Gebiet der Erfindung und verwandtes Fachgebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches
Einkomponenten-Entwicklungsgerät zum Entwickeln einer an
einem bewegbaren bildtragenden Bauteil in einem
Bilderzeugungsgerät, wie einem elektrophotographischen Kopiergerät,
einem elektrophotographischen Laserstrahldrucker, einem LED-
Drucker, einem LCS-Drucker und einem elektrostatischen
Vielnadeldrucker, ausgebildetenelektrostatischen latenten Abbildung.
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Es ist eine Art eines Entwicklungsgeräts bekannt, bei welchem
eine Schicht eines Entwicklers an dem den Entwickler
tragenden Bauteil in einer Dicke ausgebildet wird, die geringer als
ein minimaler Abstand zwischen dem den Entwickler tragenden
Bauteil und dem bildtragenden Bauteil ist, und der Entwickler
von der Schicht auf das bildtragende Bauteil überführt wird,
um die latente Abbildung an diesem zu entwickeln. Viele
solcher Entwicklungsgeräte enthalten jeweils ein stationäres,
ein Magnetfeld erzeugendes Element (Magnet) und ein einen
Entwickler tragendes Bauteil aus unmagnetischem Material, das
um den Außenumfang des das Magnetfeld erzeugenden Elements
herum gedreht wird. Das den Entwickler tragende Bauteil liegt
dem bildtragenden Bauteil gegenüber. Der Entwickler wird auf
die den Entwickler tragende Fläche aufgebracht und an dieser
in eine Entwicklungszone transportiert, in der er dem
bildtragenden Bauteil gegenüberliegt, um die latente Abbildung zu
entwickeln.
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In dem Gerät der oben beschriebenen Art sind in den folgenden
Punkten Verbesserungen erwünscht:
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(1) Schleppenbildung in der sichtbar gemachten Abbildung:
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1A und 1B ist eine
vergrößerte Darstellung eines gut sichtbar gemachten (entwickelten)
Bildes in Figur 1A durch eine Bezugszahl 100 bezeichnet. Die
Figur 1B zeigt eine vergrößerte Darstellung einer Abbildung,
die Ausläufer hat, bei welcher Entwicklerpartikel (Toner) in
Form von Schleppen 101A in einer Linie oder Punkten, die sich
in der zur Bewegungsrichtung d des bildtragenden Bauteils (des
zu entwickelnden Bauteils) entgegengesetzten Richtung
erstrekken, aufgebracht sind.
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(2) Verstreute Flecken:
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Wie in Figur 1B gezeigt ist, werden die Entwicklerpartikel in
feinen Flecken 101B rund um das sichtbar gemachte Bild 101
verstreut.
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Diese verschlechtern die Qualität der Abbildung, sie treten
jedoch mehr oder weniger bei den herkömmlichen
Entwicklungsgeräten der oben beschriebenen Art in Erscheinung oder neigen
dazu aufzutreten. Insbesondere wenn ein sog. magnetischer
Einkomponentenentwickler als der Entwickler verwendet wird,
werden die obigen Probleme offensichtlicher.
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Es wird auf EP-A-0003134 hingewiesen, die ein
Magnetbürsten-Entwicklungsgerät offenbart, das einen magnetischen Toner in
übereinstimmung mit dem gattungsbildenden Teil des
Patentanspruchs 1 verwendet, und auf US-H-959 003, die sich auf ein
Gerät zum Entwickeln einer latenten Abbildung unter
Verwendung einer Entwicklermischung bezieht.
Abriß der Erfindung
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Demzufolge ist es ein prinzipielles Ziel dieser Erfindung,
ein Entwicklungsgerät zu schaffen, bei welchem die auf die
Schleppen und verstreuten Flecken zurückzuführende
Bildverschlechterung verhindert wird.
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Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein
Entwicklungsgerät zur Verfügung zu stellen, das die latente Abbildung getreu
entwickeln kann, um eine entwickelte scharfe und
hochqualitative Abbildung zu erzeugen.
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Um die Übertragung der Entwicklerpartikel von dem den
Entwickler tragenden Bauteil auf das bildtragende Bauteil zu fördern,
wird im allgemeinen ein Magnetfeld in der Entwicklungszone
gebildet, das wirksam ist, die Magnetbürste des Entwicklers von
der den Entwickler tragenden Fläche aufzurichten, so daß die
Entwicklerpartikel ohne Schwierigkeiten vom den Entwickler
tragenden Bauteil gelöst werden können. Der Erfinder war der
Ansicht, daß das Begünstigen der Ablösung dar
Entwicklerpartikel von dem den Entwickler tragenden Bauteil die Ursache der
Schleppen und der verstreuten Flecken war. Als Ergebnis von
verschiedenen Untersuchungen wurde gefunden, daß die meisten
der Entwicklerpartikel, die düe Schleppen und die verstreuten
Flecken bilden, diejenigen sind, die von dem den Entwickler
tragenden Bauteil zum bildtragenden Bauteil im letzten
Abschnitt des Entwicklungsprozesses übertragen werden. Aufgrund
dieser Erkenntnis wird die magnetische Begrenzungskraft in
der Richtung senkrecht zur Fläche des den Entwickler
tragenden Bauteils bei der vorliegenden Erfindung an der
stromabwärtigen Seite der Position, an der das bildtragende Bauteil und
das den Entwickler tragende Bautei l einander am nächsten sind,
größer als an der engsten Stelle gemacht, wodurch ein solches
Ablösen der Partikel von dem den Entwickler tragenden Bauteil,
was die Schleppen und verstreuten Flecken hervorruft,
eingeschränkt wird. Zusätzlich werden die Entwicklerpartikel, wenn
sie einmal am bildtragenden Bauteil als die Schleppen und die
verstreuten Flecken abgelagert sind, leichter zum den
Entwickler tragenden Bauteil zurückgeführt.
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An dieser Stelle ist die Vertei lungsform der senkrechten
magnetischen Begrenzungskraft um den Umfang des den Entwickler
tragenden Bauteils herum nicht analog zu der Verteilungsform der
senkrechten magnetischen Flußdichte um diese herum.
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Diese Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden bei einer Würdigung der folgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung in Verbindung
mit den beigefügten Zeicnnungen augenscheinlicher.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Figur 1A zeigt eine gute Abbildung in einem vergrößerten
Maßstab.
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Figur 1B zeigt eine mangelhafte Abbildung im vergrößerten
Maßstab.
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Figur 2 ist eine Schnittdarstellung eines Entwicklungsgeräts,
bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist.
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Figur 3 zeigt eine Dichteverteilung einer senkrechten
Komponente des magnetischen Flusses.
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Figur 4 zeigt eine Dichteverteilung des senkrechten
Magnetflusses in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
und eine Verteilung der senkrechten magnetischen
Begrenzungskraft in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dieser
Erfindung.
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Figur 5 zeigt eine Dichteverteilung der senkrechten Komponente
des Magnetflusses und eine Verteilung der senkrechten
magnetischen Begrenzungskraft in einer anderen Ausführungsform
dieser Erfindung.
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Figur 6 zeigt eine Dichteverteilung einer senkrechten
Kompon ente des Magnetflusses und eine Verteilung einer senkrechten
Komponente der magnetischen Begrenzungskraft in einer
weiteren Ausführungsform dieser Erfindung.
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Figur 7 zeigt eine Dichteverteilung der senkrechten
Komponente des Magnetflusses und eine Verteilung einer senkrechten
magnetischen Begrenzungskraft in einem herkömmlichen Gerät.
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Figur 8 zeigt die Dichteverteitung der senkrechten
Komponente des Magnetflusses.
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Figur 9A und 9B veranschaulichen ein Beispiel für das
Meßverfahren der senkrechten magnetischen Begrenzungskraft
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf Figur 2 ist ein Entwicklungsgerät
gezeigt, das einen magnetischen Einkomponentenentwickler
verwendet, der keine Trägerpartikel, sondern einen magnetischen
Toner enthält. Ein bildtragendes Bauteil D, wie eine
elektrophotographische lichtempfindliche Trommel, die durch das
Entwicklungsgerät
zu entwickeln ist, ist durch ein Bezugszeichen
B bezeichnet. Das bildtragende Bauteil B ist mit einer
vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit in einer durch einen Pfeil d
angegebenen Richtung drehbar. An dem bildtragenden Bauteil B
ist durch eine (nicht dargestellte)
Latentbild-Erzeugungseinrichtung eine elektrostatische latente Abbildung ausgebildet.
Die latente Abbildung wird aufeinanderfolgend mit Toner
mittels einer Entwicklungsvorrichtung A sichtbar gemacht.
Die entwickelte Abbildung wird in einer (nicht dargestellten)
Transferstation auf ein Bildempfangsmaterial übertragen, und
die übertragene Abbildung wird an der Oberfläche des
Transfermaterials in einer (nicht dargestellten) Bildfixierstation
zu einem permanenten Bild fixiert. Das Bildempfangsmaterial
wird als eine Aufzeichnung (Kopie) ausgetragen.
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Das Entwicklungsgerät A umfaßt einen Entwicklerbehälter 1 und
eine Entwicklungswalze (einen Zylinder), die als das den
Entwickler tragende Bauteil arbeitet. Die Entwicklungswalze 2
ist an der Frontseite des Entwicklerbehälters 1 drehbar und
horizontal gelagert, und eine im wesentlichen linke Hälfte
ihres Außenumfangs ist außenseitig des Behälters freigelegt,
während die rechte Hälfte von dieser sich im wesentlichen im
Behälter 1 befindet. Die Entwicklungswalze 2 ist aus eInem
unmagnetischen Material, wie Aluminium und rostfreier Stahl
(SUS), gefertigt und wird von einem (nicht dargestellten)
Antriebsübertragungssystem für eine Drehung um eine Achse der
Walze 2 in einer Richtung c mit einer vorbestimmten
Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die Oberfläche des bildtragenden
Bauteils B und die frei liegende Oberfläche der
Entwicklungswalze 2 liegen einander mit einem vorbestimmten kleinen
Abstand (die minimalen Abstände sind 50 - 100 um (Mikron))
gegenüber, und die einander zugewandten Teile bilden eine
Entwicklungszone a. In der Entwicklungszone a wird der Toner
von der Walze 2 dem bildtragenden Bauteil zugeführt, so daß
die latente Abbildung entwickelt wird.
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Das Entwicklungsgerät enthält ferner eine Magnetwalze 3, die
innerhalb der Entwicklungswalze 2 aufgenommen ist und als die
das Magnetfeld erzeugende Einrichtung wirkt. Die Magnetwalze
ist nicht drehbar, so daß die Entwicklungswalze 2 um die
Walze 3 umläuft. Magnete 3a, 3b, 3c und 3d sind Magnete, die
Magnetpole an vorbestimmten, dem Umfang der Walze 3
benachbarten Orten erzeugen. Der Mag net 3a ist angrenzend an die
Entwicklungszone a angeordnet und funktioniert als eine
Entwicklungselektrode. Vor allem bildet der Magnetpol 3a ein
Magnetfeld, das wirksam ist, um eine Magnetbürste des Entwicklers
an der Oberfläche der Walze 2 in der Entwicklungszone a
aufzurichten. Die Spitze der magnetischen Flußdichte des
Magnetfeldes in der Richtung senkrecht zur Umfangsfläche der
Walze 2, d.h. die Spitze der magnetischen Flußdichte, die
zum Aufrichten der Magnetbürste an der Oberfläche der Walze 2
wirksam ist, existiert in der Entwicklungszone a.
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Der Magnet 3b (Trimmpol) wirkt dahingehend, den Entwickler zu
regulieren, und ist benachbart zu einer unteren Kante einer
Entwicklerschicht-Regulierklinge 4 angeordnet, wobei die
untere Kante mit einem vorbestimmten kleinen Abstand dem
oberen Teil der Entwicklungswalze 2 gegenüberliegt. Die Klinge 4
ist bevorzugterwei se aus magneti schem Material, z . B. Eisen,
gefertigt. Dann wird ein vom Magnetpol 3b erzeugtes
Magnetfeld an der Klinge 4 konzentriert, und das konzentrierte
Magnetfeld dient dazu, eine dünne Schicht des magnetischen
Entwicklers zu bilden (US-Patent Nr. 4 387 664). Das
Entwicklerschicht - Dickenregulierorgan kann in Form einer elastischen
Klinge ausgestaltet sein, die durch Druckberührung an der
Walze 2 anliegt (US-Patent Nr. 4 458 627). Ein Magnet 3c und 3d
sind benachbart zur rechten Seite und zur unteren Seite der
Entwicklungswalze 2 jeweils angeordnet und funktionieren, um
den Entwickler zu transportieren.
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Der magnetische Einkomponentenentwickler 5 ist in dem
Behälter 1 enthalten. Der Behälter ist im Innern mit einem
Entwickler-Rührstab und einem Hilfs-Rührstab ausgestattet, die in
den durch Pfeile angegebenen Richtungen gedreht werden. Durch
die Drehung des Rührstabes 6 wird der Entwickler 5 im
Behälter 1 ausreichend durchgerührt sowie gemischt, und er wird
zum rechten halben Umfang der Entwicklungswalze 2
transportiert. Der Hilfs-Rührstab 7 dient dazu, den an der hinteren
Seite des Behälters vorhandenen Entwickler zum Rührstab 6 hin
zu bewegen.
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Die rechte Hälfte des Umfangs der Entwicklungswalze 2 ist im
wesentlichen ständig mit dem Entwickler 5 im Behälter 1 in
Berührung, so daß sie mit dem Entwickler versorgt wird, und
der benachbart zur Oberfläche der Entwicklungswalze
befindliche Entwickler wird auf die Walzenfläche 2 angezogen und an
dieser durch die von der Magnetwalze 3 erzeugten Magnetkraft
gehalten. Die festgehaltene Entwicklerschicht wird durch die
drehende Walze 2 transportiert, und ihre Dicke wird bei einem
Durchlaufen durch den Zwischenraum zwischen der Walze 2 und
der Klinge 4 in eine dünne Überzugsschicht, die eine
gleichförmige Dicke hat, reguliert. Die dünne Schicht wird durch
die fortdauernde Drehung der Walze 2 in die Entwicklungszone
a gefördert. In der Entwicklungszone wird der an der
Entwicklungswalze 2 getragene Entwickler auf das bildtragende Bauteil
in Übereinstimmung mit dem latenten Bildmuster des
bildtragenden Bauteils B durch die Bewegung der Oberfläche des
bildtragenden Bauteils B durch die Entwicklungszone a hindurch
übertragen sowie aufgebracht, und die latente Abbildung wird
aufeinanderfolgend sichtbar gemacht (entwickelt).
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Das die Entwicklungsschichtdicke regulierende Organ 4 bringt
die Entwicklungsschicht zu einer Dicke, die geringer als der
minimale Abstand zwischen der Walze 2 und dem bildtragenden
Bauteil B in der Entwicklungszone a ist. Die Walze 2 wird
von der Spannungsquelle 8 mit einer alternjerenden Spannung
in Form einer Sinuswelle, einer rechteckigen Welle oder
dreieckigen Welle od. dgl. oder mit einer solchen Wechselspannung,
die von einer Gleichspannung überlagertit, wodurch ein
wechselndes elektrisches Feld in der Entwicklungszone a gebildet
wird, gespeist. Die Wechselspannung hat eine Spitze-Spitzen
Spannung (Vpp), die vorzugsweise größer als ein absoluter
Wert eines Unterschiedes zwischen dem maximalen Potential
der latenten Abbildung und einem minimalen Potential von
dieser ist, und die Gleichspannung (das Zentrum der wechselnden
Vorspannung) liegt bevorzugterweise zwischen dem maximalen
und dem minimalen Potential. Ferner liegen die maximalen und
minimalen Pegel der Vorspannung vorzugsweise außerhalb des
Bereichs zwischen dem maximalen Potential und dem minimalen
Potential der latenten Abbildung. Durch Anwenden einer solchen
Vorspannung an der Walze 2 vibriert der Entwickler in der
Entwicklungszone a, um die latente Abbildung zu entwickeln.
Durch das vibrierende oder alternierende elektrische Feld
wiederholt der Entwickler ein Ablagern auf und Lösen von dem
bildtragenden Bauteil, jedoch verbleibt schließlich eine
Tonermenge, die dem Potential der latenten Abbildung entspricht,
am bildtragenden Bauteil (US-Patent Nr. 4 292 387).
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Bei einer regulären Entwicklung, wobei der Toner an dem
maximalen Potentialteil der latenten Abbildung abgelagert wird,
wird der Toner auf die Polarität geladen, die derjenigen der
latenten Abbildung entgegengesetzt ist, wogegen bei einer
Umkehrentwicklung, wobei der Toner am minimalen Potentialteil
der latenten Abbildung abgelagert wird, der Toner auf
dieselbe Polarität wie die Polarität des latenten
Abbildungspotentials geladen wird. Wenn ein Einkomponentenentwickler
verwendet wird, wird der Toner triboelektrisch auf die
geeignete, oben erläuterte Polarität durch die Reibung mit der
Walze 2 aufgeladen.
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Das wechselnde elektrische Feld wirkt dahingehend, das
Ablösen des Entwicklers von der Walze zu begünstigen, und deshalb
werden die oben beschriebenen Schleppen und verstreuten
Flekke relativ leicht erzeugt. Übermäßig geladene Tonerpartikel,
unzureichend geladene Tonerpartikel, die auf die zur
gewünschten Polarität entgegengesetzte Polarität geladenen
Tonerpartikel sind selbst durch das wechselnde elektrische
Feld schwierig vom bildtragenden Bauteil zu lösen, wenn sie am
Hintergrund der latenten Abbildung einmal abgelagert sind, und
deshalb neigen sie dazu, als die Schleppen und verstreuten Flecke
zu verbleiben. Die vorliegende Erfindung ist wirksam, um
diese Probleme zu lösen.
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Der für das Entwickeln nicht verbrauchte Entwickler, der an
der Fläche der Entwicklungswalze getragen wird, welche
ständig dreht, wird in den Behälter 1 zurückgeführt.
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Durch eine (nicht dargestellte) Übertragungsstation wird das
sichtbar gemachte Bild am bildtragenden Bauteil B
aufeinanderfolgend auf ein Transfermaterial überführt.
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Die Figur 3 zeigt längs des Außenumfangs der
Entwicklungswalze eine Verteilung einer Komponente der magnetischen
Flußdichte an der Walzenoberfläche in der Richtung senkrecht zur
Oberfläche der Entwicklungswalze (senkrechte Komponente der
magnetischen Flußdichte oder senkrechte magnetische Flußdichte)
in Übereinstimmung mit den ortsfesten Magnetpolen 3a, 3b, 3c
und 3d der Magnetwalze 3. Das bedeutet, daß durch die
Bezugszeichen 9a, 9b, 9c und 9d Dichteverteilungen der senkrechten
Komponente des Magnetflusses des Entwicklungspols 3a, des
Trimmpols 3b und der Transportpole 3c sowie 3d bezeichnet
sind. Durch das Bezugszeichen Q ist die Linie mit 0 Gauss
angegeben.
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Die Verteilung 9a ist die Verteilung der senkrechten
magnetischen Flußdichte, die wirksam ist, um den Entwickler an der
Walzenoberfläche in der Entwicklungszone aufzubauen, und hat
eine Spitze e in der Entwicklungszone a.
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Die Figur 4 zeigt die senkrechte Magnetflußdichte in der
Nachbarschaft der Entwicklungszone 9a und eine Verteilung F einer
magnetischen Begrenzungskraft in der senkrechten Richtung.
Mit einem Bezugszeichen Q ist eine magnetische Flußdichte 0
und eine magnetische Begrenzungskraft 0 angegeben.
Die
magnetische Begrenzungskraft ist die Kraft, um die
Entwicklerpartikel magnetisch zur Achse 2a der Walze 2 anzuziehen. Wie
aus dieser Figur verständlich wird, ist die Gestaltung der
magnetischen Begrenzungskraftverteilung längs des Umfangs der
Walze nicht analog zur Gestaltung der senkrechten
Flußdichteverteilung längs des Umfangs. Wenn die magnetische
Begrenzungskraft stromauf von der Position (Linie b), in welcher
die Walze 2 und das bildtragende Bauteil B mit Bezug zur
Umfangsbewegungsrichtung d des bildtragenden Bauteils einander
am nächsten sind, größer ist als auf der Linie b, so werden
gut entwickelte Abbildungen, die frei von den Schleppen und
den verstreuten Flecken sind, erzeugt. Es wurde bei dieser
Erfindung gefunden, daß scharfe und hochqualitative
Abbildungen ohne einen Fehler erzeugt werden können, wenn die
Gestaltung der Verteilung der magnetischen Begrenzungskraft längs des
Umfangs der Walze 2 so ist, wie durch das Bezugszeichen F in
Figur 4 gezeigt ist, d.h., wenn die magnetische
Begrenzungskraft durch den Entwicklungspol 3a an der stromabwärtigen
Seite f der Entwicklungszone a stärker als an der Spitzen
position e der magnetischen Flußdichte 9a ist. Im gezeigten
Beispiel liegt die Spitzenposition e der magnetischen Flußdichte
9a auf einer Linie b, die die Achse des bildtragenden Bauteils
B (geometrisches Zentrum der Trommel) und die Achse 2a der
Entwicklungswalze 2 verbindet. Die Figur 7 zeigt ein Deispiel
der Verteilung F' der senkrechten magnetischen
Begrenzungskraft längs des Außenumfangs der Walze in der Entwicklungszone
a in einem herkömmlichen Entwicklungsgerät des gleichen Typs.
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Wenn ein Magnetpol mit einem magnetischen
Begrenzungskraftprofil, wie es in Figur 7 gezeigt ist, verwendet wird, so hat
es sich bestätigt, daß die Tendenz zu einer Erzeugung von
Abbildungen mit Schleppen und verstreuten Flecken (Figur 1B)
vorliegt.
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Es ist somit bekräftigt worden, daß scharfe Abbildungen ohne
Schleppen und verstreute Flecken beständig erzeugt werden
wenn die senkrechte magnetische Begrenzungskraft auf einer Seite
stromab einer Spitzenposition e der senkrechten magnetischen
Flußdichte 9a mit Bezug zu einer Bewegungsrichtung des
bildtragenden Bauteils durch den Entwicklungspol 3a stärker ist als
an der Spitzenposition e. Das bedeutet, daß die Schleppen,
verstreuten Flecken und das Dünnerwerden von Linien verhindert
werden, wenn die den einzelnen Entwicklerpartikeln in der
Richtung senkrecht zur Walzenoberfläche vermittelten Kräfte dem
Obigen genügen.
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Wenn die Gestaltung der senkrechten magnetischen
Begrenzungskraftverteilung oder das Profil F dieser so ist, wie in Figur
4 gezeigt ist, dann ist die senkrechte Begrenzungskraft auf
der stromabwärtigen Seite f derjenigen Position, in der das
bildtragende Bauteil B und die Entwicklungswalze 2 einander
in der Entwicklungszone am nächsten sind, stärker und deshalb
empfangen die Entwicklerpartiket stärkere Kräfte zur
Entwicklungswalze 2 hin auf der stromabwärtigen Seite f. Als
Ergebnis werden auf der stromabwärtigen Seite f der Entwicklungszune
a die Ketten der Entwicklerpartikel durch den
Entwicklungspol 3a unmittelbar zur Seite der Entwicklungswalze 2 hin
angezogen. Deshalb werden überschüssige Entwicklerpartikel, die
zu den Schleppen, den verstreuten Flecken und dem
Dünnerwerden der Abbildung beitragen, das bildtragende Bauteil B nur
schwierig erreichen. Andererseits werden die
Entwicklerpartikel, die eine Ursache für die Schleppen, die verstreuten
Flekke und das Dünne rwerden sein können, und die am bildtragenden
Bauteil auf der stromaufwärtigen Seite der engsten Stelle in
der Entwicklungszone a abgelagert worden sind, durch die mag
netische Begrenzungskraft zurück zur Entwicklungswalze angezogen.
Es wird in Betracht gezogen, daß dies der Grund ist, weshalb
die Schleppen und verstreuten Flecke verhindert werden.
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Die vorstehende Beschreibung ist mit Bezug auf den Fall
gegeben worden, wobei sich die Spitzenposition e der senkrechten
Magnetflußdichte durch den Entwicklungspol 3a auf einer Linie
b befindet, die die Drehachse des bildtragenden Bauteils B
und die Drehachse der Walze 2 verbindet. Dasselbe gilt jedoch,
wenn die Spitzenposition e geringfügig stromauf oder stromab
von der Linie b in der Entwicklungszone a verschoben wird.
Mit anderen Worten heißt das, es können scharf entwickelte
Abbildungen ohne Schleppen, verstreute Flecken und ein
Dünnerwerden beständig erzeugt werden, wenn die senkrechte,
aufbauende magnetische Begrenzungskraft F auf der stromabwärtigen
Seite der Position, in der das bildtragende Bauteil und die
Entwicklungswalze einander am nächsten sind, d.h. stromabwärts
der Linie b, die die Achsen des bildtragenden Bauteils B und
der Entwicklungswalze 2 verbindet, stärker ist. Eine weiter
verbesserte Ausführungsform wird beschrieben werden.
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Gemäß der Fig. 5 ist die senkrechte magnetische
Begrenzungskraft F stromauf und stromab von der Linie b, auf welcher das
bildtragende Bauteil und die Walze mit Bezug zur
Bewegungsrichtung des bildtragenden Bauteils am nächsten sind, stärker
als an der Linie b.
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Wenn die magnetische Begrenzungskraftverteilung in der
Nachbarschaft der Entwicklungszone a so ist, wie in Figur 5 durch
ein Bezugszeichen F dargestellt ist, ist die magnetische
Begrenzungskraft in der Nähe der Position, bei welcher die
Entwicklungswirkung beginnt, stark, und deshalb wird die Bewegung
des Einkomponentenentwicklers an der Entwicklungswalze 2
zum bildtragenden Bauteil B hin durch die magnetische
Begrenzungskraft eingeschränkt, so daß verhindert wird, daß
eine Menge des Entwicklers, die größer als notwendig ist,
am bildtragenden Bauteil B abgelagert wird. Das heißt mit
anderen Worten, daß die Wirkung hervorgebracht wird, die
Bewegung des Entwicklers zum bildtragenden Bauteil B mehr als
notwendig, welche eine Ürsache der Schleppen und verstreuten
Flecke sein kann, zu beschränken.
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In der Nachbarschaft der Position, wo die Entwicklungswirkung
endet, ist die magnetische Begrenzungskraft stark, und deshalb
wird der mehr als notwendig am bildtragenden Bauteil B
abgelagerte Entwickler zur Entwicklungsfläche 2 zurückgezogen.
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Als Ergebnis können scharfe und hochqualitative Abbildungen,
die zu den latenten Abbildungen und deshalb zur Vorlage
getreu sind, ohne Schleppen und verstreute Flecke erzeugt
werden.
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Wenn dagegen die magnetische Begrenzungskraft in der Nähe des
zentralen Teils der Entwicklungszone a (Linie b) zu stark ist,
ist das Zurückhalten gegenüber dem Entwickler so stark, daß
die Bildschwärzung in zu großem Maß vermindert wird. Deshalb
ist es nahe dem Zentrum der Entwicklung s zone vorzuziehen, daß
die magnetische Begrenzungskraft schwächer als im Bereich
des Beginns des Entwickelns und als im Bereich des Endens
des Entwickelns ist.
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Die besten Ergebnisse wurden erhalten, wenn die
Verteilungsgestaltung F der Magnetfluß-Begrenzungskraft im wesentlichen
zu einer Linie b symmetrisch ist, wo das bildtragende Bauteil
B und die Entwicklungswalze 2 einander am nächsten sind.
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Selbst wenn jedoch die senkrechte magnetische
Begrenzungskraftverteilung zur Linie b nicht symmetrisch ist, wie in Figur 6
gezeigt ist, werden die Schleppen und verstreuten Flecke an
einem Auftreten gehindert, wenn die magnetische
Begrenzungskraft auf der stromaufwärtigen sowie der stromabwärtigen
Seite der Linie b größer als auf der Linie b ist.
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In den Figuren 5 und 6 befindet sich die Spitze e der
senkrechten magnetischen Flußdichte 9a auf der Linie b, jedoch ist
das nicht beschränkend, und sie kann geringfügig stromauf
oder stromab von der Linie b weg verschoben werden, wenn
die Spitze e in der Entwicklungszone a liegt. In jedem Fall
ist die magnetische Begrenzungskraft auf der mit Bezug zur
Bewegungsrichtung des bildtragenden Bauteils
stromaufwärtigen sowie stromabwärtigen Seite der Spitzenposition e
stärker als in der Spitzenposition e der magnetischen
Flußdichte.
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In den Figuren 4, 5 und 6 ist der Ort einer Spitze g der
magnetischen Begrenzungskraft auf der stromabwärtigen Seite
von der Linie b vorzugsweise einem abschließenden Ende a&sub2;
in der Entwicklungszone benachbart. Insbesondere befindet
sich die Spitzenposition g in dem Bereich zwischen einem
vom abschließenden Ende a&sub2; in stromaufwärtiger und
stromabwärtiger Richtung um jeweils l&sub2; x (1/3) entfernten Punkt,
wobei l&sub2; ein Abstand von der Linie b zum Ende a&sub2; ist. In den
Figuren 5 und 6 ist die Position der Spitze h der
magnetischen Begrenzungskraft auf der stromaufwärtigen Seite von
der Linie b vorzugsweise der Stelle a&sub1; des
Entwicklungsbegin n s benachbart. Insbesondere liegt die Spitze h
vorzugsweise in dem Bereich zwischen einem stromaufwärts und
stromabwärts um eine Strecke l&sub1; x (1/3) jeweils mit Bezug auf die
Bewegungsrichtung des bildtragenden Bauteils vom Ausgangsende
a&sub1; entfernten Punkt, wobei l&sub1; ein Abstand zwischen der Linie
b und dem Ausgangspunkt a&sub1; ist.
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Um das magnetische Feld auszubilden, das eine Spitze g der
magnetischen Begrenzungskraft stromabwärts einer Spitze e
der senkrechten magnetischen Flußdichte mit Bezug auf die
Bewegungsrichtung des bildtragenden Bauteils hat, wie in den
Figuren 4, 5 und 6 gezeigt ist, ist es erwünscht, daß die
senkrechte magnetische Flußdichteverteilung W2 = β&sub2;/α&sub2; ≥ 0,5
erfüllt. Um ein Magnetfeld zu erzeugen, das eine Spitze h der
magnetischen Begrenzungskraft stromauf vor der Spitze e der
senkrechten magnetischen Flußdichte hat, wie in den Figuren
5 und 6 gezeigt ist, ist es erwünscht, daß die senkrechte
magnetische Flußdichteverteilung W1 = β/α&sub1; ≥ 0,5 erfüllt.
Ferner sind bevorzugterweise W1 und W2 nicht kleiner als
0,65.
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Hier sind α&sub1;, α&sub2;, β&sub1; und β&sub2; Winkel bei Betrachtung des
Drehzentrums der Walze.
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Wie in Figur 8 gezeigt ist, sind α&sub1;, α&sub2;, β&sub1; und β&sub2; Jeweils
die Winkel zwischen Punkten i und e, zwischen Punkten e und
j, zwischen Punkten k und e sowie zwischen Punkten e und l.
Der Punkt i ist der mit Bezug zur Bewegungsrichtung des
bildtragenden Bauteils stromauf vom Punkt e gelegene Punkt, an
welchem die Senkrechte Magnetflußdichte 9a gleich 0 ist;
der Punkt j ist ein Stromab vom Punkt e gelegener Punkt, wo
die Senkrechte Magnetflußdichte 9a gleich 0 ist; und die
Punkte k Sowie l sind Punkte, an denen die Senkrechte
Magnetflußdichte 9a die Hälfte von derjenigen am Punkt e ist.
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Bei den vorhergehenden Ausführungsformen dreht die Walze 2,
um dieselbe Umlaufbewegung wie das bildtragende Bauteil B
in der Entwicklungszone a zu besitzen. Jedoch kann sie in
der entgegengesettsten Richtung gedreht werden. Das Verhältnis
der Geschwindigkeiten der Walze 2 und des bildtragenden
Bauteils B kann in geeigneter Weise festgesetzt werden, um eine
gewünschte Schwärzung der entwickelten Abbildung zu erzeugen.
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Die Magnetfluß-Dichteverteilung und die Verteilung der
magnetischen Begrenzungskraft, die oben beschrieben wurden, können
durch einen oder mehreren von verbindenden mehreren Magneten
in geeigneter Ausrichtung, durch Magnetisieren eines
magnetischen Bauteils in Gestalt einer Walze in einem geeigneten
Schema, durch teilweises Einschneiden des auf die obige
Weise erzeugten Magnets und Ausbilden von einer oder mehreren
Kehlen in diesem geschaffen werden. In jedem Fall ist das
Profil der magnetischen Begrenzungskraftverteilung vom
Profil der magnetischen Flußdichteverteilung abhängig.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren 9a und 9b wird die
Beschreibung bezüglich des Meßverfahrens der magnetischen
Beenzungskraft gegeben. Eine kieine Sphärische Kugel 10 aus
magnetischem Material wird benachbart zur Entwicklungswalze
2 angeordnet Die Kugel 10 ist an einer dünnen Stange aus
unmagnetischem Material befestigt. Die Stange 11 erstreckt
sich längs einer vertikalen Linie, die durch eine Achse der
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Entwicklungswalze verläuft, wie in Figur 9b gezeigt ist. Das
andere Ende der Stange 11 ist mit einem Dehnungsmeßstreifen
12 verbunden und an diesem befestigt. Die magnetische Kugel
10 wird so justiert, daß sie lediglich für eine Komponente
in der zur Oberfläche der Walze senkrechten Richtung der
magnetischen Begrenzungskraft empfindlich ist, die durch das
magnetische Feld erzeugt wird, welches durch die
Magnetfeld-Erzeugungseinrichtung 3 in der Entwicklungswalze gebildet wird.
In der Entwicklungswalze 2 sind die oben beschriebenen
ortsfeste Magnete 3a, 3b, 3c und 3d für eine relative koaxiale
Drehung gehalten. Die Verteilung der magnetischen
Begrenzungskraft längs des Außenumfangs der Walze wird gemessen, während
der Magnet koaxial mit der Walze 2 gedreht wird. Der Ausgang
des Dehnungsmeßstreifens 12 ist über eine Brücke 13 mit einem
Verstärker verbunden. Der Verstärker 14 ist an ein
Aufzeichnungsgerät 15 angeschlossen, so daß die Verteilung längs des
Umfangs in Übereinstimmung mit dem Ausgang aufgezeichnet
werden kann, der für die senkrechte magnetische Begrenzungskraft
kennzeichnend ist.
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Bei der tatsächlichen Messung bestand die magnetische Kugel
10 aus Ferrit und hatte einen Durchmesser von annähernd 1 mm,
während die Stange 11 aus einem rostfreien Stahl-Rundstab mit
einem Durchmesser von 1 mm (unmagnetisch) gefertigt war.
Der Abstand zwischen der magnetischen Kugel 10 und der Walze
2 wurde mit annähernd 0,5 mm festgesetzt. Der
Dehnungsmeßstreifen 12 war vom Typ 120 T-5B, lieferbar von KYOWA DENGYO
KABUSHlKI KAISHA, Japan; der Verstärker 14 war vom Typ
DPM-305A, lieferbar von derselben Firma; das
Aufzeichnungsgerät war ein XY-PLOTTER FP5301R, lieferbar von GRAPHTEC, Inc.
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Die Gestaltungen oder Profile F und F' der Verteilung der
magnetischen Begrenzungskraft (in der senkrechten Richtung)
benachbart zum Entwicklungspol werden durch das oben
beschriebene Meßverfahren erhalten.
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Es wäre am besten, wenn die magnetische Kugel 10 ein
tatsächlich bei der Entwicklung verwendetes Tonerpartikel ist, jedoch
haben die echten Tonerpartikel Durchmesser von etwa 10 Mikron
was zu klein ist, und die vom Toner empfangene Kraft ist so
gering, daß ein ausreichend empfindlicher Dehnungsmeßstreifen
12 derzeit nicht verfügbar ist.
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Bei diesem Meßverfahren ändert sich der Ausgang mit der
Anderung des Abstandes zwischen der magnetischen Kugel 10 und der
Entwicklungswalze 2. Jedoch ist das Verteilungsprofil im
wesentlichen ein analoges, selbst wenn der Abstand um 0 - 2 mm
verändert wird. Bei diesem Abstandsbereich bedeutet der
Abstand 0 mm, daß die Entwicklungswalze entfernt ist, um den
Magnet zu exponieren, und dann wird die Messung ausgeführt.
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Deshalb ist in der Entwicklungszone a bei der tatsächlichen
Entwicklungsvorrichtung der Abstand zwischen dem
bildtragenden Bauteil B und der Entwicklungswalze 2 annähernd 50 Mikron
- 1 mm, und die unter diesen Bedingungen gemessene
magnetische Flußdichteverteilung ist eine analoge Verteilung der
auf den Toner zum Zeitpunkt der tatsächlichen
Entwicklungshandlung aufgebrachten Kraft. Wenn die magnetische Kugel 10
eine Ferritkugel mit einem Durchmesser von etwa 1 mm ist und
der Abstand zwischen der Ferritkugel 10 sowie der
Entwicklungswalze 2 bei der Messung der magnetischen Begrenzungskraft
0,5 mm beträgt, so ist vor allem die von der Ferritkugel
empfangene Kraft nicht exakt dieselbe wie die Kraft, die von
einem Tonerpartikel empfangen wird, jedoch zeigt sie eine
analoge Umfangsverteilung in der magnetischen Begrenzungskraft,
die vom Tonerpartikel empfangen wird.
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Wie im Vorstehenden beschrieben wurde, werden gemäß dieser
Erfindung die Schleppen und verstreuten Flecken an ihrem
Entstehen gehindert. Darüber hinaus werden andere
Verschlechterungen der Abbildung, wie eine Verminderung einer
Bildschwärzung einer feinen Linie, die sich in einer zur
Bewegungsrichtung des bildtragenden Bauteils senkrechten Richtung
erstreckt,
ein Dünnerwerden einer feinen Linie und eine
Erhöhung einer Bildschwärzung an einem nachlaufenden Randteil der
gediegenen schwarzen Abbildung verhindert.
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Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die hier
offenbarten Konstruktionen beschrieben worden ist, so ist sie auf
die dargelegten Einzelheiten nicht begrenzt, und es ist ins
Auge gefaßt, daß diese Erfindung solche Abwandlungen oder
Anderungen, die in den Rahmen der folgenden Patentansprüche
fallen, abdeckt.