DE3413061C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entwicklungsvorrichtung für einen Entwickler mit magnetischen Teilchen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Entwicklungsvorrichtung beschreibt die DE 30 05 756 A1. Bei dieser bekannten Entwicklungsvorrichtung dreht sich eine Entwicklerträgerhülse entlang eines Entwicklerbehäl­ ters und bildet an ihrem Umlaufweg eine Entwicklerauslaß- und eine Entwicklereinlaßöffnung mit dem Entwicklerbehälter. Die Entwicklerträgerhülse weist in ihrem Inneren eine feststehende Magnetanordnung auf, die die Ausbildung einer Entwickler­ schicht auf der Entwicklerträgerhülse unterstützt. Auf der Entwicklerträgerhülse nach der Entwicklung zurückgebliebener Entwickler tritt durch die Entwicklereinlaßöffnung wieder in den Behälter ein, nachdem sie unter Wirkung einer Rakel von der Hülsenoberfläche abgehoben und unter Wirkung magnetischer Kräfte der Magnetanordnung aufgelockert wieder auf die Hülsenoberfläche gelangt ist.

Obwohl die derart aufgebaute Entwicklungsvorrichtung bei dem dabei verwendeten Einkomponentenentwickler mit einem Gehalt an Magnetpulver zufriedenstellend funktioniert, kann es anderer­ seits bei Verwendung eines Entwicklers mit nichtmagnetischen Entwicklerteilchen und magnetischen Teilchen zu Schwierigkei­ ten kommen, da dabei leicht ein Verstreuen insbesondere der nichtmagnetischen Entwicklerteilchen, ein rascher Verschleiß und ein Unbrauchbarwerden des Entwicklers auftreten können.

Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich auch bei einer in der DE 31 43 397 A1 gezeigten vergleichbaren Entwicklungsvorrichtung. Auch bei dieser Entwicklungsvorrichtung wird kein Entwickler mit nichtmagnetischen Entwicklerteilchen und magnetischen Teilchen verwendet.

Eine Verwendung von Entwickler mit nichtmagnetischen Entwickler­ teilchen und magnetischen Teilchen zeigt die DE 30 34 093 A1; hierbei befindet sich der Entwicklervorrat am Boden des Behälters und wird mittels einer eine Magnetvorrichtung ent­ haltenden Hülse auf die eigentliche Entwicklerträgerhülse auf­ gebracht, wobei die Entwicklerträgerhülse oberhalb der Hülse angebracht ist. Hierbei wird also der Entwickler entgegen der Schwerkraft auf die Entwicklerträgerhülse aufgetragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungs­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein sauberer Rücktransport des nach der Entwicklung auf der Entwicklerträgerhülse verbliebenen Ent­ wicklers gewährleistet und eine lange, dauerhaft gute Brauch­ barkeit des Entwicklers sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird mit dem im kennzeichnenden Teil des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Infolge des Magnetfelds zwischen Magnetpol und der Magnetan­ ordnung im Bereich der Entwicklereinlaßöffnung bildet sich aus den magnetischen Teilchen an der Einlaßöffnung ein Vor­ hang, der einerseits ein Austreten von Entwickler aus dem Be­ hälter in einer der Hülsendrehung entgegengesetzten Richtung verhindert, es andererseits aber zuläßt, daß auf der Hülse verbliebener Entwickler leicht wieder in den Entwicklerbehälter gelangen kann. Dabei unterliegt der zurückgeführte Ent­ wickler keinen übermäßigen, sondern in Stärke und Richtung wohldimensionierten Kräften, die einem Verschleiß und einem eventuellen Kleben von Entwickler auf der Hülse oder einer Zusammenballung vorbeugen. Die überraschend gute Wirkung des Vorhanges wird auch dadurch unterstützt, daß sich im Behälter insbesondere in Hülsennähe relativ viele magnetische Teilchen ansammeln, die an der Hülsenoberfläche und an der Behälterwandung zirkulieren, wodurch die vorteilhaften Eigenschaften des Vorhanges unter ständiger Erneuerung der diesen bildenden Teilchen aufrechterhalten bleiben. Mit rela­ tiv einfachen Maßnahmen wird somit ein stets einwandfreier Transport gut beschaffenen Entwicklers auf der Hülse gewährlei­ stet, der insbesondere auch zum Bilden dünner, homogener Ent­ wicklerschichten wesentlich beiträgt.

Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

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

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrich­ tung.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung, die ein magnetisches Teil und einen Magnetpol an einer Entwicklereinlaßöffnung zeigt.

Fig. 3A und 3B zeigen den Zustand einer Magnetbürste in Abhängig­ keit von einer Lagebeziehung zwischen einem Magnetpol und einem magnetischen Teil an der Entwicklereinlaßöffnung.

Fig. 4 ist eine weitere Schnittansicht einer Entwicklungsvorrichtung, die ebenfalls ein magnetisches Teil und einen gegenüberstehenden Magnetpol an der Entwicklereinlaßöffnung zeigt.

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht einer Abwandlung des magnetischen Teils in Verbindung mit dem Magnetpol.

Fig. 6 zeigt den Zustand eines Magnetfelds in Abhängigkeit von der Lage­ beziehung zwischen dem Magnetpol und dem magnetischen Teil.

Fig. 7 zeigt den Zustand eines Magnetfelds in dem Fall, daß das dem Magnetpol gegenübergesetzte magnetische Teil in Form eines Eisendrahts ausgebildet ist.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Entwicklungsvor­ richtung, die ein magnetisches Teil und einen gegenüberstehenden Magnetpol an der Entwicklereinlaßöffnung zeigt.

Fig. 9 bis 11 sind Teilschnittansichten von Abwandlungen des dem Magnetpol gegenübergesetzten mag­ netischen Teils.

Fig. 12A, B und C sind Ansichten von Magnetwalzen mit un­ terschiedlichen Magnetpol-Mustern.

Die Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Entwicklungsvor­ richtung und dient zum Veranschaulichen des Prinzips des Entwicklungsvorgangs. Die Fig. 1 zeigt eine elektrofotogra­ fische fotoleitfähige Trommel 1 als Bildträger, der ein Ladungsbild trägt, welches durch eine nicht dargestellte Ladungsbild-Erzeugungsvorrichtung gebildet ist. Die Trom­ mel ist in der Richtung eines Pfeils a so drehbar, daß sie eine Entwicklungsstation durchläuft, an der der Trommel unter einem vorbestimmten Abstand bzw. Spalt ein nichtmag­ netischer Zylinder 2 als Entwicklerträger für die Beförde­ rung von Entwickler gegenübergesetzt ist. Der Zylinder bzw. die Hülse 2 läuft in der Richtung eines Pfeils b um. Oberhalb des Zylinders 2 befindet sich ein aus nichtmagnetischem Material wie Kunstharz oder Aluminium hergestellter Entwicklerbehälter 3 zur Aufnahme eines Gemisches aus nichtmagnetischen Ent­ wicklerteilchen 4 und magnetischen Teilchen 5. An den Ent­ wicklerbehälter 3 ist an dessen bezüglich der Bewegung des Zylinders 2 stromab gelegenen Seite eine magnetische Rakel 6 als Vorrichtung zum Regulieren der Zufuhr des nichtmag­ netischen Entwicklers zu der Entwicklungsstation ange­ schraubt.

Ein Magnet 7 ist als Magnetfeld- Erzeugungsvorrichtung für ein über den Zylinder 2 hinausgehendes Magnetfeld angebracht. Die Lage des Magneten 7 ist bezüglich der Lage eines Magnetpols S und der Lage der magnetischen Rakel 6 festgelegt und so gewählt, daß der Magnetpol S geringfügig stromauf der Stelle der magnetischen Rakel 6 liegt. Diese Anordnung verhindert wirkungsvoll ein Hindurchtreten magnetischer Teilchen durch den Zwischenraum zwischen der magnetischen Rakel 6 und der Oberfläche des Zylinders 2 und ermöglicht ein gutes Aufbringen des nichtmagnetischen Entwicklers auf die Oberfläche des Zylinders 2.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung bilden die mag­ netischen Teilchen in dem Behälter 3 durch das zwischen dem Magnetpol S des Magneten 7 und die magnetische Rakel 6 ge­ bildete Magnetfeld eine magnetische Bürste 8. Durch den Um­ lauf des Zylinders 2 werden die magnetischen Teilchen und der nichtmagnetische Entwickler gemischt und umgerührt, wäh­ rend die magnetische Bürste 8 vorliegt. In der Nähe der magnetischen Rakel 6 wird das Gemisch aus dem nichtmagnetischen Entwickler und den magnetischen Teilchen durch die magnetische Rakel 6 zurückgehalten, so daß sich das Gemisch nach oben bewegt und gemäß der Darstellung durch einen Pfeil c umgewälzt wird.

Der nichtmagnetische Entwickler wird triboelektrisch durch die Reibung an dem Zylinder 2 und/oder den magnetischen Teilchen geladen. Durch die in der Nähe der magnetischen Rakel 6 gebildete magnetische Bürste 8 aus den magnetischen Teilchen wird die durchgelassene Menge an geladenem Ent­ wickler begrenzt, der durch die Spiegelkraft als eine dünne Schicht aus nichtmagnetischem Entwickler gleichförmig auf den Zylinder 2 aufgeschichtet und zu der Entwicklungsstation befördert wird, an der er der fotoleitfähigen Trom­ mel 1 gegenübersteht.

Das Hindurchtreten der die magnetische Bürste 8 bildenden magnetischen Teilchen 5 durch den Zwischenraum zwischen der magnetischen Rakel und dem Zylinder 2 wird dadurch verhin­ dert, daß die Haltekraft des Magnetfelds des Magneten 7 größer als die durch die Reibung zwischen dem Zylinder 2 und den magnetischen Teilchen 5 hervorgerufene Förderkraft gewählt wird. Wenn die magnetische Bürste nichtmagnetischen Entwickler enthält, wird durch die Drehung des Zylinders 2 der Gehalt an Entwickler in dieser Bürste konstant gehalten, so daß der Verbrauch von Entwickler automatisch durch den der magnetischen Bürste 8 zugeführten nichtmagnetischen Entwickler kompensiert wird. Auf diese Weise wird auf den Zylinder 2 eine konstante Menge des nichtmagnetischen Ent­ wicklers aufgeschichtet.

Bei der vorangehenden Erläuterung des grundlegenden Mecha­ nismus ist das Regulierteil eine magnetische Rakel. Als Re­ gulierteil können jedoch auch eine nichtmagnetische Rakel oder eine nichtmagnetische Wand des Behälters 3 aus Kunst­ stoff oder Aluminium herangezogen werden. In diesen Fällen muß der Abstand zwischen der Rakel 6 und dem Zylinder 2 kleiner als bei der Verwendung der magnetischen Rakel sein. Die Verwendung der magnetischen Rakel ist insofern vorzu­ ziehen, als das zwischen der Rakel und dem Magnetpol gebil­ dete Magnetfeld zum Erzeugen einer stabilen Magnetbürste an der Auslaßöffnung für den Entwickler zweckdienlich ist.

Die Bildung der dünnen Schicht aus diesem nichtmagnetischen Entwickler ist ausführlicher in der DE 33 05 697 A1 und DE 33 31 428 beschrieben. Eine nähere Beschreibung wird daher hier weggelassen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Entwicklungsvorrichtung neigt der nichtmagnetische Entwickler dazu, an einem Bereich d auszutreten, an dem sich die Oberfläche des Zylinders 2 in den Behälter 3 hineinbewegt. Zum Verhindern eines derartigen Austretens des nichtmagnetischen Entwicklers in dem Bereich d wird er­ findungsgemäß an dem Bereich d zwischen dem Zylinder und dem Behälter eine Magnetbürste gebildet. Damit kann auch das Austreten der magnetischen Teilchen in dem Bereich d verhindert werden.

Die Entwicklungsvorrichtung wird nach­ stehend anhand der Zeichnung ausführlicher erläutert.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung, wobei Teile oder Elemente mit gleichartigen Funktionen wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.

Die Fig. 2 zeigt einen ersten feststehenden Magneten 7a, der an einer feststehenden Achse 9 innerhalb des Zylinders 2 angebracht ist und einen ersten Magnetpol hat, der auf die gleiche Weise wie derjenige des in Fig. 1 gezeigten Magneten 7 wirkt, nämlich nahe der magnetischen Rakel eine magnetische Bürste bildet. Ferner ist ein zweiter feststehender Magnet 7b mit einem zweiten Magnetpol vorgesehen, der an einer Stelle nahe der Innenwand des Zylinders 2 die zum ersten Magnetpol entgegengesetzte Polarität ergibt und beispielsweise ein Südpol S ist. Die dem zweiten Magneten 7b gegenüberstehende Innenwand des Behälters 3 trägt ein Magnetteil, wie z. B. ein Eisenstück 10.

Bei dieser Anordnung werden die magnetischen Teilchen 5, die in einer großen Menge nahe der Oberfläche des Zylinders 2 vorhanden sind, unter den Einwirkungen der Magnetfelder und der Drehung des Zylinders 2 in der Richtung des Pfeils c umgewälzt, wobei sie an den jeweiligen Magnetpolen mag­ netische Bürsten bilden. Im einzelnen stoßen die magnetischen Teilchen 5 gegen die Innenseite der magnetischen Ra­ kel 6 oder der Behälterwand und werden dann durch die Be­ wegung der von dem stromauf liegenden Teil her zugeführten anderen magnetischen Teilchen nach oben geschoben. Danach werden die magnetischen Teilchen durch die Schwerkraft nach unten zu dem Boden des Behälters hin bewegt, bis sie zu der Oberfläche des Zylinders 2 an der Stelle des ersten Mag­ netpols N zurückgekehrt sind, wobei sie während dieser Be­ wegung den nichtmagnetischen Entwickler mit sich führen.

Auf diese Weise sind immer in der Nähe des Bodens des Be­ hälters zirkulierende magnetische Teilchen vorhanden, die unter dem Einfluß des zweiten Magneten 7b eine magnetische Bürste 8a zwischen dem Zylinder 2 und dem Behälter 3 und/ oder dem Eisenstück 10 bilden. Diese magnetische Bürste 8a kann das Austreten des Entwicklers 4 aus dem Behälter 3 über die magnetische Bürste 8a hinaus verhindern. Da diese magnetische Bürste unabhängig von dem Betrieb der Entwick­ lungsvorrichtung gebildte wird, verhindert sie das Austre­ ten sowohl der magnetischen Teilchen als auch des Entwicklers aus dem Behälter selbst dann, wenn die Entwicklungsvorrichtung außer Betrieb ist. Natürlich verhindert auch die neben der magnetischen Rakel 6 durch die Einwirkung des Magnetpols N des ersten Magneten gebildete magnetische Bürste 8 auf gleiche Weise das unnötige Austreten so­ wohl der magnetischen Teilchen als auch des Entwicklers aus dem Behälter.

Die magnetische Bürste 8a kann zwischen der Wand des Behälters 3 und dem Zylinder 2 oder gemäß der Darstellung in Fig. 2 zwischen dem Eisenstück 10 und dem Zylinder 2 ausge­ bildet werden. Falls das magnetische Teil als Eisen­ stück gemäß der vorstehenden Beschreibung eingesetzt wird, kommt auch beim Umlauf des Zylinders 2 im Zusammenwir­ ken mit dem zweiten Magnetpol S ein stärkeres und stabileres Magnetfeld zustande Die Bewegung des Entwicklers an dem Zylinder wird unter Berücksich­ tigung der Lagebeziehung zwischen dem zweiten Magnet­ pol S und dem magnetischen Teil beschrieben.

Die Fig. 3A zeigt eine Anordnung, bei der der zweite mag­ netische Pol bzw. Südpol S in der Bewegungsrichtung des Zylinders 2 stromauf des magnetischen Teils bzw. Eisenstücks 10a angeordnet ist, während die Fig. 3B eine Anordnung zeigt, bei der der zweite magnetische Pol S in der gleichen Richtung stromab des Eisenstücks 10a angeord­ net ist.

Wie aus der Fig. 3A ersichtlich ist, bildet sich die magnetische Bürste stromauf des Eisenstücks 10a aus, wenn der zweite Magnetpol S stromauf des Eisen­ stücks 10a liegt. Infolgedessen kann in Abhängigkeit von der Menge der magnetischen Teilchen ein Teil der Bürste stromauf des Eisenstücks 10a eine Zirkulation gemäß der Darstellung durch einen Pfeil e in Fig. 3A ausführen. In diesem Fall besteht die Neigung, daß durch die bewegte Magnetbürste der Entwickler ausgeschieden bzw. abge­ führt wird, der bei der Entwicklung auf dem Zylinder 2 zurückgeblieben und zu dem zweiten Magnetpol S zurückbefördert worden ist. Der abgeführte Entwickler fällt unter den Zylinder 2 und wird verstreut, so daß die Umge­ bung verschmutzt wird. Daher ist es vorteilhaft, einen derartigen Bereich, durch den die magnetischen Teilchen strom­ auf des Eisenstücks 10a gehalten werden, zu vermeiden, falls gemäß den voran­ gehenden Ausführungen der zweite Magnetpol S stromauf des Eisenstücks 10a angeordnet ist.

Bei der in Fig. 3B gezeigten Anordnung konzentriert sich die magnetische Bürste stromab des Eisenstücks 10a. In der magnetischen Bürste stromauf des Eisenstücks 10a wird keine Zirkulation der magnetischen Teil­ chen hervorgerufen. Daher kann der an dem Zylinder 2 ver­ bliebene Teil des Entwicklers unbehindert in den Behälter zurückkehren. Darüber hinaus bewegt sich die magnetische Bürste kaum zusammen mit dem umlaufenden Zylinder 2, und der Entwickler wird besser und gleichmäßiger in dem Behälter gehalten, da die magnetische Bürste zwischen dem Zylinder 2 und dem Eisenstück 10a unter dem Einfluß eines starken Magnetfelds gebildet ist.

Es ist folglich vorteilhaft, das magnetische Teil an dem zwei­ ten Magnetpol oder in Richtung der Zylinderbewegung strom­ ab des zweiten Magnetpols anzuordnen.

Beispiel

Ein Beispiel für die Entwicklungsvorrichtung wird anhand der Fig. 4 beschrieben, in der gleichar­ tige Teile wie in den vorangehenden Figuren mit den glei­ chen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei der Gestaltung ge­ mäß Fig. 4 wurde die fotoleitfähige Trommel 1 in der Richtung des Pfeils a mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 60 mm/s in Umlauf versetzt. Die zylindrische Hülse 2 bestand aus rostfreiem Stahlblech und hatte einen Außendurchmesser von 32 mm bei einer Wandstärke von 0,8 mm. Die Um­ fangsfläche des Zylinders 2 wurde zum Erzielen einer Rau­ higkeit (Rz =) von 0,8 µm einer freien Sandstrahlbehandlung unter Verwendung von Alundum-Schmirgelkörnern (#600) unter­ zogen. Der Zylinder 2 wurde in der Richtung des Pfeils b mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 66 mm/s in Umlauf ver­ setzt.

Innerhalb des umlaufenden Zylinders 2 war ein Sinterferrit- Magnet 7c so befestigt, daß dessen erster Magnetpol (Nord­ pol) gegenüber der magnetischen Rakel 6 in der Bewegungs­ richtung des Zylinders 2 stromauf einer die Spitze der Ra­ kel und die Mitte O des Zylinders verbindende Linie einen Winkelabstand R von 30° hatte. Der andere bzw. zweite Mag­ netpol (Südpol) war über den Zylinder 2 im wesentlichen genau gegenüber dem magnetischen Teil bzw. Eisenstück 10 an der Ein­ laßöffnung des Zylinders 2 in den Behälter 3 angeord­ net. Die Magnetflußdichte des zweiten Magnetpols hatte an der Oberfläche des Zylinders 2 beim Vorhandensein des Ei­ senstücks 10 einen Spitzenwert von 65 mT und beim Fehlen des Eisenstücks 10 einen Spitzenwert von 40 mT.

Dabei war die Lagebeziehung zwischen dem zweiten Magnet­ pol und dem Eisenstück 10 so gewählt, daß die Abmessung des Eisenstücks in der Drehrichtung des Zylinders 2 0,5 mm betrug, während der Abstand zwischen dem Zylinder 2 und dem Eisenstück 10 gleich 1,0 mm war.

Die magnetische Rakel 6 wurde aus Eisen hergestellt, dessen Oberfläche mit Nickel plattiert war, um das Rosten zu ver­ hindern. Diese Rakel 6 hatte von der Oberfläche des Zylin­ ders 2 einen Abstand von 200 µm.

Als magnetische Teilchen 5 wurden 100 Gramm Ferritkügelchen mit einem Teilchen­ durchmesser im Bereich von 70 µm bis 100 µm und maximal 60 elektromagnetische Einheiten je Gramm verwendet. Als nicht­ magnetischer Entwickler 4 wurden 200 Gramm Cyanfarbpulver verwendet, das auf negative Polarität aufladbar war, wobei dieses Pulver aus 100 Teilen Polyesterharz, 3 Teilen Kup­ fer-Phthalocyanin-Pigment und 5 Teilen eingegliedertem Negativladungs-Steuermittel (Alkyl-Silicylat-Metallkomplex) bestand und 0,5% Kieselsäure zugemischt war. Der mittlere Teilchendurchmesser des Pulvers betrug 12 µm. Der nicht­ magnetische Entwickler und die magnetischen Teilchen wurden ausreichend miteinander vermischt, bevor sie in den Behäl­ ter 3 eingegeben wurden. Wenn die Entwicklermenge verringert wurde, war eine Zirkulation des Gemisches zu beobachten, die teilweise durch die unter dem Einfluß des Magnetfelds während des Umlaufs des Zylinders 2 bewegten magnetischen Teilchen verursacht war.

Bei dieser Entwicklungsvorrichtung wurde auf der Oberfläche des Zylinders 2 während der Drehung desselben allein durch den nichtmagnetischen Entwickler eine dünne Schicht mit ei­ ner Stärke von ungefähr 120 µm gebildet. Diese Entwickler­ schicht wurde hinsichtlich des Ladungspotentials nach dem Abblaseverfahren gemessen. Es hat sich gezeigt, daß die dünne Schicht gleichförmig auf ein Potential von -7 µC/g geladen war.

Als elektrostatisches Ladungsbild an der Oberfläche der dem Zylinder 2 gegenüberliegenden fotoleitfähigen Trom­ mel 1 wurde ein Ladungsmuster mit einer Spannung von +600 V im Dunkelbereich und einer niedrigeren Spannung von +150 V im Hellbereich erzeugt. Der Abstand zwischen dem Zylinder und der Trommel wurde auf 300 µm eingestellt. Wenn aus einer Spannungsquelle E eine Spannung mit einer Frequenz von 800 Hz, einem Spitze/Spitze-Wert von 1,4 kV und einem Mittelwert von +300 V an den Zylinder 2 angelegt wurde, wurde ein entwickeltes Bild hoher Qualität ohne Un­ gleichförmigkeiten der Entwicklung, Geisterbilder oder Schleier erzielt. Die Entwicklung wurde vorzugsweise ent­ sprechend einem Verfahren gemäß der Beschreibung in der DE 29 30 595 A1 oder DE 29 30 619 A1 ausgeführt.

Bei der Entwicklung wurde von dem Gemisch in dem Behälter 3 nur der nichtmagnetische Entwickler im wesentlichen ohne Verbrauch der magnetischen Teilchen verbraucht. Die Ent­ wicklungsfunktion wurde im wesentlichen auf dem erwünschten Niveau gehalten, bis der Entwickler aus dem Behälter im we­ sentlichen aufgebraucht war. Nachdem der Entwickler voll­ ständig aufgebraucht war, wurde die Entwicklungsvorrichtung aus dem Bilderzeugungssystem entnommen und in dem Bereich unterhalb des Zylinders 2 untersucht. Unterhalb des Zylinders 2 wurde nicht nur hinsichtlich der magnetischen Teilchen, sondern auch hinsichtlich des nichtmagnetischen Entwicklers kaum in Austreten ermittelt. Dies zeigt die vorteilhaften Wirkungen der durch den zweiten Mag­ netpol erzeugten Magnetbürste im Vergleich zu dem Fall, daß lediglich ein der magnetischen Rakel benachbarter Magnetpol vorgesehen wird.

Bei der Entwicklungsvorrichtung ist die Anzahl der Magnetpole innerhalb des Zylinders 2 nicht auf "2" beschränkt. Die Magnetbürste kann auch an einer anderen Stelle außerhalb derjenigen des magnetischen Teils 10 gebildet werden. Ferner besteht für das Zusammenwirken mit dem zweiten Magnetpol zum Erzeugen der Magnetbürste keine Einschränkung auf ein gesondertes magnetisches Teil 10; vielmehr kann auch ein Teil der Wandung 3b des Behäl­ ters 3 mit dem zweiten Magnetpol zusammenwirken. In diesem Fall kann das magnetische Teil 10 weggelassen werden und der Magnetpol an einer Stelle angeordnet werden, die in der Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie S dargestellt ist. Falls ein magnetisches Teil in Verbindung mit dem zweiten Magnetpol verwendet wird und der Behälter aus magnetischem Material besteht, können die magnetischen Rakel 6 und das Eisenstück 10, die in Fig. 4 gezeigt sind, durch die Wände des Behälters 3 ersetzt werden. In diesem Fall kann das Eisenstück 10 durch einen Vorsprung 3a ersetzt werden, der sich gemäß Fig. 5 von der Behälterwand zu dem Zylinder 2 hin erstreckt. Wenn zum Erzeugen einer magnetischen Bürste, die das Austreten des Entwicklers aus dem Behälter verhin­ dert, ein gesondertes magnetisches Teil zusammen mit dem zweiten Magnetpol verwendet wird, muß das magnetische Teil nicht ein Eisenstück sein, sondern kann auch ein Magnet mit der zur Polarität des zweiten Magnetpols entgegenge­ setzten Polarität sein. Der erste und der zweite Magnetpol können durch eine Magnetwalze gebildet sein, die axial ein­ polig oder zweipolig magnetisiert ist, oder durch mehrere stabförmige Magnete, die an einem feststehenden Halter be­ festigt sind.

Der zweite Magnetpol wurde zwar als Südpol beschrieben, je­ doch kann er auch ein Nordpol sein. Ferner wurde das Regulierteil als eine Rakel aus magnetischem Material wie Eisen oder dergleichen beschrieben, jedoch kann diese durch ein wandförmiges oder plattenförmiges Teil aus nichtmagne­ tischem Material wie Kunstharz, Aluminium, Messing, Kupfer, Edelstahl oder dergleichen ersetzt werden. Falls jedoch das nichtmagnetische Teil eingesetzt wird, ist die Form einer durch die magnetischen Teilchen in dem Behälter erzeugten magnetischen Bürste von derjenigen bei der Verwendung des magnetischen Teils verschieden, wobei die magnetischen Teilchen leichter aus dem Behälter austreten können. Dies wird dadurch verhindert, daß der Spalt zwischen dem Zylinder 2 und dem nichtmagnetischen Regulierteil auf einen Ab­ stand eingestellt wird, der kleiner als die Hälfte des Durchmessers der magnetischen Teilchen ist. Ferner kann das Regulierteil durch einen Teil des Behälters gebildet sein, ohne daß ein gesondertes Teil vorgesehen ist.

Wenn das in Verbindung mit dem zweiten Magnetpol verwendete magnetische Teil 10 die Form eines Eisenstücks mit rech­ eckigem Querschnitt hat und das Eisenstück einen scharfen Rand oder einen bei der Herstellung (bei dem Schnitt an dem Rand) erzeugten scharfen Grat hat, der dem zweiten Mag­ netpol gegenübersteht, kann sich dadurch gemäß der Darstellung in Fig. 6 eine starke Konzentration der magnetischen Kraftlinien ergeben, so daß eine magnetische Bürste aus magnetischen Teilchen hoher Dichte gebildet wird. Damit nehmen Brücken aus den magnetischen Teilen den Raum zwischen dem Behälter 3 und dem Zylinder 2 ein. In diesem Fall wird das Austreten des Entwicklers aus dem Behälter nach unten wirkungsvoll verhindert. Durch diese dichte Bürste wird je­ doch der zu dem Behälter zurückkehrende Entwickler zu einem Teil, der eine geringere elektrostatische Anziehungskraft zu dem Zylinder 2 hin hat, von der Oberfläche des Zylinders 2 abgehoben. Infolgedessen gelangt dieser Entwickler nicht in den Behälter 3, sondern sammelt sich auf dem Boden des Behälters 3 an, so daß sich der Entwickler durch Andruckberührung mit dem Zylinder 2 zu Massen zusammenballt. Diese Entwicklermassen fördern das Abschaben des Entwicklers von dem Zylinder.

Die Fig. 7 zeigt einen Querschnitt eines magnetischen Teils, das zum Bilden einer derartigen magnetischen Bürste geeignet ist, daß der an dem Zylinder 2 verbliebene Entwickler vollständig in dem Behälter 3 aufgenommen wird, ohne daß eine derart starke magnetische Bürste gebildet wird, daß der Entwickler von der Oberfläche des Zylinders 2 außen abgeschabt wird. Zum Bilden einer derartigen schwachen Magnetbürste ist es vorteilhaft, ein magnetisches Teil mit einer dem Zylinder 2 gegenübergesetzten gewölbten Ober­ fläche zu versehen, so daß in Fig. 6 gezeigte starke Konzentration der magnetischen Kraftlinie vermieden wird.

Bei dieser Gestaltung, bei der das magnetische Teil keine dem zweiten Magnetpol innerhalb des Zylinders 2 zugewandte scharfe Kante hat, hat gemäß der Darstellung in Fig. 7 das Magnetfeld längs der gewölbten Oberfläche des magnetischen Teils einen schwachen Gradienten. Allgemein hängt die Dich­ te bzw. Stärke einer durch das Magnetfeld aus den magnetischen Teilchen 5 gebildteten magnetischen Bürste von der Flußdichte und dem Feldgradienten ab. Um zu verhindern, daß an dem Einlaß des Zylinders 2 in den Behälter 3 der an dem Zylinder 2 verbliebene Entwickler abgeschabt wird, ist es vorteilhaft, eine verhältnismäßig grobe und schwache magne­ tische Bürste zu bilden. Durch die Verwendung eines magnetischen Teils mit einer dem zweiten Magnetpol zugewandten gewölbten Oberfläche ist es also möglich, eine weiche mag­ netische Bürste zu bilden, die den Entwickler auf dem um­ laufenden Zylinder 2 leicht durchläßt, während sie zugleich das Austreten des Entwicklers aus dem Behälter wirkungs­ voll verhindert. D. h., ein derart gestaltetes magnetisches Teil ergibt eine magnetische Bürste, die sich mit der Dre­ hung des Zylinders 2 reibungslos längs der gewölbten Ober­ fläche des magnetischen Teils bewegt, so daß die Aufnahme des Entwicklers in den Behälter gefördert wird, während das Austreten des Entwicklers verhindert wird.

Beispiel

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ent­ wicklungsvorrichtung wird anhand der Fig. 8 beschrieben, in der gleichartige Teile wie in den Fig. 1 bis 7 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Bei diesem Beispiel wurde die fotoleitfähige Trommel 1 in der Richtung des Pfeils a mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 66 mm/s in Umlauf versetzt. Der Zylinder 2 wurde in der Richtung des Pfeils b mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 66 mm/s in Umlauf versetzt. Der Zylinder 2 war aus rostfreiem Stahl hergestellt und hatte einen Außendurchmesser von 20 mm bei einer Wandstärke von 0,8 mm. Die Oberfläche des Zylinders 2 wurde einer freien Sandstrahlbehandlung unter Verwendung von Alundum-Schleifkörnern (#600) unterzogen, so daß er in der Umfangsrichtung eine Oberflächenrauhigkeit (Rz=) von 0,8 µm erhielt.

In dem drehenden Zylinder 2 wurde ein Sinterferrit-Magnet 7c mit einem ersten Magnetpol (Nordpol) befestigt, der ge­ gen eine die Spitze der magnetischen Rakel 6 mit der Mitte O des Zylinders 2 verbindende Gerade einen Winkelabstand R von 20° hatte. Der zweite Magnetpol (Südpol) des Magneten wurde an der Einlaßöffnung des Zylinders 2 in den Behälter 3 einem Stahldraht 10b als magnetisches Teil gegenüberliegend ange­ ordnet. Dieser Stahldraht hatte einen Durchmesser von 1,6 mm und wurde in einem Abstand von 1 mm zu der Oberfläche des Zylinders 2 angeordnet. Der zweite Magnetpol hatte an der Oberfläche des Zylinders 2 eine Flußdichte mit einem Spitzen­ wert von 48 mT beim Vorhandensein des Stahldrahts 10b und einen Spitzenwert von 40 mT beim Fehlen des Stahldrahts 10b.

Die an dem Behälter 3 aus Kunstharz angebrachte magnetische Rakel 6 war aus Eisen oder Stahl hergestellt und hatte zur Oberfläche des Zylinders 2 einen Abstand von 300 µm.

Die magnetischen Teilchen waren Kugelteilchen aus Eisen­ material mit Teilchendurchmessern im Bereich von 44 bis 77 µm. Der nichtmagnetische Entwickler war ein Pulver mit ei­ nem mittleren Teilchendurchmesser von 10 µm, das auf nega­ tive Polarität aufladbar war, wobei das Pulver aus einem Gemisch mit Styrolacrylatharz, Kupfer-Phthalocyanin-Pigment und kolloider Kieseläure zur Verbesserung der Fließfähigkeit bestand. 100 g magnetischer Teilchen wurden mit 200 g Entwickler gemischt, um ein Gemenge zu bilden, das in den Behälter eingefüllt wurde.

Bei dieser Gestaltung wurde auf der Oberfläche des Zylinders 2 bei dessen Umlauf allein aus dem nichtmagnetischen Entwickler eine dünne Schicht mit einer Stärke von ungefähr 120 µm gebildet. Das Potential dieser Entwicklerschicht wurde nach dem Abblaseverfahren gemessen. Das Ergebnis hat gezeigt, daß die dünne Schicht gleichförmig auf ein Poten­ tial von -7 µC/g geladen war.

Auf der dem Zylinder 2 zugewandten Oberfläche der foto­ leitfähigen Trommel 1 wurde als elektrostatisches Ladungs­ bild ein Ladungsmuster mit einer Spannung von +500 V in dem Dunkelbereich und einer Spannung von +50 V in dem Hellbereich erzeugt. Die Oberfläche der fotoleitfähigen Trommel 1 hatte zur Oberfläche des Zylinders 2 einen Abstand von 300 µm. Aus der Spannungsquelle E wurde an den Zylinder 2 eine Spannung mit einer Frequenz von 800 Hz, einem Spitze/ Spitze-Wert von 1,8 kV und einem Mittelwert von +200 V ange­ legt. Als Ergebnis konnte ein entwickeltes Bild hoher Qualität ohne Ungleichförmigkeiten, Geisterbilder und Hinter­ grundschleier erzielt werden.

Bei der Entwicklung wurden aus dem Gemisch in dem Behälter 3 im wesentlichen keine magnetischen Teilchen verbraucht, während der nichtmagnetische Entwickler verbraucht wurde. Die Entwicklungsfunktion wurde im wesentlichen auf dem gewünschten Niveau gehalten, bis der Entwickler in dem Ge­ misch aufgebraucht war. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Ent­ wicklungsvorrichtung aus dem Gerät entnommen und an ihrem Boden untersucht. Es war nicht nur hinsichtlich der magne­ tischen Teilchen, sondern auch hinsichtlich des Entwicklers kein Austreten bzw. Abfließen festzustellen.

Zum Vergleich wurde der Stahldraht 10b durch ein Eisenstück mit rechteckigem Querschnitt von 2 mm×4 mm gemäß Fig. 2 ersetzt. Dieses Eisenstück wurde mittels einer Feile an der dem Zylinder 2 zugewandten Seite angeschärft und mit eini­ gen Graten versehen und in einem Abstand von 1 mm zum Zy­ linder 2 angeordnet. Sobald der Entwickler aus dem Behälter aufgebraucht war, wurde die Entwicklungsvorrichtung aus dem Gerät entnommen und visuell untersucht. Dabei wurde eine Entwickleransammlung an der unteren Wand des Zylinders 2 beobachtet.

Das magnetische Teil in der Form des Stahldrahts sollte vorzugsweise einen Durchmesser von 0,5 mm bis 3 mm haben. Dies ergibt sich dadurch, daß für das Verhindern des Ab­ streifens des Entwicklers von dem Zylinder 2 ein unterer Grenzwert und für das Verhindern des Austretens des Ent­ wicklers an dem zweiten Magnetpol beim Vibrieren des Geräts ein oberer Grenzwert vorliegt.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung besteht bei der Entwicklungsvorrichtung keine Einschätzung der Anzahl der Magnetpole innerhalb des Zylinders 2 auf "2". Die Fig. 8 zeigt zwar ein magnetisches Teil mit einem kreisförmigen Querschnitt, jedoch kann auch gemäß Fig. 9 ein magnetisches Teil mit einem halbkreisförmigen Querschnitt oder gemäß Fig. 10 ein Eisenstück mit einem dem Magnetpol zugewandten abgerundeten Rand verwendet werden. Falls der Behälter 3 aus einem magnetischen Material be­ steht, können die magnetische Rakel 6 und das magnetische Teil 10b nach Fig. 8 durch Wände des Behälters 3 ersetzt werden. In diesem Fall kann das magnetische Teil durch einen Vorsprung 3a ersetzt werden, der sich gemäß Fig. 11 von der Wand des Behälters 3 zu dem Zylinder 2 hin erstreckt.

Der zweite Magnetpol wurde zwar als Südpol dargestellt, kann aber natürlich ein Nordpol sein. Ferner wurde zwar das Regulierteil als magnetische Rakel gezeigt, jedoch kann das Teil ein wandförmiges oder plattenförmiges Teil sein, das aus irgendeinem anderen geeigneten nichtmagnetischen Material wie Kunstharz, Aluminium, Messing, Edelstahl oder dergleichen hergestellt ist. Eine solche nichtmagnetische Rakel wird nachstehend ausführlicher beschrieben.

Da bei der in Fig. 1 gezeigten Entwicklungsvorrichtung ein einziger Magnetpol zum Mischen des Entwicklers und der mag­ netischen Teilchen 5 in dem Behälter 3 verwendet wird, ist der Bereich ziemlich eingeschränkt, in welchem die durch die magnetischen Teilchen 5 gebildete magnetische Bürste in dem Behälter 3 zirkuliert. Falls fortgesetzt eine An­ zahl von Ladungsbildern mit hohem Potential entwickelt wird, so daß an dem Zylinder 2 eine gesteigerte Menge Entwicklers verbraucht wird, wird die Menge des Entwicklers in der magnetischen Bürste 8 unzureichend, was zu einer un­ gleichförmigen Entwicklung führt.

Zur Lösung dieses Problems wird ein Magnetpol mit der gleichen Polarität wie der Magnetpol S nach Fig. 1 in der Bewegungsrichtung des Zylinders 2 strom­ auf in einem Bereich angeordnet, in dem das Mag­ netfeld wirksam ist.

Die Fig. 12A bis 12C zeigen verschiedenartige Gestaltungen der Magnetpole. Die Fig. 12A zeigt eine zylinderförmige Walze mit Magnetpolen S1 und S2, die Fig. 12B zeigt einen Magneten 7d mit drei Magnetpolen S1, S2 und S3 und die Fig. 12C zeigt einen Magneten 7e, welcher eine Viel­ zahl gesonderter magnetischer Pole hat, die nicht der mag­ netischen Rakel gegenüberliegend angeordnet sind.

Bei dem an dem Zylinder bzw. der Hülse 2 durch die abstoßenden Magnetpole gebildeten Magnetfeld muß die Flußdichte zwischen den Mag­ netpolen gleicher Polarität nicht unbedingt 0 mT be­ tragen, solange die Weite bzw. Breite der sich ergebenden magnetischen Bürsten größer als diejenige bei einem einzi­ gen Magnetpol ist. Falls die Dichte in den durch die mag­ netischen Teilchen unter dem Einfluß des abstoßenden Mag­ netfelds gebildeten magnetischen Bürsten gering ist, kann der Entwickler von den magnetischen Bürsten gut eingefangen werden. Bei der vorliegenden Entwicklungsvorrichtung ist es ermöglicht, die schnelle Umwälzung der magnetischen Teilchen zu verhindern, die entstehen würde, wenn Magnet­ pole unterschiedlicher Polaritäten nebeneinander angeordnet werden, die Form der magnetischen Bürsten zu stabilisieren und das übermäßige Umrühren des Entwicklers zu verhindern.

Der dem Behälter 3 benachbarte Magnetpol wurde zwar als Südpol beschrieben, kann jedoch auch ein Nordpol sein. Das Regulierteil wurde als magnetische Rakel beschrieben, kann aber durch ein wandförmiges oder plattenförmiges Teil aus einem nichtmagnetischen Material wie Kunstharz, Aluminium, Messing, Edelstahl oder dergleichen ersetzt werden.

Falls das Regulierteil aus einem magnetischen Material wie Eisen oder dergleichen besteht, wird eine starke Konzentration des Magnetfelds zwischen dem Regulierteil 6 und dem Einfluß der starken Magnetkraft die zwischen dem Regulier­ teil und dem Magneten vorhandenen magnetischen Teilchen dazu, die Umwälz- und Umlaufbewegung zu verhindern. In die­ sem Fall wird von den magnetischen Bürsten weniger nicht­ magnetischer Entwickler eingefangen und der Entwickler un­ zureichend durch Reibung geladen, wodurch sich ein ungleich­ mäßiges Aufbringen des Entwicklers und eine ungleichförmige Ent­ wicklung ergibt.

Wenn fortgesetzt Ladungsbilder mit hohem Potential entwickelt werden, so daß eine gesteigerte Menge an Entwickler am Zylinder 2 verbraucht wird, reicht der Entwickler in der magnetischen Bürste 8 nicht aus, wodurch sich eine ungleichför­ mige Entwicklung ergibt. Wenn die magnetische Rakel verwen­ det wird, besteht die Tendenz, daß die magnetischen Teil­ chen, die in dem an der Spitze dieses Regulierteils konzen­ trierten Magnetfeld umgewälzt werden sollen, ohne eine Auf­ wärtsbewegung in den Spalt zwischen dem Regulierteil und der Oberfläche des Zylinders 2 gedrängt werden. Dies verur­ sacht ein ungleichmäßiges Auftragen des Entwicklers auf den Zylinder 2. Ferner können an der Umfangsfläche des Zylinders 2 örtlich Rillen oder Abtragungen entstehen.

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung können die magnetischen Teilchen aus irgendeinem beliebigen geeigneten magnetischen Material wie Eisenpulver (das bei einem Entwickler nach dem Stand der Technik ver­ wendet wurde), Ferrit, mit einem Klebemittel verbundenen Kör­ pern hieraus oder dergleichen bestehen. Der nichtmagnetische Entwickler kann irgendeiner von elektrofotografischen Ent­ wicklern nach dem Stand der Technik sein, wie beispielswei­ se ein pulverisierter oder eingekapselter Kunststoff, in den irgendein geeigneter Farbstoff oder Pigmentstoff einge­ knetet ist.

Der Bildträger kann irgendeine geeignete Ausführung haben, wie beispielsweise ein Material mit einer fotoempfindlichen und/oder Isolierschicht in Trommelform oder Bandform. Der umlaufende Entwicklerträger kann die Form einer Hülse bzw. eines Zylinders aus irgendeinem geeigneten nichtmagnetischen Material wie Aluminium, Kupfer, Edelstahl, Messing, Kunstharz oder dergleichen oder die Form eines Endlosbandes aus irgendeinem geeigneten metallischen oder Kunstharzmate­ rial haben. Die Umfangsfläche des Entwicklerträgers kann zum Verbessern der Beförderung und des Ladens des Toners bzw. Entwicklers aufgerauht oder erhaben ausgebildet sein. Ferner kann die Entwicklung unter Verwendung einer Gleich­ spannung, einer Wechselspannung oder einer mit einer Gleich­ spannung überlagerten Wechselspannung ausgeführt werden. Die Entwicklung kann auch nach einem anderen bekannten Ver­ fahren, nämlich einem Berührungsverfahren oder einem be­ rührungsfreien Verfahren ausgeführt werden.

Claims (5)

1. Entwicklungsvorrichtung mit einem Entwickler enthaltenden Entwicklerbehälter und einer drehbaren Entwicklerträgerhülse, die an ihrem Umlaufweg eine Entwicklerauslaß- und eine Entwicklereinlaßöffnung mit dem Entwicklerbehälter bildet und in ihrem Inneren eine fest­ stehende Magnetanordnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung von Entwickler mit nichtmagnetischen Entwicklerteilchen und magnetischen Teilchen ein magnetisches Teil (3a; 10) bei oder nahe der Entwicklerein­ laßöffnung (d) der Hülse auf Abstand derart gegenübersteht, daß es mit einem der Magnetandordnung (7) angehörenden Magnetpol (7b) ein die Entwicklereinlaßöffnung durchsetzen­ des Magnetfeld bildet, das ein Austreten der in dem Behälter befindlichen nichtmagnetischen Entwicklerteilchen und der magnetischen Teilchen aus dem Behälter durch die Einlaßöffnung in einer der Hülsendrehung entgegengesetzten Richtung verhindert.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Teil (3a; 10) bezüglich der Hülsendrehrichtung stromauf des Magnetpols (7b) angeordnet ist.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Teil (3a; 10) an einer Innenwandfläche des Behälters (3) angeordnet ist.

4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Teil (3a; 10) eine der Hülse (2) zugewandte gewölbte Oberfläche besitzt.

5. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) eine rauhe Oberfläche hat.