DE3305697C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausbilden einer Schicht nichtmagnetischer Entwicklerteilchen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Bilden einer dünnen Schicht aus nichtmagnetischem Einkomponenten-Entwickler auf der Oberfläche eines Entwicklerträgers in einer Trockenentwicklungsvorrichtung angegeben, in welcher der nichtmagnetische Einkomponentenentwickler eingesetzt wird. Im einzelnen wird eine Vorrichtung angegeben, in der der nichtmagnetische Entwickler der Oberfläche des Entwicklerträgers zugeführt wird, eine magnetische Rakel mit einem Abstand zur Oberfläche des Entwicklerträgers angeordnet wird, an der von der magnetischen Rakel abgewandten Seite des Entwicklerträgers und bezüglich der Bewegungsrichtung des Entwicklerträgers stromauf der magnetischen Rakel ein Magnet angeordnet wird und zwischen dem Magneten und der magnetischen Rakel eine Magnetbürste aus magnetischen Teilchen geformt wird, wodurch auf der Oberfläche des Entwicklerträgers eine dünne Schicht aus dem Einkomponenten-Trockenentwickler gebildet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausbilden einer Schicht nichtmagnetischer Entwicklerteilchen auf der Oberfläche eines sich bewegenden Entwicklerträgers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 4.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE-OS 31 ÖO 980 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung besteht der Ent* icklerträger aus einer sich drehenden elastischen Walze mit einem pelzartigen Belag, der die Oberfläche einer ein zu entwickelndes Ladungsbild tragenden fotoleitfähigen Trommel berührt. Dem pelzartigen Belag der Walze werden über zwei sich drehende Bürstenwalzen, von denen eine mit einem Vorratsbehälter in Verbindung steht, nichtmagnetischc Tonerteilchen zugeführt. Die Dicke der in dem pelzartigcn Belag ausgebildeten Entwicklerteilchenschicht wird über die Drehzahl der drei Walzen sowie mittels eines mit einer der Bürstenwalze in Berührung stehenden Abstreifers auf einen geeigneten Wert eingestellt.

Die^e bekannte Entwicklungsvorrichtung ist gegenüber einer solchen, die mit magnetischen Entwicklerteilchen arbeitet, vor allem dann von Vorteil, wenn farbige Bilder zu reproduzieren sind, da das gewöhnlich schwarze Magnetmaterial die Farbwiedergabeeigenschaflcn des Entwicklers stark beeinträchtigen würde. Der pelzartige Belag läßt jedoch keine gleichförmige dicke Emwicklerschicht erzielen, so daß keine gleichmäßig stabile Entwicklung erreicht werden kann. Darüber hinaus ist die Haltbarkeit des pelzartigen Belags infolge von unvermeidbarem Haarausfall nicht sehr groß, wodurch der Entwicklerträger relativ häufig ausgetauscht werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4 derart weiterzubilden, daß bei erhöhter Lebensdauer eine gleichförmig dicke Entwicklcrschicht auf dem Entwicklerträger erzielbar ist.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen und bezüglich der Vorrichtung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die zusammen mit den nichtmagnetischen Enlwicklerteilchen auf die Oberfläche des sich bewegenden Entwicklerträgers aufgebrachten magnetischen Teilchen bilden im Bereich eines stationären Magnetfeldes, das in dem von einer vom Entwicklerträger beabstandetcn Rakel gebildeten Spalt erzeugt wird, eine Magnetbürste, die einerseits verhindert, daß magnetische Teilchen zur Entwicklung beitragen, während andererseits die uic fvJaguciuüiMC pa^bici cnu'cii iiiciiünagiiciiMjiicii Eiiiwicklerteilchen sowohl von der Magnetbürste als auch durch ständige Umwälzung stromauf der Rakel reibungselektrisch derart aufgeladen werden, daß sie infolge ihrer gegenseitigen Abstoßungskraft eine dünne Schicht bilden, deren Dicke äußerst konstant ist. Da der Entwicklerträger weder durch den Bildträger noch

durch die Rakel berührt wird, unterliegt er praktisch keinem Verschleiß und kann z. B. als metallischer Hohlzylinder ausgebildet sein, so daß die Entwicklungsvorrichtung eine hohe Lebensdauer hat

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann beispielsweise gemäß Anspruch 5 die Reibungsaufladung der Entwicklerteilchen dadurch weiter erhöht werden, daß der Entwicklerträger mit einer rauhen Oberfläche versehen wird. Die Rakel kann aus magnetisierbarcm Material bestehen oder gemäß Anspruch 6 als Magnet ausgebildet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

Die Entwicklungsvorrichtung weist gemäß der Figur einen Entwicklerträger 2, der nichtmagnetischen Entwickler 8 mitführt, einen Entwicklervorratsbehälter 3 zum Zuführen des nichtmagnetischen Entwicklers zu der Oberfläche des Entwicklerträgers, ein.; in Abstand zu der Oberfläche des Entwicklerträgers angeordnete magnetische Rakel 5, einen an der der magnetischen Rakel abgewandten Seite des Entwicklerträgers und stromauf der magnetischen Rakel in bezug auf die Bewegungsrichtung des Entwicklerträgers angeordneten Magneten 6 und eine zwischen dem Magneten und der magnetischen Rakel gebildete Magnetbürste aus magnetischen Teilchen 4 auf.

Wenn aus dem Entwicklervorratsbehälter der nichtmagnetische Entwickler 8 zugeführt wird, werden durch den Umlauf des zylindrischen Entwicklerträgers die magnetischen Teilchen 4 und der nichtmagnetische Entwickler aufgerührt und vermischt, sowie infolge der Sperrwirkung der magnetischen Rakel 5 weiter umgewälzt und in Umlauf versetzt. Auf diese Weise erfolgt eine Reibungsladung des nichtmagnetischen Entwicklers durch seine Vermischung mit den magnetischen Teilchen. Aus einem an der magnetischen Rakel entstehenden Magnetbürstenbereich heraus wird der durch die Reibung geladene nichtmagnetische Entwickler durch die Abstoßungskraft gleichförmig dünn auf die Oberfläche des zylindrischen Entwicklerträgers aufgebracht.

Wenn sich im Normalzustand der nichtmagnetische Entwickler in dem Magnetbürstenbereich befindet, hat das Verhältnis des nichtmagnetischen Entwicklers zu den magnetischen Teilchen in dem Magnetbürstenbereich im wesentlichen einen konstanten Wert; auch wenn zum Entwickeln in der bekannten Weise der aufgebrachte nichtmagneiische Entwickler herangezogen und verbraucht wird, wird dem Magnetbürstenbereich automatisch nichtmagnetischer Entwickler zugeführt, so daß immer eine vorbestimmte Beschichtungsmenge cr/.ielbar ist.

Gemäß der Figur ist ein Bildträger in Form eines zylindrischen elektrofotografischen fotoleitfähigen Materials 1 in der Richtung eines Pfeils a bewegbar. Der in Abstand zu dem fotoleitfähigen Material 1 angeordnete zylindrische Entwicklerträger 2, wird in der Richtung eines Pfeils b drehend bewegt. Der Entwicklervorratsbehälter 3 dient zum Aufbringen des teilchenförmigen Entwicklers auf den Entwicklerträger. Stromab des tntwicklervorratsbehälters in bezug auf die Drehrichtung des zylindrischen Entwicklerträgers 2 ist ein Magnetteilchen-Vorratsbehälter 4 angebracht. An der Eintrittsseite zum Entwicklerbehälter ist ein Abschlußteil so ausgebildet, daß es den unteren Bereich des zylindrischen Rnlwicklerirägers umgibt und ein Austreten des Entwicklers verhindert. An der stromab gelegenen Öffnung des Entwicklervorratsbehältcrs 3 ist die aus einem magnetischen Material bestehende Rakel 5 angeordnet. Innerhalb des Entwicklerträgers ist an dessen von der magnetischen Rakel abliegenden Seite der Magnet 6 angebracht. Dieser Magnet ist in bezug auf die Bewegungsrichtung des zylindrischen Entwicklerträgers 2 stromauf der gegenüberliegenden magnetischen Rakel 5 angeordnet

Durch die magnetischen Teilchen 9 und den nichtmagnetischen Entwickler 8, der in den Entwicklervorratsbehälter 3 eingefüllt wird, wird zwischen der magnetischen Rakel und demjenigen Oberflächenbereich des zylindrischen Entwicklerträgers, dem der Magnet gegenübergesetzt ist, eine Bürste aus magnetischen Teilchen gebildet Durch den Umlauf des zylindrischen Entwicklerträgers werden die magnetischen Teilchen und der nichtmagnetische Entwickler gerührt und vermischt, während sie durch die Hemmwirkung der magnetischen Rakel stromauf derselben in Umlauf versetzt und umgewälzt werden. Auf diese Weise wird der nichtmagnetische Entwickler durch seine Vermischung mit den magnetischen Teilchen durch Reibung geladen. Der durch die Reibung geladene nichtmagnetische Entwickler wird aus dem bei der magnetischen Rakel gebildeten Bereich der Magnetbürste durch Abstoßungskraft gleichförmig dünn auf die Oberfläche des zylindrischen Entwicklerträgers aufgetragen. Falls sich im Normalzustand der nichtmagnetische Entwickler in dem Bereich der Magnetbürste befindet, hat das Mengenverhältnis des nichtmagnetischen Entwicklers zu den magnetischen Teilchen in dem Magnetbürstenbereich im wesentlichen einen konstanten Wert: Auch wenn der aufgebrachte, nichtmagnetische Entwickler infolge der Entwicklung aufgebraucht wird, wird dem Magnetbürstenbereich automatisch nichtmagnetischer Entwickler zugeführt, so daß stets ein vorbestimmtes Beschichtungsausmaß erzielbar ist.

Die Oberfläche des Entwicklerträgers 2 ist eine rauhe Oberfläche. In dem Entwicklervorratsbehälter 3 ist nichtmagnetischer Entwickler 8 enthalten, der als eine Komponente Ethylen-Vinyl-Acetat-Copolymer-Harz aufweist. Die magnetischen Teilchen werden in den Magnetteilchen-Vorratsbehälter 4 eingefüllt. Die Rakel 5 als ein magnetisches Teil oder ein Magnetteil bildet zwischen sich und dem Magneten 6 ein Magnetfeld. Längs dieses Magnetfelds entsteht eine Bürste aus den magnetischen Teilchen. Diese Bürste steuert den Durchlaß des nichtmagnetischen Entwicklers 8 aus dem Entwicklervorratsbehälter 3 und regelt den Entwickler auf eine erwünschte Schichtdicke ein. Der nichtmagnetische Entwickler wird hauptsächlich durch seine Reibung mit den magnetischen Teilchen 9 geladen und durch die elektrostatische Kraft zwischen dem Entwickler und dem zylindrischen Entwicklerträger 2 auf den letzteren aufgebracht. Mit 7 ist eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen das fotoleitfähige Material 1 und den Entwicklerträger 2 bezeichnet Diese Spannungsquelle kann eine Gleichspannungsquelle, eine Wechselspannungsquelle oder eine Quelle für eine einer Wechselspannung überlagerte Gleichspannung sein. Das Entwickeln sollte vorzugsweise entsprechend der Beschreibung in der US-PS 42 92 387 erfolgen. Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird der Zwischenraum zwischen der magnetischen Rakel 5 und dem Entwicklerträger 2 auf ein Maß in der Größenordnung von 250 μηι eingestellt. Die magnetischen Teilchen 9 werden durch das Magnetfeld zwischen der magnetischen Rakel

5 und dem Entwicklerträger 2 zurückgehalten und bilden die Magnetbürste. Wenn der Entwicklerträger 2 mit einer der Umfangsgeschwindigkeit des fotoleitfähigen Materials im wesentlichen gleichen Umfangsgeschwindigkeit in Umlauf versetzt wird, wird der nichtmagnetisehe Entwickler 8 durch die Förderwirkung des mit der rauhen Oberfläche versehenen Entwicklerträgers 2 bewegt, während der Entwickler zugleich durch die Reibung mit den magnetischen Teilchen 9 und der Oberfläche des Entwicklerträgers ausreichend geladen wird und aufgrund der elektrostatischen Kraft an den magnetischen Teilchen und dem Entwicklerträger haftet; da sich aber die magnetischen Teilchen 9 wegen des Magnetfelds nicht bewegen können, gelangt nur der an der Oberfläche des Entwicklerträgers 2 haftende nichtmagnetische Entwickler durch die Magnetbürste aus den magnetischen Teilchen hindurch, so daß durch den Umlauf des Entwicklerträgers 2 an dessen Oberfläche eine gleichförmig dünne Schicht aus dem nichtmagnetischen Entwickler 8 gebildet wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird der nichtmagnetische Entwickler 8 während des Passierens der magnetischen Teilchen 9 auf den Entwicklerträger 2 aufgebracht; daher wird eine ungleichförmige Schicht aus dem nichtmagnetischen Entwickler, die während eines vorangehenden Entwicklungszyklus durch den Bildbereich und den bildfreien Bereich einer Vorlage entsteht, wieder ausgeglichen und stets eine gleichförmige Schicht auf den Entwicklerträger aufgetragen, so daß nie ein nachfolgender Entwicklungszyklus ausgeführt wird, bei dem an dem Entwicklerträger ein Geisterbild mit dem Muster der vorherigen Vorlage zurückgeblieben ist Das Aufbringen der Entwicklerschicht kann daher ohne Beeinträchtigung durch das Muster einer vorangehenden Vorlage bewerkstelligt werden. Ferner wird der nichtmagnetische Entwickler ausreichend geladen, so daß stets ein scharfes Bild mit guter Abstimmung erzielbar ist.

Wenn allein der nichtmagnetische Entwickler entsprechend seinem Verbrauch weiter zugeführt wird und der zylindrische Entwicklerträger in Umlauf versetzt wird, wird eine sehr gleichförmige Schicht des nichtmagnetischen Entwicklers auf den zylindrischen Entwicklerträger erzielt

Ferner kann eine gleichförmige Beschichtung von Anfang an dadurch erzielt werden, daß ein Teil des nichtmagnetischen Entwicklers mit den magnetischen Teilchen im Voraus gemischt wird. Falls der nichtmagnetische Entwickler nicht im Voraus mit den magnetischen Teilchen vermischt wird, sondern zuerst nur die magnetischen Teilchen zugeführt werden und dann der nichtmagnetische Entwickler zugeführt wird, können Ungleichmäßigkeiten hinsichtlich der Dicke der Entwicklerschicht auftreten, bis der nichtmagnetische Entwickler und die magnetischen Teilchen ausreichend vermischt sind. Ferner ist es schwierig, nur die magnetischen Teilchen in dem Bereich der magnetischen Rakel zurückzuhalten, wobei ein vollständiges Zurückhalten der magnetischen Teilchen nur bei Anwesenheit des nichtmagnetischen Entwicklers möglich ist Dies ist dem Umstand zuzuschreiben, daß der an den magnetischen Teilchen haftende nichtmagnetische Entwickler die Reibung zwischen dem zylindrischen Entwicklerträger und den magnetischen Teilchen verringert.

Es wird nun ein Beispiel beschrieben, bei dem dem Oberflächenpctential der Schicht aus dem auf den Entwicklerträger 2 aufgebrachten nichtmagnetischen Entwickler Rechnung getragen ist Als Material für den Entwicklerträger 2 wurde rostfreier Stahl verwendet, während als magnetische Teilchen 9 Eisenteilchen mit einem Teilchendurchmesser verwendet wurden, der größer als der Teilchendurchmesser des nichtmagnclischen Entwicklers 8 war. Als nichtmagnetischer Entwickler 8 wurden die folgenden beiden Materialien zubereitet:

1. Ein Material, das durch Verschmelzen und Vermischen von 100 Teilen Styrol, Acryl und Maleinsäure-Harz und 7 Teilen Ruß sowie Mahlen des Gemisches gebildet wurde, und

2. ein Material, das durch Verschmelzen und Vermischen von 100 Teilen Styrol und Acryl, 7 Teilen Ruß und 2 Teilen Nigrosin und durch Mahlen des Gemisches gebildet wurde.

I. Wenn der nichtmagnetische Entwickler gemäß (1) verwendet wurde, betrug das Oberflächenpotential der auf den Entwicklerträger 2 aufgebrachten Schicht aus dem nichtmagnetischen Entwickler 8 ungefähr —30 V in bezug auf den Entwicklerträger 2.

II. Wenn der nichtmagnetische Entwickler gemäß (2) verwendet wurde, betrug das Oberflächenpotential der auf den Entwicklerträger 2 aufgebrachten Schicht aus dem nichtmagnetischen Entwickler 8 ungefähr +25 V in bezug auf den Entwicklerträger 2.

Wenn unter Verwendung eines handelsüblichen Kopiergeräts mit der nachstehend genannten Enlwicklungsvorspannung die Entwicklung ausgeführt wurde, wurde festgestellt, daß im Falle (I) eine scharfe Normal-Positiventwicklung erzielbar ist, während im FaIIe(II) eine scharfe Umkehrentwicklung erzielbar ist

Zur Verwendung der auf diese Weise gebildeten EnI-wicklerschicht für den Entwicklungsvorgang wurde mittels einer Spannungsquelle E eine Spannung mit der Frequenz 800 Hz, einem Spitzen/Spitzen-Wert von 1,8 kV und einem Mittelwert von +100 V zwischen ein fotoleitfähiges Material mit einem Dunkelbereich mit + 500V und einem Hellbereich mit —50 V in dessen elektrostatischem Ladungsbild und den zylindrischen Entwicklerträger bei einem Abstand von 300 μιτι zwischen der Oberfläche des elektrofotografischen foloempFindiichen Materials und der Oberfläche des zylindrischen Entwicklerträgers angelegt wodurch unter Verwendung des vorgenannten Kopiergeräts ein sehr scharfes Bild ohne Geisterbild und Hintcrgrundschleier erzielt wurde.

Ferner traten solange keinerlei Schwankungen der Bilddichte auf, bis der i.ächtmagnetische Entwickler nach der Herstellung von ungefähr 3000 Kopien nahezu verbraucht war, während die magnetischen Teilchen nicht verbraucht wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausbilden einer Schicht nichtmagnetischer, aus einem Vorratsbehälter zugeführter Entwicklerteilchen auf der Oberfläche eines sich bewegenden Entwicklerträgers, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetischen Entwicklerteilchen und magnetische Teilchen auf den Entwicklerträger aufgebracht werden und die magnetischen Teilchen mittels eines stationären Magnetfeldes an einem Spalt zwischen einer magnetischen, auf Abstand zum Entwicklerträger angeordneten Rakel und dem Entwicklerträger festgehalten werden, während die nichtmagnetischen Entwicklerteilchen mittels der Bewegung des Entwicklerträgers den Bereich der festgehaltenen magnetischen Teilchen unter Bildung einer dünnen Schiebt mit einer gesteuerten Schichtdicke auf dem Entwicklerträger passieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht aus den nichtmagnetischen Entwicklerteilchen unter Mitwirkung elektrostatischer Kräfte aufgrund reibungsbedingter Aufladung der Entwicklerteilchen gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetischen Entwicklerteilchen Isoliereigenschaften haben und daß die durch das Passieren der festgehaltenen magnetischen Teilchen elektrisch aufgeladenen und zu einer Schicht ausgebildeten nichtmagnetischen Entwicklerteilchen zu einem Ort gefördert werden, an dem sie einem Bildträger mit einem elektrostatischen Ladungsbild in nahem Abstand gegenüberliegen und dieses unter Einwirkung eines elektrischen Feldes entwickeln.

4. Vorrichtung zum Ausbilden einer Schicht nichtmagnetischer, aus einem Vorratsbehälter zugeführter Entwicklerteilchen auf der Oberfläche eines sich bewegenden Entwicklerträgers, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (3, 4) zum Aufbringen der nichtmagnetischen Entwicklerteilchen (8) und magnetischer Teilchen (9) auf den Entwicklerträger (2), eine in einem Abstand zum Entwicklerträger angeordnete magnetische Rakel (5) und durch einen an der der Rakel gegenüberliegenden Seite des Entwicklerträgers ortsfest angeordneten Magneten (6) zur Ausbildung eines stationären Magnetfeldes zwischen der magnetischen Rakel und dem Magneten zum Festhalten der magnetischen Teilchen beim Passieren der nichtmagnetischen Entwicklerteilchen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Entwicklerträger (2) eine rauhe Oberfläche hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Rakel als Magnet (5) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (6) in Bewegungsrichtung des Entwicklerträgers (2) stromauf ucf iTiägricuSCiicü rväiici yjj äiigcOiüiici iSL

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetischen Entwicklerteilchen (8) Isoliereigenschaften haben und daß der sich bewegende Entwicklerträger (2) die infolge des Passierens der festgehaltenen magnetischen Teilchen (4) elektrisch aufgeladenen und zu einer Schicht mit einer gesteuerten Schichtdicke ausgebildeten nichtmagnelischen Entwicklcrtcilchen (8) zu einem Ort fördert, an dem sie in nahem Abstand einem Bildträger (1) mit einem elektrostatischen Ladungsbild ausgesetzt sind und dieses unter Einwirkung eines elektrischen Feldes entwickeln.