DE3436775A1

DE3436775A1 - Entwicklertraeger und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3436775A1
Application number: DE19843436775
Authority: DE
Inventors: Kimio Kawasaki Kanagawa Anze; Yasuo Yokohama Kanagawa Kadomatsu; Yoshio Funabashi Chiba Miyazaki; Michikazu Yokohama Kanagawa Sakurai; Shoji Tokio/Tokyo Tajima
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-10-06
Filing date: 1984-10-06
Publication date: 1985-04-25
Also published as: US4587699A; GB2150046B; GB2150046A; GB8424914D0

Description

Anwaltsakte: 33 764

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Entwicklerträger und ein Verfahren zu dessen Herstellung und betrifft insbesondere eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln eines latenten Bildes in einer bildverarbeitenden Einrichtung, wie einem Kopierer, einem Drucker oder einem Faksimilegerät. Insbesondere betrifft die Erfindung einen elastischen Entwicklerträger, der in einer Entwicklungseinrichtung vorzusehen ist, um eine dünne Tonerschicht zu tragen, auf welcher ein elektrostatisches, latentes Bild aufzubringen ist, das auf einem Abbildungsteil, wie einem photoempfindlichen Teil, erzeugt worden ist, um dasselbe zu entwickeln, und betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen elastischen Entwicklerträgers.

In einer elektrostatischen Aufzeichnungseinrichtung, wie einem elektrophotographischen Kopierer, Drucker oder einem Faksimilegerät, werden verschiedene Entwicklungskennlinien in Abhängigkeit von der Art einer Vorlage gefordert, ob nämlich die Vorlage hauptsächlich aus einem linienartigen oder flächenförmigen Bild besteht. Fig.l ist eine Kurvendarstellung, welche ideale Entwicklungskennlinien zeigt, wobei auf der Abszisse der Schwärzungsgrad eines Vorlagenbildes und auf der Ordinate der Schwärzungsgrad eines Kopiebildes aufgetragen ist. In der Kurvendarstellung der Fig.l ist mit einer ausgezogenen Kurve A eine ideale Kennlinie für eine Vorlage wiedergegeben, welche hauptsächlich aus einem flächenhaften Bild besteht, während die gestrichelte Kurve B eine ideale Kennlinie für eine Vorlage darstellt, die hauptsächlich aus einem sogenannten Linienbild besteht. Wie ohne weiteres zu ersehen, hat die Kurve B für eine Vorlage mit einem Linienbild einen steileren Anstieg als die Kurve A für eine Vorlage mit einem flächenhaften Bild.

Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß im Falle einer Vorlage mit einem Linienbild es normalerweise erforderlich ist, den Bildschwärzungsgrad des kopierten Bildes zu erhöhen, selbst wenn der Bildschwärzungsgrad des Vorlagenbildes entsprechend niedriger ist. Andererseits wird im Falle einer Vorlage mit einem flächenhaften Bild normalerweise gefordert, daß der Bildschwärzungsgrad eines kopierten Bildes im wesentlichen proportional dem Bildschwärzungsgrad eines Vorlagenbildes ist.

Zum Erhöhen des Bildschwärzungsgrades eines Kopiebildes im Falle einer Vorlage mit einem Linienbild ist üblicherweise der sogenannte Rand- oder Kanteneffekt ausgenutzt worden. Dieser Effekt ist eine Erscheinung, bei welchem die elektrische Feldstärke am Umfang eines elektrostatischen, latenten Bildes im Vergleich zu dessen Mittelteil örtlich größer ist, so daß mehr Toner an dem Umfangsteil des latenten Bildes angezogen werden kann. Da im Falle einer Vorlage mit einem Linienbild beinahe der gesamte Bereich, welcher das Bild festlegt, dem Umfangsteil entspricht, wird somit eine größere Tonermenge aufgenommen, so daß dadurch der Bildschwärzungsgrad bei einer Entwicklung erhöht werden kann. Ein derartiger Rand- oder Kanteneffekt wird in ausreichender Weise bei einem System erhalten, bei welehern ein herkömmlicher Zweikomponentenentwickler aus Toner und Eisenpulver verwendet wird. In einem System mit einem Einkomponentenentwickler oder mit magnetischem Toner ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, einen derartigen Randeffekt in zufriedenstellender und ausreichender Weise zu erhalten.

Unter diesen Umständen ist ein neuer Entwicklerträger vorgeschlagen worden, mit welchem ein derartiger Randeffekt in hinreichender Weise erreicht werden kann, selbst wenn ein Einkomponentenentwickler verwendet wird, wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 55-185 726 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist. Wie in Fig.2

dargestellt, weist der in der vorerwähnten Patentanmeldung vorgeschlagene Entwicklerträger einen elektrisch leitenden, zylindrischen Träger 1 und eine auf dem Träger 1 ausgebildete. Elektrodenschicht 2 auf, in welcher eine Vielzahl halbkugeliger Elektrodenpartikel 2a vorgesehen sind, welche elektrisch voneinander isoliert und teils in einem dielektrischen Material eingebettet und teils an einer äußeren Umfangsfläche freigelegt sind. Beim Einbau in eine Entwicklungseinrichtung wird eine Magnetrolle 3 in den zylindrischen Träger 1 eingesetzt, um so die magnetischen Kraftlinien an der äußeren Umfangsfläche des Entwicklerträgers auszubilden, damit magnetischer Toner magnetisch an die äußere Umfangsfläche angezogen wird. Üblicherweise ist die Magnetrolle 2 so gehaltert, daß sie angetrieben werden kann und sich unabhängig von dem Entwicklerträger dreht.

Mit einem solchen Aufbau können in Abhängigkeit von der Art der zu kopierenden Vorlagen ideale Entwicklungskennlinien erhalten werden, wie sie in Fig.l dargestellt sind. Ein derartiger Aufbau weist jedoch andere Nachteile auf. Um nämlich eine ausreichende magnetische Kraft an der äußeren Umfangsfläche des Entwicklerträgers zu erhalten, sollte die Magnetrolle 3 größere Abmessungen besitzen, was wiederum dazu führt, daß die gesamte Entwicklungseinrichtung ziemlich voluminös wird. Außerdem muß ein Spalt G zwischen der Magnetrolle 3 und der Innenfläche des zylindrischen Trägers 1 richtig eingestellt und beibehalten werden, um so eine dünne Tonerschicht gleichförmiger Dicke auf der äußeren Umfangsfläche des Entwicklerträgers auszubilden. Die Gleichmäßigkeit in einer solchen Tonerschicht ist wichtig, um eine Gleichmäßigkeit in dem Entwicklungsverhalten an der gesamten äußeren Umfangsfläche des Entwicklerträgers zu erhalten. Wie ohne weiteres verständlieh, stellt die geringe Toleranz bei dem Spalt G eine Schwierigkeit beim Einsetzen des Entwicklerträgers in eine Entwicklungseinrichtung dar, was auch wiederum die Kosten

hochtreiben könnte. Außerdem muß die Einbettungstiefe t_2A aller Elektrodenpartikel 2a in einem bestimmten Bereich liegen, um den gewünschten Randeffekt zu erhalten, welcher ohne spezielle Überlegungen nicht realisiert werden kann. 5

Durch die Erfindung sollen die vorstehend beschriebenen Nachteile herkömmlicher Einrichtungen vermieden werden_;und es soll ein Entwicklerträger geschaffen werden, welcher in vorteilhafter Weise in einer Entwicklungseinrichtung verwendet werden kann, in welcher ein sogenannter Einkomponentenentwickler verwendet wird; darüber hinaus soll durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Entwicklerträgers geschaffen werden. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Entwicklerträger geschaffen werden, weleher leicht ist, leicht in eine Entwicklungseinrichtung eingebaut werden kann und dessen Herstellungskosten niedrig liegen. Darüber hinaus soll ein Entwicklerträger mit einer guten Entwicklungscharakteristik sowie ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Entwicklerträgers geschaffen werden. Schließlich soll durch die Erfindung ein Entwicklerträger geschaffen werden, welcher in Verbindung mit einem bildtragenden Teil verwendet werden kann, das. ein latentes, zu entwickelndes Bild trägt und eine verhältnismäßig harte Oberfläche aufweist, mit welcher der erfindungsgemäße Entwicklerträger in Kontakt oder Anlage gebracht werden kann. "

Gemäß der Erfindung ist dies bei einem Entwicklerträger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis angeführt. Ferner ist dies bei einem Verfahren zum Herstellen eines Entwicklerträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 14 bis 20 angeführt.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.l eine Kurvendarstellung von idealen Entwicklungskennlinien, welche normalerweise zum Entwickeln eines latenten Bildes gefordert werden;

Fig.2 eine schematische Darstellung des Aufbaus

eines herkömmlichen Entwicklerträgers, der eine Vielzahl erdfreier Elektroden an seiner äußeren Umfangsfläche aufweist, um so die in Fig.l dargestellten idealen Entwicklungskennlinien zu erhalten?

Fig.3 einen Längsschnitt durch den Gesamtaufbäu

eines Entwicklerträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig.4 eine Kurvendarstellung, in welcher eine Beziehung zwischen einer Einbettungstiefe einer Elektrodenpartikel und dem Flächenverhältnis zwischen einer Gesamtfläche von freigelegten Teilen erdfreier Elektroden und einer Gesamt

fläche der äußeren Umfangsfläche des Entwicklerträgers dargestellt ist;

Fig.5 einen Längsschnitt durch den Gesamtaufbau eines Entwicklerträgers gemäß einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung;

Fig.6, 7a bis 7c, 8a und 8b, 9 bis 13 und 15 bis 17

schematische Darstellungen von Verfahrensschritten zum Herstellen des in Fig.3 darge

stellten Entwicklerträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

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Fig.14, 18 und 19 schematische Darstellungen einiger Verfahrensabwandlungen .

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben. In Fig.3 ist ein Längsschnitt dargestellt, in welchem schematisch der Gesamtaufbau eines elastischen Entwicklerträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben ist. Wie dargestellt, weist der Entwicklerträger einen Träger 4 in Form einer Walze aus einem elektrisch leitenden Material, wie Aluminium oder rostfreiem Stahl, auf. An dem walzenförmigen Träger 4 sind an jeder seiner Endflächen zwei Endwellen 4a fest angebracht. An der äußeren Umfangsflache des Trägers 4 ist eine Gummimagnetschicht 5 ausgebildet, welehe aus einem gummiartigen Material, wie einem Acrylnitril-Butadien-Gummi (NBR) und einem magnetischen Material, wie Ferrit, gebildet ist, das in dem Gummimaterial vermischt ist und welches in einem vorbestimmten Abstand in der Umfangsrichtung mit wechselnden Polaritäten magnetisiert ist. Folglich verlaufen N- und S-PoIe gleichmäßig entlang der Längsrichtung, und sie wechseln entlang der Umfangsrichtung. Der leitende Träger 4 kann statt der walzenartigen Form wie in dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel auch irgend eine andere Form haben, beispielswei- se ein Endlosband sein.

Auf der Gummimagnetschicht 5 ist eine Elektrodenschicht 6 ausgebildet, welche eine Vielzahl im wesentlichen halbkugeliger Elektrodenpartikel 6a aus elektrisch leitendem Material und ein dielektrisches Klebemittel 6b aufweist. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Elektrodenpartikel 6a aus Kupfer, und sie sind in dem dielektrischen Klebemittel 6b so eingebettet, daß sie elektrisch voneinander isoliert sind und an der äußeren Umfangsfläehe der Elektrodenschicht 6 freigelegt sind. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Kupferelektroden-Partikel 6a vorher mit einem elektrisch isolierenden Material

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überzogen, und zwar zumindest vor dem Schritt, bei welchem die Elektrodenschicht 6 ausgebildet wird. Folglich ist sichergestellt, daß jede der Elektrodenpartikel 6a elektrisch erdfrei ist. Vorzugsweise wird ein bei niedriger Temperatur aushärtendes Klebemittel als das dielektrische Klebemittel 6b verwendet; beispielsweise wird vorzugsweise Acrylurethan verwendet. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Elektrodenschicht 6 in einer gleichmäßigen Dicke t₆ ausgebildet, und jede der Elektrodenpartikel 6a ist in der Elektrodenschicht 6 so eingebettet, daß sie mit der äußeren Umfangsfläche der darunterliegenden Gummimagnetschicht 5 in Kontakt ist, so daß die Einbettungstiefe t₆ jeder der Elektrodenpartikel gleich der Dicke X., der Elektrodenschicht 6 ist.

Wie im einzelnen nachstehend noch beschrieben wird, muß die Dicke t_c der Elektrodenschicht in einem Bereich zwi-

sehen 52 und 62 pm liegen, wenn die verwendeten kugelförmigen Elektrodenpartikel 6a einen Durchmesser zwischen 74 und 104 pm haben. Der Grund für eine solche Dickenforderung wird anhand der Fig.4 erläutert, in welcher eine Beziehung zwischen der Einbettungstiefe t₆ jeder Elektrodenpartikel 6a und dem Flächenverhältnis A_R zwischen einer Gesamtfläche der freigelegten Teile der Elektrodenpartikel 6a und einer Gesamtfläche der äußeren Umfangsfläche der Elektrodenschicht 6 dargestellt ist. In Fig.4 sind drei Kurven a, b und c für die größten Partikel mit einem Durchmesser von 104 pm, für durchschnittlich große Partikel bzw. für die kleinsten Partikel mit einem Durchmesser von 74 pm dargestellt. Wie ohne weiteres aus der Kurvendarstellung zu ersehen ist, ist, um ein Flächenverhältnis von 45% oder mehr zu gewährleisten, was notwendig ist, um die idealen Entwicklungskennlinien zu erhalten, wie sie in Fig.l bezüglich der Herstellung des gewünschten Randeffektes dargestellt sind, der obere Grenzwert für die Einbettungstiefe t₆ , welcher bei 62 pm liegt, durch einen Schnittpunkt zwischen der Linie für ein Flächenverhältnis

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von 45% und der Kurve c für die kleinsten Partikel festgelegt. Andererseits ist der untere Grenzwert für die Einbettungstiefe t, dadurch festgelegt, daß die Partikel entsprechend fest gehalten und verankert sein müssen, um zu verhindern, daß sich eingebettete Elektrodenpartikel 6a aus der Elektrodenschicht 6 lösen. Das heißt, um eine ausreichende Verankerungswirkung für jede der verwendeten Elektrodenpartikel 6a zu erhalten, müssen die größten Partikel mehr als zur Hälfte eingebettet sein, und folglich ist der untere Grenzwert für die Einbettungstiefe t_ß dadurch festgelegt, daß er bei 52 pm liegt, was dem halben Durchmesser von 104 pm der größten verwendeten Partikel entspricht. Aufgrund dieser Überlegungen kann der zulässige Bereich für die Einbettungstiefe jeder der verwendeten Elektrodenpartikeln 6a bei 52 bis 62 pm festgelegt werden. Da, wie später noch erläutert wird, die Elektrodenpartikel 6a alle in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der darunterliegenden Gummimagnetschicht 5 stehen müssen, kann einer derartigen Forderung für die Einbettungstiefe t_ß automatisch dadurch genügt werden, daß die Elektrodenschicht 6 in einer Dicke t_£ in einem solchen Bereich aus-

gebildet wird.

Da bei einem solchen Aufbau, wie vorstehend beschrieben ist, eine ein Magnetfeld erzeugende Einrichtung in dem Entwicklerträger selbst integriert ausgebildet werden kann, braucht im Unterschied zu der herkömmlichen Ausführungsform keine gesonderte Magnetrolle vorgesehen zu werden, wenn der erfindungsgemäße Entwicklerträger in eine Entwicklungseinrichtung eingebaut wird. Da darüber hinaus die darunterliegende Schicht 5 aus einem Gummi - oder Kautschukmaterial gebildet ist, kann der Entwicklerträger entsprechend leicht und ausreichend elastisch gemacht werden, so daß der erfindungsgemäße Entwicklerträger jederzeit zu einer ausgezeichneten Entwicklungscharakteristik beiträgt, selbst wenn ein Bildträger, welcher ziemlich unelastisch bzw. steif ist_/und ein zu entwickelndes, Ia-

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tentes Bild trägt, so verwendet wird, daß er in rollendem Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Entwicklerträger steht.

In Fig.5 ist ein weiterer Entwicklerträger gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieser Entwicklerträger 5 hat grundsätzlich denselben Aufbau wie der vorherige, in Fig.3 dargestellte Entwicklerträger 12, außer daß zusätzlich eine Zwischenschicht 7 zwischen der Gummimagnetschicht 5 und der Elektrodenschicht 6 vorgesehen ist. Ein derartiger Aufbau ist insbesondere in dem Fall vorteilhaft, daß die Gummimagnetschicht 5 aus einem Material gebildet ist, dessen Dielektrizitätskonstante zu hoch ist, da die Zwischenschicht 7 aus einem anderen dielektrischen Material gebildet sein kann, um die übermäßig hohe Dielektrizitätskonstante der Gummimagnetschicht 5 auszugleichen. Folglich kann die Zwischenschicht 7 aus einem gewünschten Material in einer gewünschten Dicke t-, unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren ausgebildet werden.

Nunmehr wird ein Verfahren zum Herstellen des in Fig.3 dargestellten Entwicklerträgers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Schritt für Schritt beschrieben. Zuerst wird eine elektrisch leitende Rolle oder Walze 4 hergestellt, an deren beiden Endflächen jeweils eine Endwelle 4a fest angebracht ist. Nach einem Reinigen der äußeren Umfangsfläche der Rolle 4 wird auf dieser die Gummimagnetschicht 5 ausgebildet. Wie in Fig.7a dargestellt, wird ein Gummi- oder Kautschukmaterial oder in der erfindungsgemäßen Ausführungsform Acrylnitril-Butatien-Gummi (NBR) mit einem Ferritpulver und erforderlichenfalls mit einem Härtemittel vermischt, und dann wird das Gemisch 5' zwischen zwei in Drehung versetzten Rollen 8 durchgelassen, wodurch dann eine dünne Lage 5" aus dem Gummimagnetmaterial in einer gleichförmigen Zusammensetzung gebildet ist. Dann wird, wie in Fig.7b dargestellt, die dünne Lage 5" aus dem Gummimagnetmaterial um die Walze

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4 herum angeordnet, und danach wird die Walze 4, welche in die Lage 5" eingehüllt ist, in einen Formenhohlraum 9a eingebracht, welcher in einer Preßform 9 festgelegt ist. Unter dieser Voraussetzung wird dann Druck und Wärme auf die Preßform 9 ausgeübt, um die dünne Lage 5" auszuhärten. Im Ergebnis ist dann eine Gummi- oder Kautschukschicht 5¹ mit einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke te, an der Umfangsfläche der Rolle 4 ausgebildet, wie in Fig.8b dargestellt ist. Die Gummischicht 5¹ wird dann nach einem bekannten Verfahren magnetisiert, so daß N- und S-PoIe in der Längsrichtung und in einem vorbestimmten Abstand in der Umfangsrichtung abwechselnd festgelegt sind, wie in Fig.8a dargestellt ist.

Dann wird die äußere Umfangsfläche mit der Gummimagnetschicht 5' einer Oberflächenbearbeitung unterzogen, um die äußere Fläche glatter und die Dicke te, so zu machen, daß sie in dem bevorzugten Berech von 3 bis 5mm liegt. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist, wie in Fig.9 dargestellt, eine Zylinderschleifeinrichtung verwendet, um die äußere Umfangsfläche der Gummimagnetschicht 5¹ zu bearbeiten, so daß in diesem Fall die ursprüngliche äußere Umfangsfläche der Gummimagnetschicht 5' als Bezugswert bei der Flächenbearbeitung verwendet wird. Wie dargestellt, ist ein Werkstück W dadurch drehbar gehaltert, daß die Endwellen 4a der Walze 4 von Halteteilen 10 einer Zylinderschleifeinrichtung fest gehalten ist, so daß sichergestellt ist, daß die Drehachse des Werkstücks W mit der Mittenachse der Rolle 4 zusammenfällt, so daß die Gummimagnetschicht 5 ausgebildet werden kann, deren Dicke t^ dann über dem gesamten Bereich ohne eine Exzentrizität gleichförmig ausgebildet ist.

Nach einem Reinigen der bearbeiteten Außenfläche der Gummimagnetschicht 5 wird ein erstes dielektrisches Klebemittel 6b, vorzugsweise Acrylurethan, auf die Außenfläche der Gummimagnetschicht 5 beispielsweise durch eine mit

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Druckluft betriebene Sprühpistole 11 aufgebracht, wobei das Werkstück W in Drehung gehalten ist, wie in Fig.10 dargestellt ist. Im Ergebnis ist dann eine dünne Schicht aus einem ersten dielektrischen Klebemittel 6b auf der Gummimagnetschicht 5 ausgebildet, wie in Fig.11 dargestellt ist; hierbei ist deren Dicke t_ßB vorzugsweise so gesteuert, daß sie in einem Bereich zwischen 3 und 15 pm liegt, wenn die Kupferelektroden-Partikel 6a, welche bei dem nächsten Schritt aufzubringen sind, aus einem Grund, welcher aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, einen Durchmesser haben, welcher zwischen 74 und 104 pm liegt.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird, wie in Fig.10 dargestellt, das Werkstück W horizontal gehalten und ist in Drehung versetzt, wobei die Sprühpistole 11 entlang des Werkstücks W hin- und herbewegt wird, um die dünne Schicht aus dem ersten Klebemittel 6b im wesentlichem mit einer gleichbleibenden Dicke auszubilden.

Sobald die dünne Schicht aus dem ersten Klebemittel 6b auf der darunterliegenden Schicht 5 ausgebildet worden ist, und bevor diese Schicht im wesentlichen aushärtet, werden eine Vielzahl Kupferelektroden-Partikel 6a auf die erste Klebstoffschicht 6b durch Streuen, wie es in Fig.12 dargestellt ist, aufgebracht. In dieser Ausführungsform sind die Kupferelektroden-Partikel 6a mit einem Durchmesser zwischen 74 und 104 pm in einem Behäler 12 untergebracht, der an einem Ende eine Öffnung 12a aufweist; dieser Behälter wird schräggestellt über dem Werkstück W, welches horizontal und in Drehung gehalten ist, hin- und herbewegt, so daß die Partikel 6a aufgrund ihres Eigengewichts unter dem Einfluß der Schwerkraft in einer regulierten Menge herunterfallen, wodurch die Partikel 6a gleichmäßig verteilt sich auf der ersten Klebemittelschicht 6b absetzen. In der bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel 6a vorher mit einem elektrisch isolierenden Material, wie

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einem Acryllack und Methylmetacrylat (MMA) überzogen; die Kupferpartikel 6a bleiben daher auch dann elektrisch voneinander isoliert, wenn sie beim Aufbringen auf die erste Klebemittelschicht 6b miteinander in Kontakt kommen. Da die Kupferpartikel 6a einen Durchmesser haben, der zwischen 74 und 104 pm liegt, und die Klebemittelschicht 6b aus Acrylurethan verhältnismäßig dünn ist, d.h. zwischen 3 bis 15 pm liegt, ist es wichtig, daß die Kupferpartikel 6a so in die Klebemittelschicht 6b eingebettet werden, daß sie mit der Außenfläche der darunterliegenden Gummimagnetschicht 5 in Kontakt kommen. Der sich ergebende Aufbau ist in Fig.13 dargestellt; wie gezeigt, können entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Kupferpartikel 6a richtig angeordnet werden, indem sie mit der äußeren Umfangsfläche der Gummimagnetschicht 5 einfach in Kontakt sind, indem die Kupferpartikel aus dem Behälter 12 unter dem Einfluß der Schwerkraft herunterfallen.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist Kupfer für die Elektrodenpartikel 6a verwendet. Zur Ausbildung der Elektrodenpartikel 6a kann jedoch auch irgend ein anderes elektrisch leitendes Material, wie Bronze, Phosphorbronze und rostfreier Stahl, verwendet werden. Wenn ein elektrisch leitendes Material verwendet wird, dessen Eigenschaften sich insbesondere hinsichtlich des spezifischen Gewichts beträchtlich von denjenigen von Kupfer unterscheiden, muß die Dicke t_6ß der ersten Klebemittelschicht 6b richtig gewählt werden, um so sicherzustellen, daß die Elektrodenpartikel 6a richtig angeordnet werden können, um mit der Außenfläche der darunterliegenden Gummimagnetschicht 5 in Kontakt zu kommen. Wie in Fig.14 dargestellt, kann während des Aufbringens der Elektrodenpartikel 6a das Werkstück W statt horizontal schrägggestellt gehalten werden. Durch diesen modifizierten Schritt kann dann die Dichte von aufgebrachten Partikeln 6a erhöht werden.

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Nach dem Aufbringen der Elektrodenpartikel 6a wird die erste Klebemittelschicht 6b getrocknet und im wesentlichen vollständig ausgehärtet. Um das Aushärten zu beschleunigen, kann in diesem Fall dem Werkstück W oder dem ersten Klebemittel 6b Wärme zugeführt werden. Wenn beispielsweise ein in einem bestimmten Abstand angeordneter, Infrarotlicht abgebender Heizer verwendet wird, um von außen Wärme zuzuführen, wird das Werkstück W in Drehung versetzt, während es horizontal gehalten ist, oder es kann ein Strom erwärmter Luft über das Werkstück W geleitet werden, oder das Werksück W kann in einen elektrischen Ofen eingebracht werden. Eine Wärmezufuhr ist jedoch bei der Erfindung nicht unbedingt notwendig. Wenn beispielsweise ein schnell trocknendes Klebemittel verwendet wird, wird die Schicht 6b ausreichend ausgehärtet, wenn sie eine entsprechende Zeitdauer so belassen wird, wie sie ist, oder wenn ein Luftstrom auf sie gerichtet wird.

Wenn die erste Klebemittelschicht 6b im wesentlichen ausgehärtet ist, wird ein zweites dielektrisches Klebemittel 6b¹ aufgebracht, um die abgesetzten Elektroden 6a und die ausgehärtete erste Klebemittelschicht 6b zu bedecken, wobei ähnlich wie bei dem entsprechenden Schritt in Fig.10 eine Sprühpistole 11 verwendet wird. Vorzugsweise ist das zweite Klebemittel 6b¹ im Material identisch mit dem ersten Klebemittel 6b; es kann jedoch auch ein anderes Material sein, solange sie ausreichend aneinander haften. Da auf diese Weise das Aufbringen von Klebemitteln in zwei Schritten durchgeführt wird, wobei dazwischen die Elektrodenpartikel 6a aufgebracht werden, können die Elektrodenpartikel 6a richtig festgelegt werden, indem sie in das Klebemittel eingebettet werden und dabei in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der darunterliegenden Gummimagnetschicht 5 kommen.

Nach der Ausbildung der zweiten Klebemittelschicht 6b¹

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wird diese Schicht vollständig ausgetrocknet, und erforderlichenfalls mit oder ohne Zuführen von Wärme gehärtet. Im Ergebnis wird dann, wie in Fig.16 dargestellt, auf der Gummimagnetschicht 5 eine entsprechende Elektrodenschicht 6¹ ausgebildet, welche die ersten und zweiten Klebemittelschichten 6b und 6b¹ sowie die eingebetteten Elektrodenpartikel 6a aufweist. Vorzugsweise weist die geschaffene Elektrodenschicht 6b¹ eine Dicke t_ß' von etwa 150 pm auf.

Nach der Ausbildung der Elektrodenschicht 6¹ wird deren äußere Umfangsfläche so verarbeitet, wie in Fig.17 dargestellt ist, um einen Oberflächenteil der Schicht 6¹ zu entfernen, um dadurch die Elektrodenschicht 6 in einer Dicke t₆ auszubilden, während alle Elektrodenpartikel 6a an der bearbeiteten, äuBeren Umfangsfläche freigelegt sind. Bei diesem Schritt muß die Dicke tg in einem Bereich von 52 bis 62 pm liegen. Da, wie in Fig. 17 dargestellt, die Endwellen 4a von Halteteilen 10' erfaßt sind, um das Werkstück W in Drehung zu halten, während ein Schneitwerkzeug verwendet wird, um die Elektrodenschicht 6 durch Entfernen eines Oberflächenteils der auszubildenden Elektrodenschicht 6' zu schaffen, kann das Werkstück W gleichzeitig um dieselbe Achse gedreht werden; hierdurch kann die Dicke 6¹ der sich ergebenden Elektrodenschicht 6 ohne weiteres in einem Bereich zwischen 52 und 62pm gesteuert werden. Mit anderen Worten, wenn, wie in Fig.9 dargestellt, die erste Oberflächenbearbeitung durchgeführt wird, werden die Endwellen 4a verwendet, um eine Drehachse festzulegen und in ähnlicher Weise werden bei der zweiten Oberflächenbearbeitung, wie in Fig.18 dargestellt ist, die Endwellen 4a wieder verwendet, um eine Drehachse festzulegen. Somit ist sichergestellt, daß das Werkstück W sich immer um dieselbe Drehachse dreht, was sehr dazu beiträgt, die sich ergebende Dicke t_ß so zu steuern, daß sie in einem gewünschten Bereich liegt und gleichmäßig dick ist.

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Die Oberflächenbearbeitung der auszubildenden Elektrodenschicht 6¹ kann auch mit irgendeinem anderen entsprechenden Verfahren, wie einem Feinhonen oder einem spitzenlosen Zylinderschleifen durchgeführt werden. Ferner kann in dem Fall, daß der Träger 4 statt eine Walze wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Form eines Endlosbandes hat, der bandförmige Träger um eine Anzahl Rollen geführt sein, um in einer vorbestimmten Richtung bewegt zu werden, wobei ein Schneidwerkzeug oder ein Schleifstein mit einer Oberfläche des Trägers in Kontakt gebracht wird.

Nach Beendigung der Oberflächenbearbeitung der Elektrodenschicht 6 wird die bearbeitete Fläche gereinigt, um darauf verbliebene Späne und Schneidöl zu entfernen; als Endprodukt wird dann ein in Fig.3 dargestellter Entwicklerträger erhalten.

In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Magnetisieren der Gummischicht 5 unmittelbar nach der Ausbildung der Gummischicht 5¹ durchgeführt worden. Diese Magnetisierung kann jedoch auch nach einer Oberflächenbearbeitung der Gummischicht 5¹ oder nach dem Trocknen der zweiten Klebemittelschicht 6b¹ oder nach der Oberflächenbearbeitung der auszubildenden Elektrodenschicht 6' durchgeführt werden. Im Hinblick auf die Tatsache, daß sich Staub nach der Magnetisierung absetzen kann, sollte die Magnetisierung vorzugsweise nach dem Trocknen der zweiten Klebemittelschicht 6b¹ durchgeführt werden. Bekanntlich ist auch das Aufbringen der Klebemittel in der vorstehend beschriebenen Ausführüngsform in zwei Schritten durchgeführt worden; dies kann jedoch auch in einem einzigen Schritt oder erforderlichenfalls in mehr als zwei Schritten durchgeführt werden.

Nunmehr wird ein Verfahren zum Herstellen des Entwicklerträgers der Fig.5 beschrieben, welcher gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Zwischenschicht

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7 aufweist. Dieses Verfahren ist dem vorstehend beschriebenen Verfahren in vielen Punkten sehr ähnlich, außer daß ein zusätzlicher Schritt durchgeführt wird, um die Zwischenschicht 7 auszubilden. Das Ausbilden der Zwischenschicht 7 ist in Fig.18 dargestellt; hierbei wird das Werkstück W mit der aufgebrachten Gummimagnetschicht 5 horizontal und in Drehung gehalten, und es wird mittels eines Infrarotlicht abgebenden Strahlers 13 Wärme zugeführt. Bei einem elektrostatischen Sprüh- oder Spritzverfahren wird eine elektrostatische Spritzpistole 14 verwendet, um dielektrisches Pulver 14, wie Epoxyharzpulver, auf das Werkstück W aufzubringen. In diesem Fall wird das Werkstück W auf eine Temperatur erhitzt, welche dem Schmelzpunkt des dielektrischen Pulvers 7¹ entspricht, oder es wird beispielsweise im Falle der Verwendung von Epoxyharzpulver auf etwa 180⁰C erhitzt. Die Spritzpistole 14 wird entlang des Werkstücks W bewegt, während das dielektrische Pulver 7' aufgesprüht und das Werkstück W in Drehung gehalten wird. Folglich wird das dielektrische Pulver 7¹ gleichförmig auf das Werkstück W aufgebracht, und wenn es auf das Werkstück W aufgebracht ist, schmilzt es, wodurch eine gleichförmige dielektrische Schicht ausgebildet wird. Obwohl es nicht im einzelnen dargestellt ist, ist die elektrisch leitende Trägerrolle 4 mit Erde verbunden, und es wird eine Hochspannung an eine (nicht dargestellte) Ladeelektrode angelegt, welche in der Spritzpistole 14 vorgesehen ist, so daß ein elektrisches Feld zwischen der Pistole 14 und dem Werkstück W erzeugt wird; das dielektrische Pulver 7¹ wird dadurch auf eine vorbestimmte Polarität geladen, wenn es aus der Pistole 14 ausgestoßen wird, wodurch dann das auf diese Weise geladene, dielektrische Pulver 7¹ sicher auf das Werkstück W aufgebracht werden kann, da es elektrostatisch angezogen wird.

Selbst nach dem Aufsprühen von dielektrißchem Pulver 7' wird das Werkstück W kontinuierlich über einen gewünsch-

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ten Zeitabschnitt in Drehung gehalten, wobei fortlaufend Wärme zugeführt wird; hierdurch wird dann die aufgebrachte und geschmolzene, dielektrische Schicht ausreichend ausgehärtet. Wenn sie auf diese Weise ausgehärtet ist, hat die sich ergebende dielektrische Schicht 7' nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in der Umfangsrichtung im wesentlichen eine gleichförmige Dicke. Nach dem Ausbilden der dielektrischen Schicht 7¹ wird das Werkstück W mit Hilfe seiner Endwellen 4a drehbar gehaltert, und seine Oberfläche wird mit Hilfe einer Drehbank oder einer Zylinderschleifeinrichtung bearbeitet; hierdurch wird dann die Zwischenschicht 7 mit der gewünschten gleichförmigen Dicke t-j ausgebildet, wie in Fig.5 dargestellt ist. Wenn die Elektrodenschicht 6 auf der Zwischenschicht 7 ähnlich wie bei dem vorher beschriebenen Verfahren ausgebildet ist, wird als Endprodukt ein in Fig.5 dargestellter Entwicklerträger erhalten. In dem oben beschriebenen Verfahren ist die Zwischenschicht 7 aus einem dielektrischen Material hergestellt worden; unter Berücksichtigung der gewünschten Eigenschaften, welche die Schicht 7 haben soll, kann jedoch auch irgendein anderes Material zur Ausbildung der Zwischenschicht 7 verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedoch erforderlichenfalls die Oberflächenbearbeitung der Gummimagnetschicht 5 entfallen. Beispielsweise kann auch das Aufbringen des Klebemittels durch ein anderes Verfahren beispielsweise durch ein Tauchverfahren durchgeführt werden. Außerdem kann die Zwischenschicht 7 aus einem Material, wie aushärtendem Polyimid und einem ABS-Harz gebildet sein; dieses Material kann identisch mit dem Material des ersten Klebemittels 6b sein oder sich von diesem unterscheiden.

Ende der Beschreibung
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Claims

BERG ■ STAPE .SCHWABE · SANDMAIR ; PATEWANWALTE; ."-■[;.;. MAUERKIRCHERSTRÄSSE45"-*800ö*MÜNCKEN80 : ^ . - r, η η r- Anwaltsakte: 33 764 Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan Entwicklerträger und Verfahren zu dessen Herstellung Patentansprüche

1. Entwicklerträger für eine Entwicklungseinrichtung zum Entwickeln eines latenten Bildes, durch Aufbringen einer dünnen Entwicklerschicht gekennzeichnet durch einen elektrisch leitenden Träger (4); eine Gummimagnetschicht (5), die auf dem Träger in einer ersten vorbestimmten Dicke ausgebildet ist und ein Gemisch aus einem Gummi- oder Kautschukmaterial und magnetischem Pulver aufweist, wobei die Gummimagnetschicht (5) in einem vorbestimmten Abstand in einer vorbestimmten Richtung mit wechselnden Polaritäten magnetisiert ist, und eine Elektrodenschicht (6), die auf der Gummimagnetschicht (5) in einer zweiten vorbestimmten Dicke ausgebildet ist und eine auf der Gummimagnetschicht (4) ausgebildete Lage aus einem dielektrischen Klebemittel (6b) und eine Vielzahl Elektrodenpartikel (6a) aufweist, die in der Klebemittelschicht (6b) elektrisch voneinander isoliert eingebettet sind und teilweise an der Außenfläche der Elektroden- , schicht (6) freigelegt sind.

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2. Entwicklerträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger die Form einer Rolle oder Walze (4) hat, an deren beiden Endflächen jeweils fest eine Endwelle (4a) angebracht ist.

3. Entwicklerträger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Zwischenschicht (7) mit einer dritten vorbestimmten Dicke, welche zwischen der Gummimagnetschicht (5) und der Elektrodenschicht (6) angeordnet ist.

4. Entwicklerträger nach Anspruch 3, dadurch g e kenn zeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus einem dielektrischen Material gebildet ist.

5. Entwicklerträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gummimagnetschicht ein Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist.

6. Entwicklerträger nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß das Magnetpulver Ferritpulver ist.

7. Entwicklerträger nach Anspruch 1, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Gummimagnetschicht (5) so magnetisiert wird, daß einander abwechselnde N- und S-PoIe, die sich in axialer Richtung parallel zu einer Mittellinie der Rolle (4) erstrecken, in Umfangsrichtung der Rolle (4) in einem vorbestimmten Abstand voneinander vorgesehen sind.

8. Entwicklerträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpartikel (6a) in der Klebemittelschicht (6b) so eingebettet sind, daß sie mit einer Außenfläche der Gummimagnetschicht (5) in Kontakt sind.

9. Entwicklerträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpartikel (6a) durch Teile von im wesentlichen kugelförmigen Elektrodenpartikeln festgelegt sind.

10. Entwicklerträger nach Anspruch 9, dadurch g e kenn zeichnet, daß die kugelförmigen Elektrodenpartikel einen Durchmesser im Bereich zwischen 74 und 104 pm haben, und daß die zweite vorbestimmte Dicke in einem Bereich zwischen 52 und 62 pm liegt.

11. Entwicklerträger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektrodenpartikel (6a) aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind, das mit einem elektrisch isolierenden Material überzogen ist.

12. Entwicklerträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende Material, aus dem die Elektrodenpartikel (6a) gebildet sind, aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche Kupfer, Bronze, Phosphorbronze und rostfreien Stahl aufweist.

13. Verfahren zum Herstellen eines Entwicklerträgers für eine Entwicklungseinrichtung, zum Entwickeln eines latenten Bildes durch Aufbringen einer dünnen Entwicklerschicht, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisch leitender Träger (4) mit einer gewünschten Form hergestellt wird, daß eine dünne Lage (5) aus einem Gemisch aus einem Gummi- oder Kautschukmaterial und einem magnetischen Material auf dem Träger (4) ausgebildet wird;, daß die Außenfläche der Gemischschicht (5) bearbeitet wird, damit diese Schicht eine erste vorbestimmte Dicke hat; daß die auf diese Weise bearbeitete Schicht (5) in einem gewünschten Muster magnetisiert wird, das abwechselnd in einem vorbestimmten Abstand N- und S-PoIe aufweist? daß eine auszubildende Elektrodenschicht (6¹) auf der magnetisierten Schicht (5) geschaffen wird, wobei die

Elektrodenschicht (6) ein dielektrisches Klebemittel (6b) und eine Anzahl Elektrodenpartikel (6a) aufweist, die in dem Klebemittel (6b) elektrisch voneinander isoliert, eingebettet sind, und daß die Außenfläche der auszubildenden Elektrodenschicht (6') verarbeitet wird, um dadurch eine Elektrodenschicht (6) mit einer zweiten vorbestimmten Dicke zu schaffen, wobei die Vielzahl Elektrodenpartikel zum Teil an der verarbeiteten Außenfläche freigelegt sind.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch g e k e η η ze ichnet, daß zum Ausbilden einer Elektrodenschicht (6) eine erste Schicht aus einem ersten dielektrischen Klebemittel (6b) auf die magnetisierte Schicht (6) in einer dritten vorbestimmten Dicke ausgebildet wird, daß eine Vielzahl der Elektrodenpartikel (6a) auf die erste Klebemittelschicht (6b) aufgebracht wird, wobei die Elektrodenpartikel (6a) teilweise in der ersten Schicht eingebettet sind und mit der Außenfläche der magnetisierten Schicht in Kontakt stehen, und daß dann eine zweite Schicht aus einem zweiten dielektrischen Klebemittel aufgebracht wird, welches die erste Klebemittelschicht (6a) und die Vielzahl Elektrodenpartikel (6a) bedeckt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet, daß alle Elektrodenpartikel (6a) aus elektrisch leitenden Partikeln gebildet sind, die mit einem elektrisch isolierenden Material bedeckt sind, und daß die Vielzahl Elektrodenpartikel (6a) aufgebracht wird, indem die Partikel (6a) unter dem Einfluß der Schwerkraft in einer geregelten Menge aus einem Behälter (12) fallen.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpartikel Kugelform haben, und ihr Durchmesser zwischen 74 und 104 pm liegt, und daß die dritte vorbestimmte Dicke in einem Bereich zwischen 3 und 15 pm liegt.

17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenschicht (7) auf der magnetisieren Gemischschicht (5) in einer vierten vorbestimmten Dicke ausgebildet wird, bevor die Elektrodenschicht (6) ausgebildet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (7) aus einem dielektrischen Material gebildet ist.

19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gummimaterial (5) Acrylnitril-Butadien-Kautschuk ist.

20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material Ferritpulver ist.