DE4112429A1 - Entwicklungsvorrichtung fuer einen elektrofotografischen drucker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung in einem elektrofotografischen Drucker.

Die JP-B 59-8 831 offenbart eine Vorrichtung, die sich da­ durch auszeichnet, daß eine ortsfeste Magnetfelderzeugungs­ einrichtung innerhalb einer bewegten Tonertrageinrichtung angeordnet ist, ein magnetisches Element zur Regulierung der Schichtdicke magnetischen Toners außerhalb der Toner­ trageinrichtung, das heißt der Magnetfelderzeugungseinrich­ tung gegenüberliegend angeordnet ist, und ein stationäres Magnetfeld zwischen der ortsfesten Magnetfelderzeugungsein­ richtung und dem magnetischen Element so erzeugt wird, daß er sich durch die Tonertrageinrichtung (Hülse) ausbreitet. Bei dieser Vorrichtung wird magnetischer Toner, der die Tendenz hat, in dem stationären Magnetfeld zu bleiben, auf­ grund der Bewegung der Tonertrageinrichtung herausgezogen, so daß eine dünne Schicht magnetischen Toners auf der Ober­ fläche der Tonertrageinrichtung ausgebildet wird.

Die JP-B 61-48 157 offenbart eine Vorrichtung, die einen Entwicklungsmagnetpol, der der vorgenannten ortsfesten Ma­ gnetfelderzeugungseinrichtung entspricht, ein Teil, das der vorgenannten Tonertrageinrichtung entspricht, eine Einrich­ tung zur Lieferung von Toner auf den Umfang dieses Teils, eine Rakel zur Steuerung der zu liefernden Tonermenge sowie eine Gegenmagnetpolplatte aus magnetischem Material auf­ weist, die zwischen der Rakel und der Entwicklungszone an­ geordnet ist, wobei ein von den magnetischen Feldlinien ge­ bildeter Vorhang zwischen dem Entwicklungsmagnetpol und der Gegenmagnetpolplatte ausgebildet wird.

Die JP-B 63-789 offenbart eine Vorrichtung, bei der die Schichtdicke des Toners durch eine starre Klinge reguliert wird, die einer Tonertrageinrichtung gegenüberliegt.

Bei dem erstgenannten Stand der Technik wird der magneti­ sche Toner aufgrund der Bewegung der Tonertrageinrichtung leicht zu dem stationären Magnetfeld hochbewegt, da das von der ortsfesten Magnetfelderzeugungseinrichtung und dem mag­ netischen Element erzeugte stationäre Magnetfeld stark ist. Es kann aber nur eine geringe Menge magnetischen Toners aus dem stationären Magnetfeld herausgezogen werden, eben weil dessen Stärke so groß ist. Obwohl also diese Vorrichtung insofern vorteilhaft ist, als sie zu einer dünnen Schicht magnetischen Toners führt, nimmt die Menge magnetischen To­ ners, der in dem stationären Magnetfeld verbleibt, zu und verursacht eine Klumpenbildung aus dem magnetischen Toner. Wenn in diesem Zustand magnetischer Toner herausgezogen wird, ergibt sich eine schwankende Dichte des magnetischen Toners, die zu einem ungleichförmigen Druck führt.

Da ferner das stationare Magnetfeld von der ortsfesten Ma­ gnetfelderzeugungseinrichtung und dem magnetischen Element erzeugt wird, muß die Entfernung zwischen ihnen genau ju­ stiert werden, was die Montage der Vorrichtung schwierig gestaltet.

Bei dem zweitgenannten Stand der Technik, ist der Spalt zwischen der Rakel und der Hülse gering so daß, wenn in dem Toner enthaltene Fremdkörper wie Staub in diese Spaltzone gelangen und eine Verklumpung verursachen, diese Verklum­ pung die Tonerzufuhr unterbricht. Als Folge davon ist auf einem Teil der Oberfläche der Hülse kein Toner vorhanden, was zu einem entsprechenden unbedruckten Streifen eines entwickelten Bildes führt.

Ferner muß zur Ausbildung des Vorhangs magnetischer Feldli­ nien zwischen dem Entwicklungsmagnetpol und der Gegenmag­ netpolplatte die Entfernung zwischen ihnen genau justiert werden, was die Montage der Vorrichtung erschwert.

Bei dem drittgenannten Stand der Technik wird die Toner­ schichtdicke von der Breite und Oberflächenrauheit der Stirnfläche der Klinge beeinflußt, die der Hülse zugewandt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entwicklungsvorrichtung einfachen Aufbaus zu schaffen, die in der Lage ist, eine sehr dünne und gleichmäßige Tonerschicht auszubilden, selbst wenn der Spalt zwischen einer Hülse und einer Rakel vergleichsweise breit ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Entwicklungs­ vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Un­ teranspruch gekennzeichnet.

Da bei dieser Lösung die ortsfeste Magnetfelderzeugungsein­ richtung in einem den Magnetpolplatten zugewandten Ab­ schnitt teilweise ausgeschnitten ist, wirkt der von der ortsfesten Magnetfelderzeugungseinrichtung erzeugten magne­ tische Fluß nicht auf das Paar magnetischer Polplatten. Da die Rakelanordnung aus dem Paar magnetischer Polplatten be­ steht, deren freie Enden in einem bestimmten Abstand von­ einander liegen und so magnetisiert sind, daß sie entgegen­ gesetzte Polarität aufweisen, wird ein Magnetfeld aufgrund des Leckflusses des Paares von Magnetpolplatten gebildet und der Toner durch dieses Magnetfeld magnetisch abge­ schirmt. Daher wird nur eine bestimmte Menge Toners, die nahe der Hülsenoberfläche liegt und durch Reibung mit der Hülse elektrisch geladen wird, in eine dünne Schicht auf der Hülse übergeführt und durch die Hülse transportiert.

Da ferner die Schicht magnetischen Toners auf der Hülse durch den Leckfluß der magnetischen Pole ausgebildet wird, wird die Schichtdicke des Toners weder durch den Abstand (Rakelspalt) zwischen der Rakelanordnung und der Entwick­ lungshülse noch durch die Oberflächenrauheit der Rakel be­ einflußt. Die Schichtdicke magnetischen Toners auf der Hülse bleibt im wesentlichen unverändert, selbst wenn der Rakelspalt verändert wird. Daher ist nur eine vergleichs­ weise grobe Einstellung der Lage der Rakel erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Teilschnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,

Fig. 3 eine Teilschnittansicht einer anderen Ausführungs­ form der Erfindung und

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwi­ schen der Tonerschichtdicke und dem Rakelspalt in Relation zu Oberflächenrauheit einer zylindrischen Entwicklungshülse.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt eine Tonerzufuhranordnung 1 einen Tonerbehälter 2, in dem sich magnetischer Toner 1a befindet, und eine nichtmagnetische zylindrische Entwick­ lungshülse 3, die innerhalb des Tonerbehälters drehbar ge­ lagert ist. Die Oberflächenrauheit der Hülse 3 ist nicht größer als 8 µm. Der äußere Umfang der Hülse 3 liegt teil­ weise frei. Magnetischer Toner 1a befindet sich auf der Oberfläche der zylindrischen Entwicklungshülse 3 und wird infolge von deren Drehung durch eine Öffnung 2a des Toner­ behälters 2 nach außen getragen.

Innerhalb der Entwicklungshülse 3 ist eine ortsfeste Mag­ netfelderzeugungseinrichtung 4 angeordnet. Diese ortsfeste Magnetfelderzeugungseinrichtung 4 besteht aus einem säulen­ förmigen Magneten, der mit einem axialen Einschnitt 4a in einem Abschnitt versehen ist, der später beschriebenen Mag­ netpolplatten 5a und 5b zugewandt ist. Der Magnet 4 ist so magnetisiert, daß in seiner Umfangsrichtung eine Anzahl von Magnetpolen abwechselnder Polaritäten N und S ausgebildet ist. Der Abschnitt mit dem axialen Einschnitt 4a hat keinen Magnetpol.

Der Öffnung 2a des Tonerbehälters zugeordnet ist eine Ra­ kelanordnung 5, die der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 mit einem vorgegebenen Abstand gegenüberliegt. Diese Ra­ kelanordnung 5 dient der Regulierung der Schichtdicke mag­ netischen Toners 1a und umfaßt zwei magnetische Polplatten 5a und 5b, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Ein Dauermagnet 5c befindet sich zwischen den beiden Magnetpolplatten nahe deren Basisenden derart, daß an den jeweiligen freien Enden der beiden Magnetpol­ platten 5a und 5b entgegengesetzte magnetische Pole entste­ hen. Ein Abstandshalter 5d aus nichtmagnetischem Material ist zwischen die freien Enden der beiden Magnetpolplatten eingefügt.

Da der axiale Einschnitt 4a der ortsfesten Magnetfelderzeu­ gungseinrichtung 4 mit den freien Enden der beiden Magnet­ polplatten 5a und 5b ausgerichtet ist, wirkt der von der ortsfesten Magnetfelderzeugungseinrichtung 4 erzeugte mag­ netische Fluß nicht auf die beiden Magnetpolplatten 5a und 5b.

Auf dem Weg des magnetischen Toners 1a, dessen Schichtdicke auf einen kleinen Wert geregelt wird, und der an der Ent­ wicklungshülse 3 anhaftend transportiert wird, befindet sich eine fotoleitende Trommel 16, die der Entwicklungs­ hülse 3 in einem vorgegebenen Abstand gegenüberliegt.

Es soll nun beschrieben werden, wie der magnetische Toner 1a zu der Stelle transportiert wird, wo er der fotoleiten­ den Trommel 16 zugewandt ist.

Zunächst richtet sich der in dem Tonerbehälter 2 befindli­ che magnetische Toner 1a in dem von der ortsfesten Magnet­ felderzeugungseinrichtung 4 erzeugten Magnetfeld aus und wird als Folge der Drehung der zylindrischen Entwicklungs­ hülse in die Nähe der Rakelanordnung 5 transportiert, wobei er an der Oberfläche der Entwicklungshülse anhaftet. In der Nähe der Rakelanordnung 5 wird, da die ortsfeste Magnet­ felderzeugungseinrichtung 4 hier den axialen Einschnitt 4a aufweist, ein Magnetfeld zwischen den freien Enden der Mag­ netpolplatten 5a und 5b infolge eines Leckflusses gebildet, wie in Fig. 2 dargestellt. Daher ist der Tonerbehälter mag­ netisch abgeschirmt. Der in diese Position transortierte magnetische Toner 1a wird aus dem Einfluß des Magnetfeldes, das von der ortsfesten Magnetfelderzeugungseinrichtung 4 erzeugt wird gelöst, und richtet sich nach dem von den Mag­ netpolplatten 5a und 5b erzeugten Magnetfeld aus. Da die Entwicklungshülse 3 weiterrotiert, tritt eine Reibung zwi­ schen der Hülsenoberfläche und dem magnetischen Toner 1a auf, so daß der magnetische Toner 1a, der mit der Entwick­ lungshülse 3 in Kontakt bleibt, einer Reibungselektrifizie­ rung ausgesetzt wird. Er haftet deshalb in Form einer dün­ nen Schicht an der Hülsenoberfläche an. Nur der an der Hül­ senoberfläche anhaftende magnetische Toner 1a läuft infolge der Drehung der Entwicklungshülse 3 durch die Abschirmungs­ zone und gelangt in eine Entwicklungsposition, wo er der fotoleitenden Trommel 16 zugewandt ist.

Da der in dieser Weise an der Oberfläche der Entwicklungs­ hülse 3 anhaftende magnetische Toner 1a nur aus Partikeln besteht, die durch Reibung der Hülse elektrisch geladen wurden, wird eine dünne gleichförmige Schicht aus magneti­ schem Toner gebildet. Wenn der Abstand (Rakelspalt) zwi­ schen der Rakelanordnung 5 und der Entwicklungshülse 3 ver­ größert werden soll, kann der Zweck der Ausbildung einer dünnen Schicht magnetischen Toners 1a dadurch erreicht wer­ den, daß die Flußdichte des von den Magnetpolplatten 5a und 5b erzeugten Magnetfeldes erhöht wird.

Der Abstandshalter 5d besteht aus paramagnetischem Metall wie etwa Messing, Kunststoff (etwa Mylar), Keramik, Glas etc.

Zur Vermeidung des Auftretens elektrischer Entladungen zwi­ schen der Rakelanordnung 5 und der Entwicklungshülse 3, wenn Ketten aus magnetischem Toner 1a, die von dem von den Magnetpolplatten 5a und 5b erzeugten Magnetfeld verursacht werden, freigelassen werden, befinden sich die Rakelanord­ nung 5 und die Entwicklungshülsen 3 auf demselben Poten­ tial.

Fig. 4 ist eine Graphik, die die Veränderung der Dicke der Tonerschicht auf der zylindrischen Entwicklungshülse 3 an der Entwicklungsposition in Abhängigkeit von der Änderung der Größe des Rakelspalts wiedergibt. Fig. 4 zeigt diese Abhängikeit fur drei verschiedene Werte der Oberflächen­ rauheit als Parameter, nämlich 3 µm, 5 µm und 8 µm. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfin­ dung, die Schicht aus magnetischem Toner auf der Hülse aufgrund des Leckflusses ausgebildet wird, den die Mag­ netpolplatten erzeugen. Daher ist der Einfluß der Änderung des Rakelspalts auf die Dicke der Tonerschicht in den vor­ genannten drei Fällen der Oberflächenrauheit nicht signi­ fikant.

Der Dauermagnet 5c ist nicht unbedingt erforderlich, damit die Magnetpolplatten entgegengesetzte magnetische Polaritä­ ten ausbilden. Gemäß Darstellung in Fig. 3 kann ein ferro­ magnetisches Teil 15 (die Rakelanordnung) so geformt sein, daß zwei gegenüberliegende Abschnitte 15a und 15b entste­ hen. Eine Spule 6 ist um das ferromagnetische Teil 15 ge­ wickelt. Die Spule ist mit einer Antriebsschaltung 7 ver­ bunden, um durch sie erregt zu werden. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist ein nichtmagnetischer Abstands­ halter 15d zwischen die gegenüberliegenden Abschnitte 15a und 15b gesetzt.

Wenn die Spule 6 durch die Antriebsschaltung 7 erregt wird, wird innerhalb des ferromagnetischen Teiles 15 ein Magnet­ pfad ausgebildet, und die gegenüberliegenden Abschnitte 15a und 15b werden magnetisiert, so daß sie entgegengesetzte magnetische Polaritäten darstellen. Auf diese Weise wird ein Magnetfeld zwischen den gegenüberliegenden Abschnitten aufgrund eines Leckflusses erzeugt. Die Oberflächenrauheit der zylindrischen Entwicklungshülse ist nicht auf die vor­ genannten Werte beschränkt.

Wie voranstehend beschrieben, wird gemäß der Erfindung die Schicht aus magnetischem Toner auf der zylindrischen Ent­ wicklungshülse aufgrund des Leckflusses der magnetischen Pole ausgebildet. Daher wird die Dicke der Tonerschicht nicht vom dem Rakelspalt und auch nicht von der Oberflä­ chenrauheit der Rakelanordnung beieinflußt. Die Schicht­ dicke des magnetischen Toners auf der zylindrischen Ent­ wicklungshülse bleibt im wesentlichen unverändert, auch wenn die Größe des Rakelspalts verändert wird. Daher kann die Position der Rakelanordnung einfach eingestellt werden.

Selbst wenn der Abstand zwischen der Rakelanordnung und der Oberfläche der zylindrischen Entwicklungshülse vergleichs­ weise groß ist, kann eine sehr dünne und gleichförmige Schicht aus magnetischem Toner ausgebildet werden. Der mag­ netische Toner bildet daher im Bereich der Öffnung, durch die er transportiert wird, niemals Klumpen, und die Öffnung kann sich nicht mit Fremdkörpern zusetzen. Auf diese Weise kann zuverlässig immer ein sauberes Drucken ausgeführt wer­ den. Schließlich besitzt die Vorrichtung einen einfachen Aufbau und kann mit geringen Kosten hergestellt werden.

Claims (2)

1. Entwicklungsvorrichtung zur Verwendung in einem elektrofotografischen Drucker umfassend
eine nichtmagnetische zylindrische Entwicklungshülse (3) zum Tragen magnetischen Toners (1a) auf ihre Oberfläche und Transportieren desselben bei Rotation der Entwicklungs­ hülse,
eine Tonerzufuhreinrichtung zur Lieferung des magne­ tischen Toners auf die Entwicklungshülse,
eine innerhalb der Entwicklungshülse angeordnete ortsfeste Magnetfelderzeugungseinrichtung (4), und
eine Rakelanordnung (5), die zur Regulierung der Schichtdicke des magnetischen Toners der Oberfläche der Entwicklungshülse gegenüberliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rakel­ anordnung (5) ein Paar magnetischer Polplatten (5a, 5b) enthält, deren freie Enden einen vorgegebenen Abstand von­ einander entfernt liegen und so magnetisiert sind, daß sie entgegengesetzte Magnetpole bilden, und daß die ortsfeste Magnetfelderzeugungseinrichtung (4) in einem den Magnetpol­ platten (5a, 5b) zugewandten Abschnitt einen Einschnitt (4a) aufweist, so daß der von der ortsfesten Magnetfelder­ zeugungseinrichtung erzeugte magnetische Fluß praktisch nicht auf die Magnetpolplatten einwirkt.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauheit der Entwicklungshülse (3) nicht größer als 8 µm ist.