhalb eines Entwicklerbehälters und sie ist so aufgebaut, daß der Entwickler entlang der Hülsenoberfläche mit Hilfe einer Relativdrehung zwischen der Hülse und dem das Magnetfeld erzeugenden Teil transportiert werden kann.

Es ist bekannt, daß bei den oben genannten Magnetwalzen die Hülsenoberfläche für einen guten Transport des Entwicklers aufgerauht ist. Beispielsweise ist die Bildung von rändelartigen Nuten in der japanischen Patentschrift Kokai (offengelegt) Nr. 79043/79 beschrieben, und eine Oberflächenbearbeitung wie z.B. Sandstrahlen, oder zum

Rändeln zusätzliches Metallisieren o.a. ist in der japanischen Patentanmeldung Kokai (offengelegt) Nr. 26526/80 beschrieben. Wenn aber die Hülsenoberfläche durch Rändeln aufgerauht wird, so wird die Zahl der Herstellungsschritte groß und deshalb ist dies für ein schlecht bearbeitbares Material, insbesondere für rostfreien Stahl, nachteilig und im Fall von weichem Material, wie z.B. Aluminium ist der Verschleiß (Abrieb) stark, so daß man kein gutes Ergebnis erzielen kann. Wird die Oberfläche einer aus rostfreiem Stahl gefertigten Hülse gesandstrahlt, so wird die Oberfläche aufgrund der bei der Bearbeitung auftretenden Spannungen etwas, jedoch nicht ausreichend gehärtet und es entsteht das Problem eines ernstzunehmenden Verschleißes, da die Abriebfestigkeit von rostfreiem Stahl an sich niedrig ist. Zusätzlich zu diesem Verfahren ist für eine starke Härtung der Oberfläche der Hülse bekannt, die aus einer Aluminiumlegierung (A5O56, A6O63, A2O17 o.a.) bestehende Hülsenoberfläche durch anodische Oxidation mit einem Überzugsfilm (Alumite) o.a. zu versehen. Wenn jedoch gefordert wird, daß zwischen der Hülsenoberfläche und dem auf ihr zu transportierenden magnetischen Entwickler ein elektrischer Strom fließen soll, so liefert ein durch anodische Oxidation gebildeter Überzugsfilm, der isolierend ist,koin gutes Ergebnis.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Entwicklungsvorrichtung anzugeben, die die Nachteile von im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen nicht aufzeigt, einen guten Transport des Entwicklers und eine gute Entwicklung erlaubt,und bei der die Hülse eine hohe Verschleißfestigkeit zeigt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einer im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Vorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Entwicklungsvorrichtung einen Bildträger auf, auf dessen Oberfläche ein latentes Bild gebildet wird, eine zylindrische Hülse aus nicht-magnetischem Material, die so angeordnet ist, daß sie dem Bildträger gegenübersteht, ein ein Magnetfeld erzeugendes Teil, das in der Hülse angeordnet ist, wobei der Bildträger und die hülse so angeordnet sind, daß der auf der Hülse gehaltene magnetische Enwickler auf die Oberfläche des BiIdträgers transportiert werden kann, so daß das latente Bild entwickelt wird, und die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Hülse eine leitende oder halbleitende Uberzugsschicht gebildet ist, deren Dicke wenigstens 1 μΐη beträgt und die eine Härte von HV9OO oder mehr und einen spezifischen Widerstand von 10 Ω«cm oder weniger besitzt.

Unter Bezugnahme auf die Figuren wird die Erfindung nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben und näher erläutert.

Figur .1 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Entwicklungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 zeigt einen Aixal-Querschnitt der Magnetwalze der Figur 1, und

Figur 3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Teil A der Figur 2.

Entsprechend den Figuren 1 und 2 befindet sich als magnetischer Entwickler in dem Tonerbehälter 1 ein EinKomponenten-Magnettoner 2. In dem unteren Teil des Tonerbehälters 1 ist eine Magnetwalze 3 so angeordnet, daß sie einer Trommel 4 aus fotoempfindlichem Material gegenüberliegt, die entsprechend dem in der Zeichnung dargestellten Pfeil in der Richtung B bewegt wird.

Die Magnetwalze 3 besitzt eine aus Aluminium bestehende Hülse 5, die mit einer Uberzugsschicht 13 versehen ist,

die eine hohe Härte und eine relativ gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, und das zylindrische Magnetteil 6 ist in der Hülse 5 angeordnet. Das zylindrische Magnetteil 6 besteht aus einem zylindrischen Magneten und es ist an einer Welle 7 befestigt, die koaxial zur Hülse 5 verläuft. Das zylindrische Magnetteil 6 besitzt eine Anzahl von Magnetpolen, die entlang seiner Umfangsflache angeordnet sind. Das zylindrische Magnetteil 6 ist mittels Lagern 9 an den Endwänden 10 und 11 gelagert, die an den beiden Enden der Hülse 5 befestigt sind. Das zylindrische Magnetteil 6 und/oder die Hülse 5 können gedreht werden, indem ein Ende der Welle 7 und/oder die Welle 12 der Endwand 10 gedreht werden.

Bei dem beschriebenen Entwicklungsgerät wird der magnetische Toner 2, der aufgrund magnetischer Anziehungs-¹· kraft des Magneten an der Hülse 5 anhaftet, in der in den Zeichnungen mit dem Pfeil angedeuteten Richtung C transportiert, indem beispielsweise die Hülse 5 in der gleichen Richtung rotiert, während das zylindrische Magentteil 6 festgehalten wird. Das bedeutet, daß die Dicke des magnetischen Toners 2 auf der Hülse durch eine Abziehklinge 14 bestimmt wird, und daß der Toner dann in die Entwicklungszone d transportiert wird, die an demjenigen Teil der Hülse 5 gebildet ist, der der Trommel 4 aus fotoempfindlichem Material gegenüberliegt. Das auf der Oberfläche der Trommel 4 aus fotoempfindlichen Material gebildete latente elektrostatische Bild wird entwickelt, indem in der Entwicklungs— zone d die Oberfläche der Trommel 4 aus fotoempfindlichem Material mit Hilfe einer Magnetbürste gebürstet wird. Der die Entwicklungszone d passierende Magnettoner 2 wird auf der Hülse 5 in Richtung des Pfeiles C transportiert und wieder in den Tonerbehälter 1 aufgenommen.

Wenn der Magnettoner auf diese Weise zu der Entwicklungszone d transportiert wird, so ist es für einen guten Transport des Magnettoners notwendig, daß die Hülsenoberfläche

rauh ist, damit ein Schlupf zwischen der Hülsenoberfläche und dem Magnettoner verhindert wird und kein Verschleiß auftritt. Um die Entwicklung sicherzustellen, ist es notwendig, daß der spezifische Widerstand der Hülsenoberfläche 10 Ω-cm oder weniger beträgt. Ein chemisches Plattieren mit Nickel ist als Oberflächenbehandlung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, daß man eine Härte von etwa HV5OO insbesondere dann erzielen kann, wenn die Oberfläche von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer Ni-P-Legierung plattiert wird, die 5 bis 10 Gew.-% an P enthält, und daß man eine Härte von HV9OO oder mehr durch Erhitzen der plattierten Oberfläche erzielen kann. An anderen Oberflächenbehandlungen sind ferner Ionen-Plattieren bekannt und ferner, daß ein Nitrid wie z.B. Ti-N, Cr-N o.a. durch chemisches Abscheiden aus der Gasphase oder ein Karbid wie z.B. B-C, Ti-C, Hf-C o.a. durch Aufsputtern aufgebracht werden. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben aufgrund ausführlicher Untersuchung herausgefunden, daß dann, wenn die Oberfläche der Hülse 5 auf chemische Weise mit einem Nickelüberzug versehen oder durch Abscheiden aus der Gasphase mit Nitrid oder Karbid überzogen wird, eine Überzugsschicht mit einer hohen Härte und einer guten elektrischen Leitfähigkeit erzielt wird, so daß man insgesamt gute Resultate erhält.

Im einzelnen wird beispielsweise beim chemischen Plattieren mit Nickel eine Überzugsschicht 13 mit einer Härte von HV900 oder mehr gebildet, indem die Oberfläche der Hülse 5 geätzt und entfettet wird, einem Zinkat-Verfahren als Vorbehandlung unterworfen wird und anschließend mittels chemischem Plattieren mit einer Ni-P-Legierung mit einem Anteil von 5 bis 10 Gew.-% an P überzogen wird, und anschließend eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. In diesem Fall kann die Härte der Überzugsschicht durch eine Verbesserung der Wärmebehandlung auf etwa HV1000 bis

1100 verbessert werden. Im mikroskopischen Maßstab ist die Oberfläche der so erzielten Uberzugsschicht genügend aufgerauht, wie dies in der Figur 3 dargestellt ist und daher kann der Magnettoner beim Tonertransport nicht rutschen, so daß die Transportierbarkeit des Toners erheblich verbessert wird. Die Oberflächenrauhigkeit der Überzugsschicht ist ausreichend und beträgt etwa 0,1 s bis 3 s. Aus dem Gesichtspunkt der Überzugsstärke genügt es, daß die Dicke der Überzugsschicht wenigstens 1 ym beträgt. Es ist noch effektiver, die Hülsenoberfläche vorher beispielsweise durch Sandstrahlen o.a. aufzurauhen, bevor das Plattieren ausgeführt wird. Da die Plattierungsschicht wie oben beschrieben eine sehr hohe Härte besitzt, wird sie bei einer Berührung mit dem Toner selbst bei langen Einsatzzeiten nicht abgerieben. Die in dieser Anmeldung gebrauchte Einheit der Oberflächenrauhigkeit (s oder R„) ist in JIS B 0601 definiert.
Beispiel 1

Bei der Figur 1 wurde die Oberfläche einer Aluminiumhülse 5 mit einem Außendurchmesser von 32 mm einer chemischen Nickel-Plattierung in der oben beschriebenen Weise unterworfen, so daß eine Überzugsschicht 13 aus einer Ni-P-Legierung mit einer Dicke von 5 ym gebildet wurde.Die Oberflächenrauhigkeit der Überzugsschicht 13 betrug etwa 0,5 s, ihre Härte lag im Bereich von HV1000 bis HV1O51. Nachfolgend werden 30 Gew.-Teile eines Epoxidharzes (Epikote 1002, hergestellt von Shell Chemical Co., Ltd.) und 70 Gew.-Teile von Magnetite (EPT500, hergestellt durch Toda Industry Co., Ltd.) unter Erhitzen vermengt, gekühlt und verfestigt, gemahlen und einer Kugelglühbehandlung unterzogen, wonach 0,4 Gew.-4 an Ruß (#44, hergestellt durch Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) zugemischt werden, so daß man einen magnetischen Toner mit einer mittleren Teilchengröße von 15 ym erhält. Unter Verwendung dieses magnetischen Toners wurden 100 000 Blatt kontinierlich einem Kopiertest unterworfen, in dem die Hülse

mit 200 Umdrehungen pro Minute rotiert wurde. Als Ergebnis zeigte sich, daß die Hülsenoberfläche nicht einem Verschleiß unterlag und daß eine gute Transportierbarkeit erreicht wurde. Wenn man eine Oberflächenrauhigkeit mit einer 10-Punkte-mittieren Rauhigkeit Rz = 2 pm mittels . einer Sandstrahlbehandlung vor dem Plattieren herstellte, so war die Transportierbarkeit für den Toner noch besser, und es wurde eine Verbesserung der Qualität der Kopien sichergestellt.

In diesem Fall betrug der Abstreifspalt 0,4 mm und der Entwicklungsspalt 0,3 mm, es wurde eine Selentrommel mit einem Außendurchmesser von 120 mm als fotoempfindliches Material eingesetzt,die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 mm pro Sekunde rotierte. Als Magnet wurde ein zylindrischer Bariumferritmagnet mit einem Außendurchmesser von 29 mm eingesetzt, der einer achtpoligen symmetrischen Magnetisierung unterworfen war.
Beispiel 2

Das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß anstelle der chemischen Nickel-Plattierung eine Ti-N-Schicht mit einer Dicke von 1 pm auf der Hülsenoberfläche mittels eines Ionen-Plattierungsverfahrens gebildet wurde. Man erzielte ein gleiches oder besseres Ergebnis als bei dem Beispiel 1.

Vergleichsbeispiel

Zu Vergleichszwecken wurden unter den gleichen Bedingungen wie bei dem Beispiel 1 ein Kopiertest ausgeführt mit der Ausnahme, daß die der chemischen Plattierung unterworfene Hülse durch eine Hülse aus rostfreiem Stahl ersetzt wurde, deren Oberfläche durch Sandstrahlen auf eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 0,5 s aufgerauht wurde. Als Ergebnis zeigte sich, daß nach 10 000 Kopien die Hülsenoberfläche verschlissen war, was zu einem ungenügenden Transport (des Toners) führte. Bei einem Experiment, das unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben durch-

geführt wurde, mit der Ausnahme, daß auf einerAluminiumhülse ein Uberzugsfilm mittels anodischer Oxidation gebildet wurde, zeigte als Ergebnis, daß der zwischen der Tonerschicht und der Hülse fließende elektrische Strom ungenügend wurde, so daß die Effektivität der Entwicklung herabgesetzt wurde, was wiederum zu einer Verschlechterung des Bildes führte.

Wie oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung so ausgezeichnete Wirkungen herbeiführen, daß der Transport des Entwicklers stark verbessert wird, und daß die Verbesserung des Transportes aufrecht erhalten bleibt, selbst wenn das Gerät über eine lange Zeit benützt wird.

Obgleich in den oben beschriebenen Beispielsfällen magnetischer Entwickler eingesetzt wurde, kann man gute Ergebnisse nicht nur in diesen Fällen erzielen, sondern auch dann, wenn ein binärer Entwickler verwendet wird. Als Magnet ist nicht nur ein zylindrischer Magnet geeignet, sondern es können natürlich auch zylindrisch angeordnete Blockmagnete verwendet werden. Für das Material der Hülse kann nicht nur Aluminium verwendet werden, sondern auch jedes andere nicht-magnetische Metall wie z.B. rostfreier Stahl, Messing o.a.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE

1. Entwicklungsvorrichtung mit einem Bildträger/ auf dessen Oberfläche ein latentes Bild gebildet ist, mit einer zylindrischen aus nicht-magnetischem Material be-.stehenden Hülse, die so angeordnet ist, daß sie dem BiIdträger gegenüber steht, mit einem ein Magnetfeld erzeugenden Teil, das in der Hülse angeordnet ist, wobei der Bildträger und die Hülse so angeordnet sind, daß der auf der Hülse gehaltene magnetische Entwickler zu der Oberfläche des Bildträgers transportiert wird und dadurch die Entwicklung des latenten Bildes stattfindet, dadurch gekennzeichnet , daß auf der Oberfläche der Hülse (5) eine leitende oder halbleitende Überzugsschicht (13) gebildet ist, die eine Dicke von wenigstens 1 ym, eine Härte von HV900 oder mehr und eine spezifischen Widerstand von 10 Ω■cm oder weniger besitzt.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Uberzugsschicht (13) aus einem Nitrid, einem Nitrid und/oder einem Karbid und/ oder einer chemischen Nickelplattierungsschicht besteht.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Nitrid Ti-N oder Cr-N und das Karbid B-C, Ti-C oder Hf-C sind.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberflächenrauhigkeit der Hülse zwischen etwa 0,1 s und etwa 3 s liegt.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zei chnet, daß die Oberflächenrauhigkeit der Hülse zwischen etwa 0,1 s und etwa 3 s liegt.

6. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit der Hülse zwischen etwa 0,1 s und etwa 3 s beträgt.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

8. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

9. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) aus
einer Aluminiumlegierung besteht.

10. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (13) ein Überzug aus einer Ni-P-Legierung mit einer Dicke von 5 ym und einer Härte von etwa HV1OOO bis etwa HV15OO ist.

11. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich ne t , daß die Überzugsschicht
eine Ti-N-Schicht ist, deren Dicke 1 ym beträgt und die mittels eines Ionen-Plattierungsverfahrens hergestellt ist.