DE3543122A1 - Entwicklungsvorrichtung - Google Patents

Description

VON KREISLER 3CHÜNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

Dr.-ing. von Kreisler 11973
Dr.-lng.K.W. Eishold 11981

Sharp Kabushiki Kaisha Dr.-Ing. K. Schönwald

22-22 Nagaike-cho Dr.J.F.Fues

Abeno—ku Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

_ , Dipl.-Chem. Carola Keller

^ÜSaKa DipL-lng. G. Selting

^JaP^an Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Sg-Hi/Fe

5. Dezember 1985

Entwicklungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In einer derartigen Entwicklungsvorrichtung wird beim Entwicklungsprozeß in einem elektrofotografischen Kopiergerät o.dgl. Entwickler auf die Oberfläche eines Fotorezeptors gebracht. Normalerweise wird zum Aufbringen des Entwicklers auf die Oberfläche Pa eines Fotorezeptors P, der z.B. nach Art einer Trommel, eines endlosen Bandes o.dgl. ausgebildet ist, eine Entwicklungsvorrichtung D gemäß Fig. 1 verwendet. Die Entwicklungsvorrichtung D beinhaltet ein Entwicklungsrohr bzw. eine Magnetwalze Rm, die drehbar in einem Gehäuse Dh angeordnet ist und in einer öffnung Da im Gehäuse Dh teilweise freiliegt, wobei sie dem Fotorezeptor P zugewandt ist. Darüber hinaus ist die Entwicklungsvorrichtung D mit einer Rührwalze Rs versehen, die ebenfalls drehbar in dem mit Entwickler m gefüllten Gehäuse Dh angeordnet ist. Die als Hohlrohr aus elektrisch isolie-

Telefon:(0221) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

rendem Material ausgebildete Magnetwalze Rm weist in ihrem Innern einen Hauptmagneten Ml auf, dessen einer Magnetpol radial nach außen gerichtet ist, sowie Hilfsmagneten M2 auf, von denen jeder mit demjenigen Pol radial nach außen gerichtet ist, dessen Polarität entgegengesetzt zur Polarität des nach außen gerichteten Magnetpols des Hauptmagneten Ml ist. Bei Rotation der Rührwalze Rs wird der Entwickler m durch Reibung elektrisch aufgeladen, so daß er aufgrund der magnetischen Induktion der Magneten Ml und M2 auf die Oberfläche der Magnetwalze Rm angezogen wird. Um den Entwickler m stabil auf die Oberfläche Pa des Fotorezeptors P bringen zu können, ist eine Begrenzung der auf die Oberfläche der Magnetwalze Rm angezogenen Menge an Entwickler m auf einen bestimmten Wert notwendig. Dazu ist neben dem unteren Teil der Magnetwalze Rm eine Abstreif kante B vorgesehen. Somit wird der Entwickler m bei Rotation der Magnetwalze Rm durch Anziehung auf die Oberfläche der Magnetwalze Rm (nachfolgend als Pinselborstenbildung bezeichnet) auf die Fläche Pa des Fotorezeptors P gebracht.

Bei der herkömmlichen Entwicklungsvorrichtung sind diejenigen magnetischen Pinselborsten für den Entwickler m, die sich oberhalb der Mitte des Hauptmagneten Ml ausbilden, nach oben gerichtet und die unterhalb der Mitte des Hauptmagneten Ml ausbildeten nach unten gerichtet. Dies führt zu einer fehlerhaften Pinselborstenbildung im mitteleren Bereich des Hauptmagneten, so daß das stabile Aufbringen einer ausreichenden Entwicklermenge auf die Fotorezeptoroberfläche nicht erzielt werden kann, was zu einer Verschlechterung der Kopierqualität führt. Bei der bekannten Entwicklungsvorrichtung haftet der nicht auf die Fotorezeptor-

Oberfläche Pa angezogene Entwickler an der Abstreifkante B. Dies verstärkt die fehlerhafte Pinselborstenbildung, oder der an der Abstreifkante befindliche Entwickler fällt auf Kopierpapierblätter und verhindert somit eine gute Kopie.

Der in Entwicklervorrichtungen verwendete Entwickler kann allgemein unterteilt werden in einen Ein-Komponentenentwickler, bei dem Toner aus einem magnetischen Material verwendet wird, und einen Zwei-Komponentenentwickler, der sich aus thermoplastischem Kunstharzpulver als Toner und einem magnetischen Träger zusammensetzt. Bei dem Zwei-Komponentenentwickler werden der Toner und der Träger, die unterschiedliche Aufladungstendenzen aufweisen, durch die Rührwalze Rs vermischt und durch elektrische Reibungsladung (triboelektrische Aufladung) jeweils mit unterschiedlicher Polarität aufgeladen. Die Materialien für den Toner und den Träger werden unter Berücksichtigung der Reibungsladungseigenschaften derart ausgewählt, daß der Toner entgegengesetzt zu der auf die Fläche Pa der Fotorezeptortrommel P aufgebrachten Ladung aufgeladen wird. Somit wird beim Entwicklungsprozeß nur der Toner auf die Oberfläche Pa des Fotorezeptors P angezogen. Bei der bekannten Entwicklungsvorrichtung jedoch besteht die Abstreifkante B, die die Borstenbildung durch den Entwickler auf der Fläche der Magnetwalze Rm begrenzt, aus nicht-magnetischem Material. Der mit der gleichen Polarität wie derjenigen auf der Fotorezeptorfläche Pa aufgeladene Träger fällt beim Entwicklungsprozeß während des Transports des Toners von der Magnetwalze Rm herunter und bleibt an der Abstreifkante B hängen. Bei weiteren Kopieroperationen steigt die Menge dieses an der Abstreifkante haftenbleibenden Trägers an, so daß dieser

schließlich von sich aus oder durch die Vibration des Kopiergerätes von der Abstreifkante herunterfällt, wobei er das Innere des Kopiergerätes oder Kopierpapierblätter verschmutzt und gute Kopien somit verhindert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, bei der während des Entwicklungsvorganges die Pinselborstenbildung des Entwicklers stabilisiert wird, während das Haften des Entwicklers an der Abstreifkante verhindert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Entwicklungsvorrichtung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung wird das Haften von Entwickler an der Oberfläche der Abstreifkante verhindert. Da in der Nähe der Abstreifkante die auf der Magnetwalze ausgebildeten Pinselborsten aus Entwickler zum Hauptmagneten gerichtet sind, kann die Fotorezeptorfläche gleichmäßig und zuverlässig mit Entwickler versorgt werden. Daher werden qualitativ hochwertige Kopien erzeugt.

Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung weist einen einfachen Aufbau und eine zuverlässige Arbeitsweise auf. Sie kann bei geringen Kosten in ein elektrofotografisches Kopiergerät o.dgl. eingebaut werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2 ist die Abstreif kante mit einem magnetischen Element versehen. Das magnetische Element

liegt der Magnetwalze gegenüber. Der der Magnetwalze zugewandte Pol des magnetischen Elementes hat die gleiche Polarität wie der nach außen gerichtete Pol des Hauptmagneten der Magnetwalze. Das Magnetfeld des magnetischen Elementes, das sich dem von dem Hauptmagneten und den Hilfsmagneten um die Magnetwalze erzeugten Magnetfeld überlagert, bewirkt, daß die im Bereich des Hauptmagneten aus der Magnetwalze austretenden Feldlinien von der Abstreifkante weg gedrängt werden. Damit sind auch die sich im Bereich des Hauptmagneten auf der Magnetwalze ausbildenden Pinselborsten aus Entwickler nach oben gerichtet. Auf der Magnetwalze bilden sich demnach die Pinselborsten gleichmäßig verteilt und nahezu in einer Richtung aus. Somit kann auch gleichmäßig viel Toner auf die Fläche des Fotorezeptors übertragen werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 und 4 beschrieben.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine bekannte Entwicklungsvorrichtung (auf diese Figur wurde schon Bezug genommen),

Fig. 2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 in einer Darstellung gemäß Fig. 2 die Verteilung der Magnetkraftflußlinien und

Fig. 4 eine Modifikation der in Fig. 2 dargestellten Entwicklungsvorrichtung.

Ein ersten Ausführungsbeispiel der Entwicklungsvorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die Entwicklungsvorrichtung DA weist ein Gehäuse 1 auf, das eine der Fläche 15a eines Fotorezeptors 15 gegenüberliegende öffnung la hat. Der Fotorezeptor 15 hat beispielsweise die Form einer Trommel. In dem Gehäuse 1, in das Entwickler 6 eingebracht ist, befindet sich eine drehbar in diesem angeordnete Magnetwalze 4, deren zur Rezeptorfläche 15a weisende Teil über die Öffnung la des Gehäuses 1 freiliegt. Des weiteren ist im Gehäuse 1 eine Rührwalze 5 drehbar angeordnet. Im Innern der Magnetwalze 4, die aus einem Rohr aus beispielsweise elektrisch isolierendem Material besteht, sind ein Hauptmagnet 7, dessen einer Magnetpol, z.B. der Südpol (S-PoI), radial nach außen gerichtet ist, und Hilfspole 8 angeordnet, deren entgegengesetzt zum S-PoI des Magneten 7 gepolten Magnetpole, d.h. die Nordpole (N-PoIe), wie dargestellt, nach außen gerichtet sind. Neben dem unteren Teil der Magnetwalze 4 ist zur Begrenzung der magnetischen Pinselborsten aus Entwickler auf der Oberfläche der Magnetwalze 4 im Innern des Gehäuses 1 eine Abstreifkante 2 angeordnet. Die bisher beschriebene Konstruktion der Entwicklungsvorrichtung entspricht derjenigen der bekannten Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 1. Die Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 2 weist darüber hinaus in der Abstreifkante 2 ein magnetisches Element 3M auf. Derjenige Magnetpol des magnetischen Elementes 3M, der die gleiche Polarität wie der radial nach außen gerichtete Pol des Hauptmagneten 7 hat, d.h. der S-PoI des Magnetelementes 3M, liegt der Magnetwalze 4 gegenüber.

Durch diesen Aufbau der Entwicklungsvorrichtung DA sind die magnetischen Kraftlinien im Bereich der Fotorezeptorfläche 15a und der Magnetwalze 4 gemäß Fig. 3 verteilt. Genauer gesagt sind die magnetischen Kraftlinien des S-Poles des Hauptmagneten 7 im Bereich unterhalb der Mitte des Hauptmagneten 7 aufgrund der diese Magnetlinien wegdrückenden Magnetkraft des magnetischen Elementes 3M horizontal gerichtet. Die magnetischen Kraftflußlinien werden also in der Mitte des Hauptmagneten 7 nicht in nach unten und nach oben gerichtete magnetische Kraftflußlinien unterteilt. Vielmehr sind sie im mittleren Bereich des nach außen gerichteten S-Poles des Hauptmagneten 7 nahezu gleich ausgerichtet. Daher wird die Ausbildung der Pinselborsten aus Entwickler im mittleren Bereich des Hauptmagneten 7, in dem Entwickler 6 auf die Fotorezeptorfläche 15a aufgebracht wird, verbessert. Darüber hinaus kann das unerwünschte Haften von Entwickler an der Abstreifkante 2 dadurch verhindert werden, daß die magnetischen Kraftflußlinien nicht in Richtung auf die Oberfläche der Abstreifkante 2 verlaufen. Daher erfolgt eine wirksame und gleichbleibende Begrenzung der Pinselborsten aus Entwickler.

Fig. 4 zeigt eine Modifikation der Entwicklungsvorrichtung DA nach Fig. 2.

Bei der modifizierten Entwicklungsvorrichtung DB nach Fig. 4 ist das magnetische Element 3M, das gemäß der Vorrichtung nach Fig. 2 in der Abstreifkante 2 angeordnet ist, durch ein Band 3T aus Fluorkohlenwasserstoff (Teflon) ersetzt, das zumindest auf der der Magnetwalze 4 zugewandten Fläche der Abstreifkante 2 auf-

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gebracht wird. Das Band 3T aus Fluorkohlenwasserstoff hat einen geringeren elektrischen Reibungsaufladungskoeffizienten als der Träger des Entwicklers 6 und wird gegenüber dem Träger negativ aufgeladen.
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Bei der obigen Vorrichtung wird die Fläche 15a des Fotorezeptors 15 zuvor durch eine Korona-Aufladungsvorrichtung (nicht dargestellt) in bekannter Art und Weise negativ aufgeladen. Andererseits wirkt die Rührwalze 5 auf den in dem Gehäuse 1 befindlichen Entwickler 6 ein, so daß der Toner positiv und der Träger negativ aufgeladen wird.

Des weiteren wird das Band 3T, das die Fläche der Abstreifkante, wie oben beschrieben, überdeckt, durch Reibung gegenüber dem Träger negativ aufgeladen. Daher wird beim Aufbringen des Entwicklers 6 auf die Fotorezeptorfläche 15a nur der positiv aufgeladene Toner des Entwicklers 6, der an der Oberfläche der Magnetwalze 4 haftet, auf die Fotorezeptorfläche 15a angezogen. Der Träger, der die andere Komponente des Entwicklers 6 darstellt, gelangt nicht zur Fotorezeptorfläche 15a, da er genauso wie die Fotorezeptorfläche 15a negativ aufgeladen ist. Daher bleibt der Träger auf der Oberfläche der Magnetwalze 4 zurück oder fällt auf die Abstreifkante 2. Da jedoch das Band 3T auf der Fläche der Abstreifkante 2 wie der Träger negativ aufgeladen ist, stoßen sie sich gegenseitig ab, wobei der Träger in das Gehäuse 1 hineinfällt. Der Träger kann also nicht auf der Fläche der Abstreifkante 2 haften. Fehlfunktionen der rotierenden Teile aufgrund des in das Innere des Kopiergerätes fallenden Trägers können demnach genauso vermieden werden, wie fehlerhaftes Übertragen von Toner während des Ubertragungsprozesses

aufgrund des Herabfallens von Toner auf gerade transportierte Kopierpapierblätter. Daher können stets qualitativ hochwertige Kopien erstellt werden. Da die auf das Band 3T aufgebrachte Ladung im Vergleich mit der auf die Fotorezeptorfläche 15a aufgebrachte Ladung klein genug ist, kann der Toner nicht an dem Band 3T haften bleiben.

Anstelle des Fluorkohlenwasserstoffs als Material für das Band 3T, das die Abstreifkante 2 überdeckt, kann auch jedes andere Material verwendet werden, soweit es elektrisch isolierend ist und einen niedrigeren elektrischen Reibungsladungskoeffizxenten als das Material des Trägers aufweist.
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Claims (4)

ANSPRÜCHE

1. Entwicklungsvorrichtung mit einer Magnetwalze (4), die einen Hauptmagneten (7) , dessen erster Pol radial nach außen gerichtet ist, und Hilfsmagneten (8) aufweist, deren entgegengesetzt zum ersten Pol des Hauptmagneten gepolte Pole radial nach außen gerichtet sind, so daß durch die magnetische Induktion des Hauptmagneten (7) und der Hilfsmagneten (8) ein aus Toner und Träger bestehender Entwickler (6) auf der Oberfläche der Magnetwalze (4) angezogen wird, und mit einer Abstreifkante (2) zum Begrenzen der auf die Oberfläche der Magnetwalze 4 angezogenen Menge von Entwickler (6),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstreifkante (2) mit einer Vorrichtung (3) versehen ist, die das Haften des Entwicklers (6) auf der Oberfläche der Abstreifkante (2) verhindert.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein in der Abstreifkante (2) angeordnetes magnetisches Element (3M) ist, das so angeordnet ist, daß derjenige Pol, der die gleiche Polarität wie der nach außen gerichtete Pol des Hauptmagneten (7) hat, der Magnetwalze (4) zugewandt ist.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem bandartigen Material (3T) besteht, das triboelektrisch mit derselben Polarität wie der Träger aufladbar ist und mindestens an der der Magnetwalze (4) zugewandten Fläche der Abstreifkante (2) angeordnet ist.

-JL

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Fluorkohlenwasserstoff (Teflon) ist.