DE69826220T2

DE69826220T2 - Einkomponententoner verwendende Entwicklungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69826220T2
Application number: DE69826220T
Authority: DE
Inventors: Masanori Ikoma-shi Yamada; Takayuki Tenri-shi Yamanaka; Toshihiko Nara-shi Takaya; Tadashi Nara-shi Iwamatsu; Atsushi Ikoma-gun Inoue; Nobuyuki Ibaraki-shi Azuma; Keiji Nishinomiya-shi Yasuda; Kazuhiro Ikoma-shi Matsuyama; Hiroshi Shiki-gun Tatsumi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-12-04
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2018-12-05
Also published as: JP3316437B2; CN1225458A; DE69826220D1; US6064463A; EP0921445A2; EP0921445B1; JPH11167278A; CN1114133C; EP0921445A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung von Toner, der ein Färbungsmittel zum Entwickeln eines auf einem Bildträgerelement erzeugten elektrostatischen latenten Bilds in ein sichtbares Bild darstellt, Genauer gesagt, eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners als Toner.
2. Beschreibung der einschlägigen Technik
Elektrofotografische Bilderzeugungsvorrichtungen, wie Kopierer, Drucker und dergleichen, verfügen über eine Entwicklungsvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, auf einem als Träger latenter Bilder dienenden fotoempfindlichen Element ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen, Entwickler, wie einen Toner, der ein Färbungsmittel ist, zuzuführen und dafür zu sorgen, dass sich der Toner selektiv abscheidet, um dadurch das latente Bild sichtbar zu machen.
Bei der oben genannten Entwicklungsvorrichtung wird ein auf dem fotoempfindlichen Element erzeugtes latentes Bild zu einem Tonerbild entwickelt, das auf ein Übertragungsmedium wie ein Blatt übertragen wird. Nach der Bildübertragung verbleibt ein Teil des Toners, der nicht auf das Blatt übertragen wurde, auf einer Fläche des fotoempfindlichen Elements. Der restliche Toner wird von der Fläche des fotoempfindlichen Elements entfernt, so dass dieses für den nächsten Bilderzeugungsvorgang vorbereitet ist. Zu diesem Zweck ist eine Reinigungseinheit zum Entfernen des Resttoners von der Fläche des fotoempfindlichen Elements nach dem Übertragungsvorgang vorhanden. Der so durch die Reinigungseinheit entfernte Toner wird von einer Tonerkammer in dieser aufgenommen.
Bilderzeugungsvorrichtungen mit einer auf die oben genannte Weise aufgebau ten Entwicklungsvorrichtung sahen sich der Forderung einer Verkleinerung gegenüber. Um dieser Forderung zu genügen, werden Räume für verschiedene Verarbeitungseinrichtungen, die um das fotoempfindlichen Element herum liegen und mit dem Bilderzeugungsprozess befasst sind, verkleinert. Die verkleinerten Räume für die Verarbeitungseinrichtungen führen zur weiteren Forderung einer Verkleinerung der jeweiligen Verarbeitungseinrichtungen selbst. In diesem Zusammenhang existiert starker Bedarf an einer kompakten Entwicklungsvorrichtung.
Genauer gesagt, ist, hinsichtlich der Entwicklungsvorrichtung, eine Entwicklungswalze vom Magnetbürstentyp vorhanden, die eine magnetische Kraft dazu verwendet, einen aus Tonerteilchen und einem magnetischen Träger zusammengesetzten Zweikomponentenentwickler einem dem fotoempfindlichen Element gegenüberstehenden Entwicklungsbereich zuzuführen, wobei jedesmal dann, wenn ein Entwicklungsvorgang abgeschlossen wird, Restentwickler in einen Entwicklungsbehälter rückgewonnen wird. Demgemäß ist eine Steuerung für stabile Entwicklungsfunktion dergestalt vorhanden, dass eine verbrauchte Tonermenge ausgeglichen werden kann, um im Entwickler die Tonerkonzentration oder den Tonerinhaltsanteil konstant zu halten.
Im Allgemeinen besteht bei einer Entwicklungsvorrichtung des oben genannten Typs, d. h. vom Magnetbürstentyp, die Tendenz einer großen Gesamtgröße, da der Entwickler einen großen Anteil von Träger enthält und ein großer Entwicklerbehälter zum Lagern des Entwicklers erforderlich ist. Zusätzlich zum Erfordernis des Kontrollierens der Tonerkonzentration ist ein Rührelement oder dergleichen dazu erforderlich, eine konstante Ladung der Tonerteilchen im Entwickler aufrecht zu erhalten. Mehrere in der Entwicklungsvorrichtung vorhandene Rührelemente bilden einen Flaschenhals bei der Verkleinerung derselben.
Andererseits wurde eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners oder eines trägerfreien Toners vorgeschlagen und in praktischen Gebrauch gebracht. Eine derartige Entwicklungsvorrichtung mit Einkomponententoner erlaubt eine Größenverringerung derselben, da keine Kontrolle der Tonerkonzentration erforderlich ist und da das Fehlen von Trägern eine Verkleinerung des Fassungsvermögens des Entwicklerbehälters ermöglicht. Außerdem zeigt eine derartige Entwicklungsvorrichtung einfache Wartbarkeit. Genauer gesagt, ist bei dieser Entwicklungsvorrichtung das Erfordernis von Wartungsarbeiten zum Ersetzen von beeinträchtigtem Entwickler, was sich insbesondere aus beeinträchtigten Trägern ergibt, beseitigt.
Ferner benötigt die Entwicklungsvorrichtung nur ein Nachfüllen von Toner, wodurch das Erfordernis vermieden ist, die Tonerkonzentration zu erfassen. Da keine Kontrolle zum Erfassen der Tonerkonzentration erforderlich ist, kann für eine einfache Steuerung gesorgt werden. Insbesondere benötigt eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners nur ein Nachfüllen des Toners bei Bedarf.
Bei einer Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners muss der Toner der Entwicklungswalze zugeführt werden, und dafür gesorgt werden, dass er sich auf dieser abscheidet. Wenn der Einkomponententoner ein magnetischer Toner ist, kann die Entwicklungswalze, die einer magnetischen Kraft ausgesetzt wird, die gewünschte Tonermenge magnetisch anziehen, wodurch sich auf ihr eine Tonerschicht gleichmäßiger Dicke ausbildet. Um jedoch die Entwicklungswalze mit einer magnetischen Kraft zu versehen, muss sie so konstruiert sein, dass mehrere Magnete entlang der Rotationsrichtung angeordnet sind, während der Außenumfang der angebrachten Magnete mit einer unmagnetischen zylindrischen Hülse abgedeckt ist. Im Ergebnis besteht die Tendenz einer Größenzunahme der Vorrichtung.
Im Vergleich damit besteht im Fall einer Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines unmagnetischen Einkomponententoners die Entwicklungswalze aus einem elastischen Material wie Kautschuk, wobei man sich nicht auf eine magnetische Kraft zum Anziehen von Toner stützt. Demgemäß kann die Entwicklungswalze eine einfache Konstruktion und verringerten Durchmesser aufweisen, was eine Gewichtsverringerung ermöglicht. Da jedoch die Entwicklungswalze nicht dazu ausgebildet ist, Toner magnetisch anzuziehen, besteht ein wesentlicher Punkt darin, eine konstante Tonermenge oder eine gleichmäßige Tonerschicht in Kontakt mit dem fotoempfindlichen Element zu bringen.
Zu diesem Zweck ist in Bezug auf die Entwicklungswalze eine Zuführwalze vorhanden, während eine Schneide so vorhanden ist, dass sie gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, um die Tonermasse pro Einheitsfläche zu regulieren, um dadurch die Dicke zugeführten Toners konstant zu halten. Die Schneide ist typischerweise so konfiguriert, dass eine Fläche eines blattartigen, die Schneide bildenden Elements mit geeignetem Druck in Druckkontakt gebracht wird. Die der Entwicklungswalze zugeführte Tonermenge wird dadurch reguliert, dass die Fläche oder die Wölbung des blattartigen Schneidenelements gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, wodurch auf einem gesamten axialen Gebiet derselben eine gleichmäßige Tonerschicht er zeugt wird.
In der Veröffentlichung JP-B2 60-15068(1985) zu einem geprüften japanischen Patent ist ein alternatives Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Ende oder eine Kante der Schneide statt deren Fläche gegen die Walze gedrückt wird.
Bei diesen bekannten Schneidenstrukturen kann, wenn die Schneide mit ihrer Wölbungsfläche gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, wobei die Fläche oder die Wölbung der Schneide gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, in vorteilhafter Weise ein Aufschmelzen des Toners verhindert werden. Unglücklicherweise muss jedoch, wenn Toner mit gutem Fließvermögen für gute Tonerzufuhr zur Entwicklungswalze verwendet wird, die Schneide mit erhöhtem Druck gegen die Walze gedrückt werden, um für den Entwicklungsprozess eine optimale Tonermasse pro Einheitsfläche zu erzielen. Dies führt zu einem erhöhten Antriebsdrehmoment für die Entwicklungswalze, wodurch ein großer Antriebsmotor benötigt wird.
Obwohl eine gleichmäßige Tonerschicht sehr geringer Dicke dadurch hergestellt werden kann, dass das Vorderende oder die Kante der Schneide gegen die Walze gedrückt wird, ist es möglich, dass keine ausreichende Tonermenge für den Entwicklungsprozess erzielt wird.
Das Regulieren der Tonermasse pro Einheitsfläche kann dadurch bewerkstelligt werden, dass die Einstellposition der Schneide unter der Bedingung erfolgt, zu der die beiden Bedingungen gehören, dass die Fläche oder die Wölbung der Schneide gegen die Walze gedrückt wird und dass das Vorderende oder die Kante der Schneide gegen die Walze gedrückt wird. Dies erlaubt die Ausbildung einer geeigneten Tonerschicht mit konstanter Dicke und ausreichender Menge zum Ausführen des Entwicklungsprozesses unter geeigneten Bedingungen. Unglücklicherweise erlaubt diese Anordnung jedoch nur eine geringe Toleranz hinsichtlich der Einstellposition der Schneide, was zu einer sehr schwierigen Einstellung dieser Einstellposition der Schneide führt. Ferner kommt es durch Abnutzung oder dergleichen der Schneide zu schwerwiegenden Variationen der Tonermasse pro Einheitsfläche bei der Abscheidung auf der Walze, so dass sich eine erhöhte Häufigkeit für den Austausch der Schneide ergibt. Außerdem gehen mit jedem Austausch der Schneide sehr mühselige Einstellarbeiten einher, wodurch die Wartbarkeit verringert ist.
Neben den oben genannten Schneiden ist eine solche Schneide bekannt, bei der ein Endabschnitt derselben mit "L"-förmigem Querschnitt ausgebildet ist, wobei eine zugehörige Biegung gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird. Diese Schneide bietet den Vorteil, dass die Tonermenge gemäß einer Bedingung zwischen den oben genannten Bedingungen, gemäß denen das Ende oder die Kante der Schneide angedrückt wird oder die Wölbung oder die Fläche der Schneide angedrückt wird, reguliert werden kann.
Unglücklicherweise variiert, wenn diese Schneide mit ihrer Biegung gegen die Walze gedrückt wird, die Krümmung der Biegung, so dass es zu deutlichen Variationen der Tonermasse pro Einheitsfläche kommt. Demgemäß muss die Biegung mit extrem hoher Genauigkeit hergestellt werden. Dies bedeutet herausfordernde Arbeitsvorgänge beim Herstellen der Schneide.
In den Veröffentlichungen JP-A 7-64391(1995) und JP-A 7-239611(1995), entsprechend US-A-5 552 867, zu ungeprüften japanischen Patenten ist ein Verfahren zum Stabilisieren der Tonermasse pro Einheitsfläche auf der Entwicklungswalze offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird ein Vorderende der Schneide geringfügig abgewinkelt, um die gewünschte Tonermasse pro Einheitsfläche zu erzielen. Dieses Verfahren trägt zu einer erhöhten Toleranz hinsichtlich der Einstellposition der Schneide bei, so dass das Erfordernis einer genauen Einstellarbeit beseitigt ist.
Die in der Veröffentlichung JP-A 7-64391(1995) zu einem ungeprüften japanischen Patent, oder dergleichen offenbarte Entwicklungsvorrichtung sorgt für erhöhte Toleranz hinsichtlich der Einstellposition der Schneide, die dazu dient, eine konstante Menge des Toners aufrecht zu erhalten, der auf der Entwicklungswalze abgeschieden wird, und sie gewährleistet stabile Tonerzufuhr.
Bei tatsächlichen Vorrichtungen, wie sie in der obigen Veröffentlichung dargelegt sind, variiert jedoch der Öffnungswinkel eines durch die Schneide und die Entwicklungsvorrichtung gebildeten Tonereinlassabschnitts aufgrund einer Verformung der Entwicklungswalze oder einer Durchmesserdifferenz hinsichtlich Entwicklungswalzen. Dies kann zu schwerwiegenden Variationen der Tonermasse pro Einheitsfläche führen, wie sie auf der Entwicklungswalze abgeschieden wird, obwohl die Schneide auf eine Position entsprechend den vorbestimmten Bedingungen eingestellt wird. Die Verformung der Entwicklungswalze bedeutet, dass sie dadurch elastisch verformt wird, dass die Schneide gegen sie gedrückt wird. Die Durchmesserdifferenz von Entwicklungswalzen ist Variationen der Größe der jeweiligen Walzen, wie bei Herstellvorgängen erzeugt, oder einem Typunterschied zwischen den Entwick lungswalzen zuzuschreiben.
Demgemäß werden mühselige Einstellarbeiten erforderlich, wenn die Einstelltoleranz wegen Problemen hinsichtlich des Öffnungswinkels unzureichend wird, wobei dieser Öffnungswinkel durch den Kippwinkel der an der Schneide ausgebildeten schrägen Fläche oder den Biegewinkel der Schneide gebildet ist, wegen der oben genannten Gründe verringert ist. D. h., dass es erforderlich ist, den Endabschnitt der Schneide entsprechend jeder Entwicklungswalze neuzu bearbeiten, um für ausreichende Toleranz der Einstellposition der Schneide zu sorgen. Anders gesagt, muss eine spezielle Schneide mit einer schrägen Fläche hergestellt werden, die zur jeweiligen Entwicklungswalze passt. Dies führt zu mühseligen Vorgängen bei der Herstellung der Schneiden, die hohe Präzision zeigen müssen.
Der durch die Entwicklungswalze und die Schneide gebildete Öffnungswinkel am Tonereinlassabschnitt ist in den Veröffentlichungen JP-A 7-64391(1995) und JP-A 7-239611(1995) zu ungeprüften japanischen Patenten nicht angegeben.
Es existiert ein anderes Problem hinsichtlich eines Falls, bei dem die Schneide mechanisch gebogen wird, um eine schräge Fläche an ihr auszubilden. D. h., dass eine Verformung aufgrund von Restspannungen, zu denen es durch das Biegen der Schneide kommt, den geraden Verlauf der Schneide beeinträchtigt, so dass sie entlang der axialen Richtung der Entwicklungswalze keine gleichmäßige Tonerschicht erzeugen kann. Wenn die Schneide aus gewalztem Material hergestellt wird, ist die Verformung aufgrund der beim Walzprozess erzeugten Restspannungen weiter erhöht, so dass der gerade Verlauf der Schneide ähnlich wie im oben genannten Fall beeinträchtigt ist. Im Ergebnis kann die Schneide keine gleichmäßige Tonerschicht entlang der axialen Richtung der Entwicklungswalze ausbilden.
Bei den allgemein bekannten Schneiden aus einem Metallblech wird anstelle von Aluminium und dergleichen mit relativ schlechter Nachgiebigkeit ein metallisches Material mit guter Nachgiebigkeit verwendet, wie Phosphorbronze, rostfreier Stahl und dergleichen. Eine aus einem derartigen Material hergestellte Schneide leidet unter dem Aufschmelzen von Toner an ihrer Oberfläche, wenn sie über eine längere Zeitperiode verwendet wird. Der auf die Schneide geschmolzene Toner bewirkt Variationen der Dicke der Tonerschicht entlang der axialen Richtung der Entwicklungswalze, und es ergibt sich die Erzeugung partieller Streifen. Wenn eine Entwicklungswalze in die sem Zustand zum Entwickeln des latenten Bilds verwendet wird, ergibt sich ein beeinträchtigtes Bild und dergleichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Vorstehenden ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners zu schaffen, bei der eine vorbestimmte Tonermasse pro Einheitsfläche gewährleistet ist und eine gleichmäßige Tonerschicht unter Verwendung einer Schneide erzeugt wird, wodurch eine gleichmäßige Tonerschicht ausgebildet werden kann, ohne dass eine Beeinträchtigung durch eine elastische Verformung der Entwicklungswalze bestünde.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Blattdicke und das Material einer Schneide geeignet ausgewählt sind, um einen Einfluss einer Verformung aufgrund von bei einem mechanischen Biegeprozess erzeugten Restspannungen zu verringern, um dadurch einen geraden Verlauf der Schneide zu gewährleisten und die Ausbildung einer Tonerschicht mit günstiger Dicke im gesamten axialen Gebiet einer Entwicklungswalze zu ermöglichen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Schneide zu schaffen, bei der die Richtung einer Biegelinie relativ zur Walzrichtung eines für die Schneide verwendeten gewalzten Materials spezifiziert ist oder eine geeignete Wärmebehandlung ausgeführt wird, um den Einfluss einer Walzverformung, wie sie sich im Wesentlichen bei gewalztem Material zeigt, zu verringern, um dadurch geraden Verlauf der Schneide zu gewährleisten und eine günstige Tonerdicke auf dem gesamten axialen Gebiet einer Entwicklungswalze zu erzielen.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Schneide zu schaffen, bei der das Auftreten eines Risses an einer Kontaktfläche zur Entwicklungswalze durch eine geeignete Technik verhindert wird oder Risse an der Kontaktfläche nach der Bearbeitung entfernt werden, um dadurch eine günstige Tonerdicke zu erzielen.
Es ist eine weitere, andere Aufgabe der Erfindung, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, die mit einer Schneide mit schrägem Abschnitt versehen ist, der auf einfache Weise mit höherer Genauigkeit als durch einen mechanischen Biegeprozess erzeugt wird.
Gemäß einer ersten Erscheinungsform der Erfindung ist eine einen Einkomponententoner verwendende Entwicklungsvorrichtung mit Folgendem versehen:

– einer Entwicklungswalze zum Tragen und Transportieren von Einkomponententoner zu einem Entwicklungsbereich, der einem ein elektrostatisches, latentes Bild tragenden Bildträgerelement gegenübersteht; und
– einer Schneide zum Regulieren der Menge von auf der Entwicklungswalze getragenem Einkomponententoner;
– wobei die gegen die Entwicklungswalze gedrückte Schneide an ihrem Vorderende mit einer schrägen Fläche ausgebildet ist, die so geneigt ist, dass der Abstand zwischen ihr und der Entwicklungswalze entlang der Richtung einlaufenden Toners allmählich kleiner wird; und
– eine Andrückkraft der Schneide und ein Kippwinkel der schrägen Fläche der Schneide so eingestellt sind, dass ein Öffnungswinkel zwischen der schrägen Fläche und der Entwicklungswalze in einem Zustand, in dem sie gegen die Schneide gedrückt wird, 12,5° oder mehr beträgt;
– wobei der Kippwinkel so definiert ist, dass er zwischen einer Linie, die sich ausgehend von derjenigen Seite der Schneide erstreckt, die an der Entwicklungswalze anliegt, und einer Linie gebildet ist, die sich entlang der schrägen Fläche am Vorderende der Schneide erstreckt; und
– wobei der Öffnungswinkel dadurch eingestellt wird, dass der Radius der Entwicklungswalze und der Kippwinkel am Vorderende der Schneide so eingestellt werden, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: Θ = Ψ + sin–1(w/2R),wobei Ψ den Kippwinkel der schrägen Fläche der Schneide bezeichnet, w die Klemmbreite bezeichnet, über die die Schneide mit der Entwicklungswalze in Kontakt steht, und R den Radius der Entwicklungswalze bezeichnet.

Genauer gesagt, wird eine Schneide 25 zum Regulieren der Tonermasse pro Einheitsfläche mit einer geeigneten Anlagekraft gegen eine Entwicklungswalze 21 gedrückt, wie es in der 1 dargestellt ist. Dabei sorgt das Anliegen der Schneide 25 für eine Verformung der Entwicklungswalze 21. In diesem Zustand wird Toner in einen Klemmabschnitt eingeleitet, in dem die Schneide 25 mit der Entwicklungswalze 21 in Kontakt steht. Die schräge 25a oder dergleichen der Schneide 25 wird so eingestellt, dass die Schneide 25 und die Entwicklungswalze 21 in verformtem Zustand an einem Tonereinlassabschnitt, durch den Toner zu einem Klemmabschnitt fließt, in dem die Schneide 25 mit der Entwicklungswalze 21 in Kontakt steht, einen Öffnungswinkel Θ von 12,5° oder mehr bildet. In diesem Fall wird der Öffnungswinkel Θ, der die elastische Verformung des Entwicklers repräsentiert, auf die oben genannte Bedingung eingestellt, anstatt dass ein Kippwinkel Ψ der schrägen Winkel 25a der Schneide 25 eingestellt würde. Dies gewährleistet eine stabile Tonermasse pro Einheitsfläche und eine gleichmäßige Dicke der Tonerschicht unabhängig von Variationen des Elastizitätskoeffizienten und des Durchmessers der Entwicklungswalze. Insbesondere wird eine ausreichende Toleranz für die Einstellposition der Schneide dadurch gewährleistet, dass der Öffnungswinkel Θ in einem Tonereinlassabschnitt auf einen vorgegebenen Wert eingestellt wird, wobei die schräge Fläche der Schneide und die elastische Verformung der Entwicklungswalze berücksichtigt werden. Dies beseitigt das Erfordernis einer Einstellung eines speziellen Winkels der schrägen Fläche der Schneide abhängig von jeder Entwicklungswalze.
Bei dieser ersten Erscheinungsform der Erfindung zeigt die Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration die Merkmale, dass wobei der Öffnungswinkel dadurch eingestellt wird, dass der Radius der Entwicklungswalze und der Kippwinkel am Vorderende der Schneide so eingestellt werden, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: Θ = Ψ + sin^–1(w/2R), wobei Ψ den Kippwinkel der schrägen Fläche der Schneide bezeichnet, w die Klemmbreite bezeichnet, über die die Schneide mit der Entwicklungswalze in Kontakt steht, und R den Radius der Entwicklungswalze bezeichnet. Dies beseitigt das Erfordernis eines Variierens der schrägen Fläche der Schneide in Verbindung mit einer Variation des Durchmessers der Entwicklungswalze, und es sorgt auch für ausreichende Toleranz der Einstellposition der Schneide. Demgemäß ergibt sich eine billige Entwicklungsvorrichtung.
Gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide aus einem einstückigen, metallischen, blechartigen Element besteht, das durch mechanisches Biegen mit der schrägen Fläche versehen ist, wobei die Dicke des blechartigen Elements 0,2 mm oder weniger entspricht. Eine derartige Schneide leidet unter weniger Verformung aufgrund von Restspannungen, wodurch ihr gerader Verlauf erhalten bleibt. Demgemäß kann die Schneide die Tonermasse pro Einheitsfläche auf der Entwicklungswalze stabilisieren, um dadurch eine gleichmäßige Tonerschicht auszubilden.
Gemäß einer dritten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass die schräge Fläche der Schneide durch Biegen des die Schneide bildenden blech artigen Elements entlang einer Biegelinie gebildet ist, die rechtwinklig zur Walzrichtung des blechartigen Elements verläuft. Dies ist auch wirkungsvoll, um den Einfluss einer Verformung aufgrund der Restspannungen zu beseitigen, so dass die durch Biegen hergestellte schräge Fläche in angemessener Weise ihren geraden Verlauf beibehalten kann. So wird eine bevorzugtere Tonerschicht erzeugt.
In diesem Zusammenhang kann selbst dann für ausreichenden geraden Verlauf gesorgt werden, wenn die schräge Fläche durch einen Biegeprozess hergestellt wird, während ein Material wie die Qualität des die Schneide bildenden blechartigen Elements spezifiziert wird. Genauer gesagt, kann ein blechartiges Element aus SUS 301-CSP, wie in JIS G 4313 festgelegt, das einem Temperungsvorgang von 3/4H oder EH unterzogen wird, oder SUS 304-CSP, das einem Temperungsvorgang von 3/4H oder H unterzogen wird, verwendet werden, um dadurch einen angemessenen geraden Verlauf der Schneide aufrecht zu erhalten, wobei es sich um einen von Faktoren zum Erzeugen einer gleichmäßigen Tonerschicht handelt. Wenn die Schneide aus einem gewalzten Material hergestellt wird und kein gerader Verlauf der Schneide wegen einer großen Verformung aufgrund der Restspannungen beim Walzprozess erzielt werden kann, kann das Material einer TA(Tension Annealing)-Behandlung unterzogen werden.
Gemäß einer vierten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Biegevorgang zum Herstellen der schrägen Fläche der Schneide unter Verwendung eines Formwerkzeugs ausgeführt wird, das an einer Position mit einem Vorsprung versehen ist, die einer Biegeposition auf einer Seite der Schneide entgegengesetzt zur Seite entspricht, mit der sie an der Entwicklungswalze anliegt. Die Entwicklungsvorrichtung kann mit einer auf dieser Weise hergestellten Schneide versehen sein, mit dem Ergebnis, dass ein Problem beseitigt ist, das durch Risse in der Schneide verursacht wird. So kann eine gleichmäßige Tonerschicht erhalten werden.
Gemäß einer fünften Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche der Schneide auf der Seite geschliffen ist, die an der Entwicklungswalze anliegt. Dies beseitigt eine Oberflächenrauigkeit durch Risse, wodurch die Erzeugung einer gleichmäßigen Tonerschicht gewährleistet ist.
Gemäß einer sechsten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungs vorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass eine Alumit-behandelte Aluminiumfolie auf mindestens einer Fläche der Schneide vorhanden ist, die auf der an der Entwicklungswalze anliegenden Seite liegt. Dies verhindert, dass der Toner auf die Schneide und die Entwicklungswalze schmilzt, wodurch die Erzeugung einer gleichmäßigen Tonerschicht über eine lange Zeitperiode gewährleistet ist.
Gemäß einer siebten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass die schräge Fläche der Schneide dadurch hergestellt wird, dass an einem Vorderende eines die Schneide bildenden blechartigen Elements eine Stufe ausgebildet wird und ein Metallfolienstück so angeklebt wird, dass es die Stufe überdeckt. Wie es beispielsweise in der 9 dargestellt ist, wird ein Metallfolienstück 255 auf eine die Schneide 25 bildendes Element 254 so geklebt, dass eine im Schneidenelement 254 erzeugte Stufe 25c einschließlich eines Abschnitts in Kontakt mit der Entwicklungswalze bedeckt wird. Dies ermöglicht es, dass das Metallfolienstück 255 die schräge Fläche 25a über der Stufe 25c bildet. In diesem Fall existiert kein Einfluss einer Verformung aufgrund der Restspannungen, da kein mechanischer Biegevorgang ausgeführt wird. Demgemäß ist der gerade Verlauf der schrägen Fläche nicht beeinträchtigt, weswegen sie mit hoher Genauigkeit hergestellt wird. Dies ermöglicht die Herstellung einer weiter verbesserten Tonerschicht. Es sei darauf hingewiesen, dass die Stufe durch einen Ätzprozess oder dergleichen hergestellt werden kann und dass die Tiefe oder dergleichen der Stufe wahlfrei eingestellt werden kann.
Gemäß einer achten Erscheinungsform der Erfindung ist eine Entwicklungsvorrichtung der obigen Konfiguration dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide aus zwei dünnen Blechelementen besteht, die so aufeinander geschichtet sind, dass ihre Vorderenden gegeneinander verschoben sind, um die Stufe auszubilden, und bei der das Metallfolienstück so vorhanden ist, dass es die Stufe überdeckt. Wie es beispielsweise in der 10 dargestellt ist, wird die Stufe 25c dadurch hergestellt, dass zwei Schneidenelemente 256, 257 gemeinsam verschoben gegeneinander aufeinandergelegt werden. Bei dieser Konstruktion kann die Tiefe der Stufe 25c leicht dadurch auf einen beliebigen Wert eingestellt werden, dass die Dicke eines der Schneidenelemente 256 ausgewählt und kontrolliert wird. Ferner können die Längen der verschobenen Endabschnitte der zwei Schneidenelemente leicht auf spezifizierte Werte eingestellt werden. Z. B. kann die Länge des Stufenabschnitts dadurch mit ziemlich hoher Präzision definiert werden, dass das Vorderende des längeren Schneidenelements abgeschnitten wird. Außerdem kann die Länge des Stufenabschnitts dadurch mit hoher Genauigkeit festgelegt werden, dass in den zwei Schneidenelementen Positionierungsabschnitte angebracht werden.
Um die schräge Fläche genau herzustellen, kann ein auf den Stufenabschnitt geklebtes Metallfolienstück 258 eine Dicke von 0,05 mm oder weniger aufweisen. Eine für das Metallfolienstück 258 verwendete Alumit-behandelte Aluminiumfolie verhindert auf effektive Weise ein Schmelzen von Toner.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlicher werden.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Entwicklungswalze und einer Schneide zeigt, die eine Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung von Einkomponententoner gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bilden;
2 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen der Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung von Einkomponententoner gemäß der Erfindung sowie des Aufbaus einer Bilderzeugungsstation in einem Zustand, in dem ein auf einem fotoempfindlichen Element oder einem Trägerelement für ein latentes Bild erzeugtes elektrostatisches Bild durch die Entwicklungsvorrichtung entwickelt wird;
3 ist ein Kurvenbild, das eine Beziehung zwischen der freien Länge der Schneide gemäß der Erfindung und der Tonermasse pro Einheitsfläche (m/a) für verschiedene Entwicklungswalzen zeigt;
4 ist ein Kurvenbild, das die Einstelltoleranz für die freie Länge der Schneide der Erfindung abhängig vom Öffnungswinkel Θ an einem Tonereinlassabschnitt, um für die Tonermasse pro Einheitsfläche zu sorgen, repräsentiert;
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Walzrichtung und einer Biegerichtung zeigt, wenn ein gewalztes Material zum Herstellen eines Schneidenelements verwendet wird;
6 ist ein schematisches Diagramm eines Beispiels eines Formwerkzeugs zum Formen der schrägen Fläche an der Schneide durch einen mechanischen Biegeprozess;
7 ist ein schematisches Diagramm, das einen beispielhaften Aufbau der Schneide zeigt, bei der ein Metallfolienstück auf eine Fläche der hergestellten Schneide geklebt ist, mit der diese mit der Entwicklungswalze in Kontakt steht, um dadurch ein Schmelzen von Toner zu verhindern;
8 ist ein schematisches Diagramm, das eine andere beispielhafte Struktur der Schneide zum Verhindern eines Schmelzens von Toner zeigt;
9 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel zeigt, gemäß dem die schräge Fläche der Schneide der Erfindung ohne Ausführen eines mechanischen Biegeprozesses hergestellt wird; und
10 ist ein schematisches Diagramm eines anderen Beispiels, gemäß dem die schräge Fläche der Schneide der Erfindung ohne Ausführen eines mechanischen Biegeprozesses hergestellt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung nachfolgend beschrieben.
Die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die 1 veranschaulicht detailliert einen Zustand, in dem eine Entwicklungswalze und eine Schneide, die die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung aufbauen, miteinander in Kontakt stehen, wobei die Entwicklungsvorrichtung einem fotoempfindlichen Element gegenübersteht, das speziell als Bildträgerelement einer Bilderzeugungsvorrichtung dient. Die 2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration einer Bilderzeugungsstation zeigt, insbesondere einer Entwicklungsstation der Bilderzeugungsvorrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung versehen ist.
Nachfolgend wird eine schematische Konfiguration der Bilderzeugungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Ein einen trommelartigen Träger bildendes fotoempfindliches Element 1 ist beinahe im Zentrum der Bilderzeugungsvorrichtung angeordnet, und es wird mit fester Geschwindig keit in der Richtung eines Pfeils gedreht, wenn ein Bilderzeugungsvorgang ausgeführt wird. Der Träger wird dazu verwendet, ein statisches latentes Bild zu tragen. Um dieses fotoempfindliche Element 1 herum sind verschiedene Einrichtungen für den Bilderzeugungsprozess angeordnet, wobei sie diesem jeweils gegenüberstehen.
Die obige Bilderzeugungsprozess-Einrichtung verfügt über eine Ladeeinrichtung zum Laden der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 auf gleichmäßige Weise (nicht dargestellt); ein optisches System, das ein Bild auf Grundlage von Licht entsprechend dem Bild (nicht dargestellt) abstrahlt; eine erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung 4 die dazu verwendet wird, ein auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 nach Belichtung durch das optische System erzeugten statischen latenten Bilds sichtbar zu machen; ein Übertragungselement zum Übertragen eines entwickelten Bilds (Tonerbild) auf ein nach Bedarf zugeführtes blattartiges Papier (nicht dargestellt); ein Reinigungselement zum Entfernen von Restentwickler (Toner), der nach dem Ende des Übertragungsprozesses auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 verblieben ist (nicht dargestellt); und eine Beseitigungseinrichtung zum Beseitigen elektrischer Ladung, die auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 verblieb (nicht dargestellt), usw., die alle der Reihe nach in der Rotationsrichtung des fotoempfindlichen Elements 1 angeordnet sind.
Viele Papierblätter sind z. B. in einer Schale oder einer Kassette aufgeschichtet. Dann wird ein Blatt Papier durch eine Papierzuführeinrichtung in den dem fotoempfindlichen Element 1 gegenüberstehenden Übertragungsbereich, wo das oben genannte Übertragungselement angebracht ist, transportiert. Dabei wird das Blatt so zugeführt, dass es mit dem Vorderende des auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 ausgebildeten Tonerbilds ausgerichtet ist. Das Blatt wird, nachdem das Bild übertragen wurde, vom fotoempfindlichen Element 1 getrennt und dann einer Fixiervorrichtung zugeführt.
Die Fixiervorrichtung fixiert ein auf ein Blatt Papier übertragens nicht fixiertes Tonerbild als dauerhaftes Bild. Die Fixiervorrichtung verfügt über eine Heizwalze, die auf eine Temperatur zum Aufschmelzen von Toner und zum Fixieren des Tonerbilds auf die diesem gegenüberstehende Fläche erhitzt wird. Die Fixiervorrichtung verfügt auch über eine Andrückwalze, die gegen die Heizwalze gedrückt wird und dazu verwendet wird, dass das Blatt in engen Kontakt mit der Heizwalze gelangt. Das durch diese Fixiervorrichtung laufende Blatt wird aus der Bilderzeugungsvorrichtung über eine Auslaufwalze in eine Auslaufschale (nicht dargestellt) ausgeworfen.
Das optische System (nicht dargestellt) strahlt Licht auf eine Kopievorlage, und es gibt Reflexionslicht von der Vorlage als Lichtbild aus, wenn eine Kopiervorrichtung als Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird. Wenn ein Drucker oder ein digitales Kopiergerät als Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird, schaltet das optische System einen Halbleiterlaser ein/aus, um dadurch ein Lichtbild entsprechend Bilddaten auszugeben. Insbesondere dann, wenn ein digitales Kopiergerät als Bilderzeugungsvorrichtung verwendet wird, empfängt das über den Halbleiterlaser verfügende optische System Bilddaten, die dadurch erhalten wurden, dass das Reflexionslicht von einer Kopiervorlage unter Verwendung eines Bildlesesensors (CCD-Element usw.) gelesen wurde, und es gibt ein den Bilddaten entsprechendes Lichtbild aus. Wenn als Bilderzeugungsvorrichtung ein Drucker verwendet wird, empfängt das optische System Bilddaten von einer anderen Verarbeitungsvorrichtung, z. B. einem Wortprozessor, einem PC usw., und es wandelt die Daten entsprechend den Bilddaten in ein Lichtbild um und gibt dieses aus. Zum Wandeln von Bilddaten in ein Lichtbild ist nicht nur ein Halbleiterlaser verwendbar, sondern auch ein LED-Element, ein Flüssigkristallverschluss usw.
Wenn in der oben beschriebenen Bilderzeugungsvorrichtung ein Bilderzeugungsvorgang gestartet wird, wird das fotoempfindliche Element 1 in der Richtung eines Pfeils gedreht, und seine Oberfläche wird durch die Ladeeinrichtung gleichmäßig auf ein Potenzial spezieller Polarität geladen. Nach diesem Ladeprozess gibt das optische System (nicht dargestellt) ein Lichtbild aus, damit auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 ein statisches latentes Bild entsprechend diesem Lichtbild erzeugt wird. Dieses statische latente Bild wird in der nächsten Stufe in der Entwicklungsvorrichtung entwickelt, um es dadurch künstlich sichtbar zu machen. Bei der Erfindung wird für diesen Entwicklungsprozess ein Einkomponententoner verwendet. Der Toner wird selektiv z. B. durch elektrostatische Kraft an ein auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 ausgebildetes statisches latentes Bild gezogen, damit dieses entwickelt wird.
Dann überträgt das im Übertragungsbereich angeordnete Übertragungselement das auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 auf die oben beschriebene Weise entwickelte Tonerbild statisch auf ein Blatt, das synchron nach Bedarf mit der Drehung des fotoempfindlichen Elements 1 zugeführt wird. Bei diesem Übertragungsprozess lädt das Übertragungselement die Rück seite des Blatts auf eine Polarität entgegengesetzt zu derjenigen des geladenen Toners, so dass das Tonerbild auf das Blatt übertragen.
Nachdem dieser Übertragungsprozess beendet ist, ist ein Teil des Tonerbilds, das nicht auf die Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 übertragen wurde, verblieben, und dieser Resttoner wird durch das Reinigungselement von der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 entfernt. Dann wird die Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 durch die Beseitigungseinrichtung auf ein gleichmäßiges Potenzial entfernt, z. B. beinahe das Potenzial 0, um dadurch das fotoempfindlichen Element 1 wiederzuverwenden.
Andererseits wird das Blatt, nachdem der Übertragungsprozess beendet ist, vom fotoempfindlichen Element 1 getrennt und der Fixiervorrichtung zugeführt. In dieser Fixiervorrichtung wird das Tonerbild auf das Blatt aufgeschmolzen und dann aufgrund des zwischen Walzen erzeugten Drucks angepresst und fixiert. Wenn das Blatt diese Fixiervorrichtung durchläuft, wird es als mit erzeugtem Bild versehenes Blatt auf eine Schale außerhalb der Bilderzeugungsvorrichtung ausgeworfen.
Als Nächstes wird die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Anders gesagt, erfolgt für die erfindungsgemäße Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, eine detaillierte Beschreibung.
Als Erstes wird eine Konfiguration der Entwicklungsvorrichtung unter Verwendung eines Einkomponententoners unter Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Die Entwicklungsvorrichtung 2 verfügt über eine Entwicklungswalze 21, die drehbar in einem Entwicklerbehälter 20 vorhanden ist, der einen Einkomponententoner enthält, z. B. einen unmagnetischen Einkomponententoner; eine Zuführwalze 22 zum Zuführen von Einkomponententoner zur Entwicklungswalze 21; sowie zwei Schraubenwalzen 23, 24 auf der rechten Seite des Entwicklerbehälters 20 der 4, um diesem zugeführten Einkomponententoner nach Bedarf zuzuführen.
Die Entwicklungswalze 21 ist so im Entwicklerbehälter 20 vorhanden, dass sie gegenüber diesem in einem Entwicklungsbereich zum Transportieren des Toners zu diesem Entwicklungsbereich, wo die Entwicklungswalze 21 dem fotoempfindlichen 1 gegenübersteht, teilweise freiliegt, und sie wird in derselben Richtung wie das fotoempfindliche Element 1 gedreht. Gegen die Entwicklungswalze 21 wird die oben genannte Zuführwalze 22 gedrückt.
Die Entwicklungswalze 21 verfügt über eine Konfiguration, bei der z. B. eine Fläche einer Metallwalze mit einem porösen, elastischen Material, wie einem Schwamm, beschichtet ist. Wenn als elastisches Element, wie als Schwamm, ein makromolekularer Polyurethanschaum mit verteiltem Kohlenstoff usw. oder ein ionenleitender, massiver Kautschuk verwendet wird, kann ein vorbestimmter Widerstandswert, der ein Schmelzen von Toner verhindert, aufrecht erhalten werden, und die Funktion erfolgt dann effektiv, wenn eine Entwicklungsvorspannung an die Entwicklungswalze geliefert wird.
Die Entwicklungswalze 21 wird mit einer Entwicklungsvorspannung von einer Entwicklungsvorspannungsversorgung 3 versorgt. Die Entwicklungsvorspannung ist auf eine solche Polarität und einen solchen Wert eingestellt, dass dafür gesorgt wird, dass sich Toner auf dem statischen latenten Bild auf dem fotoempfindlichen Element 1 jedoch nicht auf einem anderen Bereich desselben oder einem Nicht-Bildbereich absetzt.
Die Zuführwalze 22 wird so gedreht, dass ihre Rotationsrichtung im Gegenüberstehbereich zwischen ihr und der Entwicklungswalze 21 entgegengesetzt zu der der Entwicklungswalze 21 ist. Die Zuführwalze 22 besteht aus einem ähnlichen Material wie die Entwicklungswalze 21, und ihr elektrischer Widerstand kann unter Verwendung ähnlicher Widerstandseinstellmaterialien eingestellt werden. Ferner wird, um die Elastizität zu erhöhen, die Zuführwalze 22 aus geschäumten Materialien hergestellt, die eine größere Menge an Schäumungsmittel als das Material für die Entwicklungswalze enthalten.
An die Zuführwalze 22 wird eine Vorspannung von einer Vorspannungsversorgung 4 angelegt, die im Allgemeinen so eingestellt wird, dass der Toner gegen die Entwicklungswalze 21 weggedrückt wird, sowie in einer Richtung, dass der Toner auf der Zuführwalze 22 abgestoßen wird, wodurch der Toner zur Entwicklungswalze 21 geliefert werden kann. Wenn Toner negativer Polarität verwendet wird, wird z. B. eine Vorspannung unter der an die Entwicklungswalze 21 gelegten Vorspannung an die Zuführwalze 22 geliefert.
Die Entwicklungswalze 21 und die Zuführwalze 22 sind mit Antriebsmotoren (nicht dargestellt) verbunden, und jede der Walzen wird in einer Richtung eines Pfeils in der Figur gedreht, wodurch die Zuführwalze 22 der Entwicklungswalze 21 Toner zuführen kann und sie Toner abtrennen (entfernen) kann, der nach Ausführung des Entwicklungsprozesses an der Oberfläche der Entwicklungswalze 21 verblieben ist. Der so durch die Zuführwalze 22 zugeführ te Toner wird auf der Oberfläche der Entwicklungswalze 21 abgelagert, und vor dem Transport in den Entwicklungsbereich, der der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements gegenübersteht, wird die Tonermasse pro Einheitsfläche durch eine Schneide 25, die geeignet gegen die Entwicklungswalze gedrückt wird, um die Tonermasse pro Einheitsfläche einzustellen, auf eine vorbestimmte Dicke reguliert.
Die Schneide 25 wird mit geeignetem Druck gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt. Die Schneide 25 besteht aus einem Schneidenelement aus einem blechartigen Metallmaterial, mit einer Wölbung (Fläche) in der Nähe des Vorderendes, das gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird. So wird der der Entwicklungswalze 21 zuzuführende Toner so reguliert, dass er abhängig vom vorbestimmten Druck und der Position der Schneide 25 eine vorbestimmte Ladung und Dicke aufweist. Anschließend wird der so regulierte Toner zum Entwicklungsbereich transportiert, wo die Entwicklungswalze dem fotoempfindlichen Element 1 gegenübersteht.
Auch wird von der Vorspannungsversorgung 5 eine vorbestimmte Spannung an die Schneide 25 gelegt. In ähnlicher Weise wird die Vorspannung an die Schneide 25 so eingestellt, dass dafür gesorgt wird, dass der Toner zur Entwicklungswalze 21 gedrückt wird. Wenn z. B. Toner negativer Polarität verwendet wird, wird an die Schneide 25 eine Vorspannung angelegt, die kleiner als diejenige an die Zuführwalze 22 ist. Ferner kann die an die Schneide 25 anzulegende Vorspannung auf dasselbe Potenzial eingestellt werden, wie es an die Entwicklungswalze 21 gelegt wird.
Übrigens scheidet sich der in dem Entwicklungsbereich, der dem fotoempfindlichen Element 1 gegenübersteht, transportierte Toner selektiv entsprechend einem auf dem fotoempfindlichen Element 1 ausgebildeten statischen latenten Bild auf diesem ab, und er sorgt dafür, dass das statische latente Bild durch die Farben des Toners sichtbar wird. Der nicht zur Bildentwicklung genutzte Toner wird durch die Drehung der Entwicklungswalze 21 zum Entwicklerbehälter 20 zurückgeführt. An einer Stelle, an der der Toner zurückgeführt wird, ist ein Tonerentfernungselement 26 für Toner vorhanden, das gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird. Das Ladungsentfernungselement 26 ist stromaufwärts in Bezug auf die Zuführwalze 22 in der Rotationsrichtung der Entwicklungswalze 21, und sein eines Ende ist am Entwicklerbehälter 20 befestigt, während sein freies Ende durch seine Elastizität gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird. Im Ergebnis wird das Ladungsentfernungselement 26 geeignet gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt.
Tonerladungen, die nicht für den Entwicklungsvorgang genutzt wurden, werden durch das Ladungsentfernungselement entfernt, wenn der Toner durch die sich drehende Entwicklungswalze 21 in den Entwicklerbehälter 20 zurückgeliefert wird, und dann ist der Toner umzuwälzen. Auch wird an das Ladungsentfernungselement 26 von einer Spannungsquelle 6 eine Ladungsentfernungsspannung zum Entfernen der Ladung vom Toner angelegt.
Auf diese Weise transportiert die Entwicklungsvorrichtung 2 den Toner zum Entwicklungsbereich, wo die Entwicklungswalze 21 dem fotoempfindlichen Element 1 gegenübersteht, um dadurch das latente Bild auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 in ein sichtbares Bild zu entwickeln. Das sich ergebende Tonerbild auf der Oberfläche des fotoempfindlichen Elements 1 wird nach Bedarf auf ein einem Bildübertragungsbereich zugeführtes Blatt übertragen, wobei das Blatt anschließend die Fixiervorrichtung durchläuft und aus der Bilderzeugungsvorrichtung ausgeworfen wird.
Übrigens weist ein fotoempfindliches Element oder dergleichen als fotoempfindliches Element 1 Folgendes auf: einen leitenden Träger aus Metall oder Harz, auf dessen Oberfläche eine untere Schicht aufgetragen ist; eine Ladungsträger-Erzeugungsschicht (CGL = carrier generating layer) über der unteren Schicht; und eine Ladungsträger-Übertragungsschicht (CTL = carrier transfer layer), die die äußerste Schicht bildet und hauptsächlich aus Polycarbonat besteht. Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf ein derartiges fotoempfindliches Element eingeschränkt ist, sondern dass sie bei beliebigen Trägern anwendbar ist, die elektrostatische latente Bilder tragen können.
Struktur der Entwicklungswalze
Obwohl bereits eine Beschreibung zur Entwicklungswalze 21 erfolgte, wird deren Struktur nachfolgend detailliert erläutert.
Die Entwicklungswalze 21 verfügt über einen Kernstab (Schaft) aus Metall oder einem Harzmaterial niedrigen Widerstands sowie ein elastisches Element mit einer relativen Dielektrizitätskonstanten von ungefähr 10, das den Kernstab bedeckt. Das die Oberfläche der Entwicklungswalze 21 bedeckende elastische Element besteht vorzugsweise aus den folgenden Materialien: einem Material auf Grundlage eines Harzes vom Dispersionstyp mit eingestelltem Widerstand, bei dem leitende, feine Teilchen als den elektrischen Wi derstand einstellendes Material, z. B. entweder aus Kohlenstoff oder TiO₂ (Titanoxid) oder beidem in ein Harz eingemischt und in diesem dispergiert sind, das aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: ein Material EPDM, Urethan, Silikon, Nitrilbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Butadienkautschuk und dergleichen; und ein Material auf Grundlage eines den elektrischen Widerstand einstellenden Harzes, bei dem ein ionenleitendes Material, ein oder mehrere anorganische ionenleitende Materialien, die aus der aus Natriumperchlorat, Calciumperchlorat, Natriumchlorit und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählt sind, zum Harz zugesetzt sind, das aus der aus EPDM, Urethan, Silikon, Nitrilbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Styrolbutadienkautschuk, Butadienkautschuk und dergleichen bestehenden Gruppe ausgewählt ist. Als Schäumungsmittel werden vorzugsweise, wenn Verwendung in einem Schäumungs/Mischprozess zum Erhalten von Elastizität des elastischen Elements erfolgt, oberflächenaktive Silikonmittel wie Polydiallylsiloxan und ein Polysiloxan-Polyalkynoxid-Blockcopolymer verwendet.
Als ein Beispiel eines Schaumformungsprozesses verfügt ein Beispiel eines Heißblas-Schaumformungsprozesses über die Schritte des Mischens der oben genannten Materialien in geeigneten Anteilen, des Rührens des sich ergebenden Gemischs durch eine Misch/Einspeise-Einrichtung, des Einleitens des Gemischs in ein Druckextrusions-Formwerkzeug, des Erwärmens des Gemischs auf eine Temperatur zwischen 80°C und 120°C und des Einspritzens des geformten Ausgangsmaterials. Eine bevorzugte Heizzeit liegt im Bereich von ungefähr 5 bis 100 Minuten.
Wenn das elastische Element durch Spritzgießen einstückig mit einem Kernstab geformt wird, kann ein einstückig geformtes Teil dadurch erhalten werden, dass ein leitender Metallkernstab (Schaft) in das Zentrum eines vorab bereitgestellten Formwerkzeugs eingesetzt wird, das Gemisch ähnlich wie beim oben genannten Beispiel in das Formwerkzeug eingeleitet wird, und das Gemisch für eine Periode im Bereich von ungefähr 10 bis 160 Minuten erwärmt und vulkanisiert wird.
Als Ruß in den den elektrischen Widerstand einstellenden Materialien wird Ruß (z. B. ISAF, HAF, GPF, SRF und dergleichen) mit einer spezifischen Stickstoffabsorptions-Oberfläche von 20 m²/g oder weniger verwendet, und der Ruß wird mit Polyurethan im Verhältnis von 0,5 bis 15 Gewichtsteilen (ungefähr 70 Teile in einigen Fällen) auf 100 Gewichtsteile Polyurethan gemischt.
Zu Beispielen des Polyurethans gehören ein Weich-Polyurethanschaum und ein Polyurethanelastomer. Außerdem können EPDM, Urethan, Silikon, Nitrilbutadienkautschuk, Chloroprenkautschuk und Butadienkautschuk, wie oben genannt, verwendet werden.
Wenn die Entwicklungswalze 21 aus einem Material auf Grundlage von EPDM statt einem Material auf Grundlage von Polyurethan hergestellt wird, wird das EPDM, das Ethylen, Propylen und eine dritte Komponente wie Dicyclopentadien, Ethylidennorbornen, 1,4-Hexadien enthält, vorzugsweise dadurch hergestellt, dass Ethylen, Propylen und eine dritte Komponente in Anteilen von 5 bis 95 Gewichtsteilen, 5 bis 95 Gewichtsteilen bzw. 0 bis 50 Gewichtsteilen bezogen auf den Jodwert gemischt werden. Außerdem beträgt, um zufriedenstellendes Dispersionsvermögen zu erzielen, eine geeignete Menge an zuzumischenden Ruß 1 bis 30 Gewichtsteile auf 100 Teile EPDM. Wie vorstehend beschrieben, gehören zu Beispielen von verwendbarem Ruß ISAF, HAF, GPF, SRF und dergleichen.
In Kombination mit Ruß oder einem den Widerstand einstellenden Material kann als den Widerstand einstellendes Basismaterial ein ionenleitendes Material wie Natriumperchlorat, Tetraethylammoniumchlorid, oder ein oberflächenaktiver Stoff wie Dimethylpolysiloxan, Polyoxyethylenlaurylether, in einem Verhältnis von 0,1 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile EPDM verwendet werden, um das Dispersionsvermögen und die Homogenität weiter zu verbessern.
Zu Beispielen der obigen ionenleitenden Materialien gehören anorganische ionenleitende Materialien wie Natriumperchlorat, Calciumperchlorat, Natriumchlorid sowie organische ionenleitende Materialien wie modifiziertes aliphatisches, saures Dimethylammoniumethosulfat, Stearylammoniumacetat, Laurylammoniumacetat, Octadecyltrimethylammoniumperchlorat und dergleichen. Derartige Materialien können alleine oder in Kombination mehrerer Materialien verwendet werden.
Struktur der als die Tonerdicke regulierendes Element dienenden Schneide
Wie es in der 2 dargestellt ist, ist das eine Ende der Schneide 25 über ein vorbestimmtes Stück mit dem Entwicklerbehälter 20 verbunden, während ihr freies Ende über eine freie Länge verfügt, die nicht befestigt ist, sondern mit einem geeigneten Druck gegen die Entwicklungswalze 21 ge drückt wird. Insbesondere ist ein Ende der Schneide 25 so am Entwicklerbehälter 20 befestigt, dass sie durch ihre eigene Elastizität gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird.
Wie es in der 1 dargestellt ist, wird die Schneide 25 in einer solchen Richtung biegebearbeitet, dass ihr Vorderende von der Oberfläche der Entwicklungswalze 21 beabstandet ist. Der durch die Entwicklungswalze 21 und die gebogene Schneide 25 gebildete Öffnungswinkel Θ wird auf einen Wert eingestellt, der unten beschrieben wird. Dabei wird die Entwicklungswalze 21 durch den Druckkontakt mit der Schneide 25 elastisch verformt, wobei sie entlang einer Klemmbreite w mit der Schneide in Kontakt steht. So wird die Tonermasse durch die Drehung der Entwicklungswalze pro Einheitsfläche 21 im Kontaktbereich zwischen dieser und der Schneide 25 reguliert, wodurch die Tonerschicht mit konstanter Dicke ausgebildet wird.
Die Schneide 25 besteht aus einem Schneidenelement aus einem Metallblech mit einer Dicke im Bereich von 0,05 bis 0,2 mm. Die Schneide 25 verfügt über ein festes Ende, das den oben genannten Druckkontakt zur Entwicklungswalze 21 mit geeignetem Druck unter Ausnutzung der Nachgiebigkeit und der elastischen Verformung des Metallblechs ermöglicht. Dies gewährleistet eine Regulierung, um die Tonerdicke auf der Entwicklungswalze 21 konstant zu machen. Ferner verfügt das Vorderende dieser Schneide 25, das gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird, wie es in der 1 dargestellt ist, über eine schräge Fläche 25a, die leicht gegenüber der Entwicklungswalze 21 abgewinkelt ist, um einen Öffnungswinkel Θ zu bilden, der allmählich relativ zur Entwicklungswalze 21 zunimmt. Um die schräge Fläche 25a zu bilden, wird das Vorderende der Schneide 25 z. B. einem Biegeprozess unterzogen. Der Prozess wird nachfolgend detailliert beschrieben.
Als Material zum Herstellen der Schneide 25 werden im Allgemeinen nachgiebige Materialien verwendet. Zu Beispielen derartiger Materialien gehören Federstähle wie SUS; rostfreie Stähle wie SUS301, SUS304, SUS420J2, SUS631; und Kupferlegierungen wie C1700, C1720, C5210, C7701.
Struktur des Ladungsentfernungselements
Gemäß der 2 entfernt das Ladungsentfernungselement 26 Ladungen vom Resttoner in direktem Kontakt mit dem Toner, während es gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird, und dann trennt es den Toner zur Wiederverwertung von der Entwicklungswalze 21 ab. Alternativ zu einem derartigen La dungsentfernungsverfahren ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Corona-Entladungseinrichtung zum Entfernen von Ladungen verwendet wird, und es ist ein sich drehendes Tonertrennelement vom Kontakttyp vorhanden, um Toner zur Wiederverwendung von der Entwicklungswalze 21 zu trennen.
Als in der 2 dargestelltes Ladungsentfernungselement 26 ist ein blechartiges, elastisches Element verwendet, das mit geeignetem Druck, wie im Fall der Schneide 25, gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird, und an das durch die Spannungsquelle 6 eine Spannung angelegt wird, um Ladungen vom Toner zu entfernen, der nach dem Entwicklungsprozess zurückgeliefert wurde. So besteht das elastische Element aus einem Basismaterial (Hauptkomponente) wie Nylon, PET (Polyethylenterephthalat), PTFE (Polytetrafluorethylen) sowie Polyurethan, und einem den elektrischen Widerstand einstellenden Material wie Ruß, um einen geeigneten elektrischen Widerstand zu erzielen. Das Ladungsentfernungselement 26 mit derartigem Widerstand wird durch die Quelle 6 mit der Ladungsentfernungsspannung versorgt.
Als Ruß, wie er als den elektrischen Widerstand einstellendes Material verwendet wird, werden Ruße mit einer spezifischen Stickstoffabsorptions-Oberfläche im Bereich von 20 m²/g bis 130 m²/g verwendet, z. B. Ofenruße oder Kanalruße wie ISAF, HAF, GPF und SRF. Der Mischungsanteil des Rußes entspricht 10 Gewichtsteilen oder mehr (in einigen Fällen 70 Gewichtsteilen oder weniger) auf 100 Gewichtsteile Polyurethan (dasselbe für Nylon, PET und andere Harze).
Einkomponententoner
Der Toner, der ein Einkomponententoner ist, wird dadurch hergestellt, dass 80–90 Gewichtsteile eines Styrol-Acryl-Copolymers, 5–10 Gewichtsteile Ruß und 0–5 Gewichtsteile eines die Ladung kontrollieren Mittels gemischt werden und das sich ergebende Gemisch pulverisiert wird, woraufhin eine Klassierung erfolgt, um negativ geladene Tonerteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von ungefähr 5 bis 10 μm zu erhalten. Um das Fließvermögen zu verbessern, werden 0,5 bis 1,5 Gewichtsteile Siliciumoxid (SiO₂) mit den Tonerteilchen vermischt, oder diese werden mit Siliciumoxid beschichtet. So wird ein unmagnetischer Einkomponententoner erhalten.
Für den Toner besteht keine Beschränkung auf einen solchen mit negativer Ladung, sondern es kann auch ein solcher mit positiver Ladung verwendet werden. Toner mit positiver Ladung kann leicht dadurch hergestellt werden, dass in geeigneter Weise ein Bindeharz, das eine Hauptkomponente bildet, ein die Ladung steuerndes Mittel und dergleichen ausgewählt werden. Ein derartiger Toner ist nicht nur beim schwarzem Toner zur Verwendung in Einfarben-Kopiergeräten und -Druckern anwendbar, sondern auch als Farbtoner zur Verwendung in Farbkopierern und Farbdruckern.
Für den unmagnetischen Einkomponententoner besteht keine Einschränkung auf einen solchen mit der oben genannten Zusammensetzung, sondern bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung sind Toner mit Zusammensetzungen verwendbar, wie sie unten beschrieben werden.
Als Bindeharz, das eine Hauptkomponente bildet, können wärmehärtende Harze verwendet werden, wie Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht, Epoxidharze, Polyamid und Polyvinylbutyral, neben Styrol-Acryl-Copolymer.
Als Färbungsmittel zur Verwendung in schwarzem Toner können neben dem oben genannten Ruß auch Ofenruß, Nigrosinfarbstoffe, metallhaltige Farbstoffe und dergleichen verwendet werden. Als Färbungsmittel zur Verwendung in Farbtoner können gelbe Färbungsmittel wie gelbe Pigmente auf Benzidin-Basis, Phonongelb, unlösliche Azo-Pigmente auf Acetoacetanilid-Basis, Monoazo-Pigmente, Azomethin-Pigmente, magentafarbige Färbungsmittel wie magentafarbige Farbstoffe auf Xanthen-Basis, Wolframmolybdat-Lack-Pigmente, Anthrachinon-Farbstoffe, Färbungsmaterialien, die Xanthen-Farbstoffe und organische Carboxylate enthalten, Thioindigo, unlösliche Azo-Pigmente auf Naphthol-Basis; und cyanfarbige Färbungsmittel wie Pigmente auf Kupferphthalocyanin-Basis verwendet werden.
Ferner können als Fließmittel für Toner neben Siliciumoxid, das als Beschichtungsmittel aufgetragen wird, kolloidales Siliciumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zinkstearat, Polyvinylidenfluorid und eine Mischung davon verwendet werden.
Noch ferner können als Ladungskontrollmittel für negativ geladenen Toner Azo-haltige Farbstoffe, metallorganische Komplexe, chloriertes Paraffin und dergleichen verwendet werden. Als Ladungskontrollmittel für positiv geladenen Toner können demgegenüber Nigrosin-Farbstoffe, Metallsalze aliphatischer Säuren, Amin, quarternäre Ammoniumsalze und dergleichen verwendet werden.
Bei der Entwicklungsvorrichtung 2 unter Verwendung des oben genannten Einkomponententoners dient die gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückte Schneide 25 dazu, die Tonermasse pro Einheitsfläche auf der Entwicklungswalze so zu regulieren, dass eine konstante Dicke der erzeugten Tonerschicht aufrecht erhalten wird. Dabei wird, um die Toleranz zum Anbringen und Befestigen der Schneide 25 am Entwicklerbehälter 20 zu vergrößern, der Öffnungswinkel Θ, der durch die an der Schneide 25 bei der Erfindung vorhandene schräge Fläche 25a und eine Tangentenlinie an einem Punkt gebildet ist, an dem die Schneide 25 gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wird, wobei der Toner dazwischen fließt, wesentlich. Der Öffnungswinkel Θ wird auf 12,5° oder mehr eingestellt, wie es bei den folgenden Arbeitsbeispielen detailliert beschrieben wird. Dieser Öffnungswinkel Θ hängt nicht nur vom Kippwinkel der schrägen Fläche 25a sondern auch vom Zustand der Entwicklungswalze 21 ab, wenn sie gegen die Schneide 25 drückt, wie es in der 1 dargestellt ist.
Bei den folgenden Beispielen wurden Effekte der Einstellung des Öffnungswinkels Θ, wie durch die schräge Fläche 25a am Vorderende der Schneide 25 gebildet, auf einen vorbestimmten Wert oder mehr für den Fall der oben beschriebenen einen Ausführungsform geklärt, die über die Struktur der Schneide 25 verfügt, die es ermöglicht, den Einkomponententoner gleichmäßig auf der Entwicklungswalze 21 abzulagern.
Beispiel 1
Die beim Beispiel 1 verwendete Entwicklungsvorrichtung 2 verfügt über die in der 2 dargestellte Konfiguration. Der leitende Träger des fotoempfindlichen Elements 1 ist geerdet, und die Oberfläche der fotoempfindlichen Schicht wird gleichmäßig auf ein Potenzial von z. B. –550 V geladen. Das fotoempfindliche Element 1 verfügt über einen Durchmesser von 65 mm, und es dreht sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 190 mm/Sek. in der Richtung des Pfeils. Die leitende, elastische Entwicklungswalze 21 mit einem Durchmesser von 27 mm (Radius R = 13,5 mm) besteht aus einem leitenden Urethankautschuk, dem ein leitendes Mittel wie Ruß zugesetzt ist, und der über einen spezifischen Volumenwiderstand von ungefähr 10⁶ Ωcm, eine Alkar-C-Härte von 60 bis 70 Grad auf Grundlage von JIS K 6301 sowie eine mittlere Mittellinienrauigkeit Ra von ungefähr 1,0 μm gemäß JIS B0601 verfügt. Die Entwicklungswalze 21 wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 285 mm/Sek. in der Richtung eines in der Figur dargestellten Pfeils gedreht. Die Entwicklungswalze 21 wird durch die Entwicklungsvorspannungsversorgung 3 über eine sich drehende Achse mit einem Durchmesser von 15 mm mit einer Entwicklungsvorspannung von –450 V versorgt. Die Entwicklungswalze 21 wird über eine Tonerschicht auf solche Weise gegen das fotoempfindliche Element 1 gedrückt, dass sie entlang einer Entwicklungsklemmstelle (Entwicklungsbereich) von 2 mm mit dem fotoempfindlichen Element 1 in Kontakt steht.
Die Zuführwalze 22, die dazu dient, den Toner zu rühren und Resttoner von der Entwicklungswalze 21 nach dem Entwicklungsprozess zu entfernen, verfügt über einen Durchmesser von 20 mm, und sie besteht aus einem leitenden Urethanschaum mit einem spezifischen Volumenwiderstand von 10⁵ Ωcm und einer Zellendichte von ungefähr 3 Zellen/mm. Die Zuführwalze 22 wird mit einer Kontakttiefe von 0,5 mm gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt und mit einer vorbestimmten Umfangsgeschwindigkeit von 170 mm/Sek. in einer Richtung gedreht, die in der Figur durch einen Pfeil dargestellt ist. Die Zuführwalze 22 wird durch die Vorspannungsversorgung 4 über eine Achse an ihr aus rostfreiem Stahl mit einer Vorspannung von –550 V versorgt.
Wie es in der 2 dargestellt ist, besteht die Schneide 25 zum Regulieren der Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 21 aus einem 0,1 mm dicken Blech aus rostfreiem Stahl mit der Struktur eines freistehenden Trägers, dessen eines Ende fixiert ist. Die Schneide wurde durch die Vorspannungsversorgung 5 mit –550 V vorgespannt. Die Schneide 25 wird durch die Vorspannungsversorgung 5 mit einer Vorspannung von –500 V versorgt. Die Schneide dient dazu, die Tonermasse pro Einheitsfläche (m/a) auf der Entwicklungswalze 21 auf ungefähr 0,8 bis 1,0 mg/cm² und die Tonerladung (q/m) auf ungefähr –10 μC/g einzustellen.
Obwohl es in der 2 nicht dargestellt ist, sind die Entwicklungswalze 21 und die Schneide 25 an ihren entgegengesetzten Enden mit einer Abdichtung versehen, um ein Verschmutzen durch Toner zu verhindern. Die Abdichtung besteht aus einem 0,1 mm dicken PET-Film. Falls erforderlich, kann für die Abdichtung ein Aluminium-Abscheidungsfilm oder dergleichen für Leitfähigkeitszwecke verwendet werden, wobei das Potenzial desselben auf dasjenige der Entwicklungswalze 21 oder um ungefähr –50 V höher eingestellt wird. Die leitende Fläche einer derartigen Abdichtung kann an der Entwicklungswalze 21 anliegen, um Ladung vom Toner zu entfernen.
Der effektive Walzenwiderstand r der Entwicklungswalze 21 sowie der während des Entwicklungsprozesses fließende Entwicklungsstrom i erzeugen in der Entwicklungswalze 21 einen Spannungsabfall Vd = i·r. Die Entwicklungsvor spannung, die die Oberfläche der Entwicklungswalze 21 effektiv beeinflusst kann dadurch abgesenkt werden, dass der effektive Walzenwiderstand r auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, um dadurch einen scharfen Gradienten einer binärartigen Entwicklungscharakteristik auf einen vorbestimmten Gradienten einzustellen, um die Gradationseigenschaften zu verbessern.
Nun wird die Schneide 25 zum Regulieren der Dicke der Tonerschicht unter Bezugnahme auf die 1 weiter detailliert beschrieben.
Die Schneide 25 ist am Entwicklerbehälter 20 befestigt, und sie drückt mit einem Abschnitt einer freien Länge l, in dem sie nicht durch ihr festes Ende eingeschränkt ist, mit einem vorbestimmten Druck f von ungefähr 30 gf/cm auf die Oberfläche der Entwicklungswalze 21, wobei der Abschnitt der freien Länge, der sich frei vom festen Ende der Schneide aus erstreckt, eine Kurve entsprechend einer kubischen Funktion bildet. Die Schneide 25 wirkt mit der Entwicklungswalze 21 so zusammen, dass der Toner geladen wird und im Kontaktbereich zwischen ihnen, entsprechend einer Klemmbreite w, die durch den Andrückdruck f der Schneide 25 und den Radius und die Elastizität der Entwicklungswalze 21 bestimmt ist, eine dünne Tonerschicht gebildet wird.
Der zwischen einer geraden Linie, die das Zentrum der Klemmbreite w und das Zentrum der Entwicklungswalze 21 verbindet, und einer geraden Linie, die einen Endpunkt der Klemmbreite w und das Zentrum der Entwicklungswalze 21 verbindet, gebildete Winkel α ergibt sich geometrisch aus der 1. Dieser Winkel α ist nämlich durch den folgenden Ausdruck (1) gegeben: α = sin–1(w/2R) (1)
Der so bestimmte Winkel α liefert einen Näherungswert für den zwischen einer Linie "a", die sich von der Seite der Schneide 25 aus erstreckt, die an der Entwicklungswalze 21 anliegt, und einer Linie "b" tangential zu einer Fläche der Entwicklungswalze 21 am stromabwärtigen Ende der Klemmstelle gebildeten Winkel.
Der Öffnungswinkel Θ am Tonereinlassabschnitt, der zwischen der Entwicklungswalze 21 und der Schneide 25 gebildet ist, ist durch den folgenden Ausdruck (2) gegeben: Θ = Ψ + sin–1(w/2R) (2) wobei Ψ den Winkel bezeichnet, der zwischen der Linie "a", die sich von der Seite der Schneide 25 aus erstreckt, die an der Entwicklungswalze 21 anliegt, und einer Linie "c" entlang der schrägen Fläche 25a am Vorderende der Schneide 25 gebildet ist.
Die Klemmbreite "w" beträgt unter den oben genannten Bedingungen tatsächlich 1,9 mm. Die Messung der Klemmbreite "w" wurde durch die Schritte ausgeführt, dass die Entwicklungsvorrichtung 2 für eine vorgegebene Zeitperiode im Leerlauf betrieben wurde, die Schneide 25 abmontiert wurde und eine in ihrer Oberfläche erzeugte Klemmmarkierung gemessen wurde.
Beim Beispiel 1 wird durch Einsetzen der so bestimmten Klemmbreite "w" in den Ausdruck (1) ein Winkel α von ungefähr 4,0° erhalten.
Der am Vorderende der Schneide 25 ausgebildete Kippwinkel Ψ wurde auf z. B. 9,5° eingestellt, unter dem die schräge Fläche 25a des Vorderendes der Schneide 25 abgewinkelt war. Dieser Kippwinkel wurde unter Verwendung einer Oberflächenform/Rauigkeit-Messanlage mit einem Laserinterferometer (S5 FORM-TALLYSURF SERIES 2, kommerziell erhältlich von Rank Taylor Hobson Inc.) gemessen. Eine Schneide 25, deren schräge Fläche 25a einen Kippwinkel von 9,5° aufweist, wird nachfolgend als "Schneidenstruktur A" bezeichnet.
Demgemäß beträgt der Öffnungswinkel Θ zwischen der Entwicklungswalze 21 und der schrägen Fläche 25a der Schneide 25 beim Beispiel 1 aus dem Ausdruck (2) 13,5°.
Die 3 zeigt eine Beziehung zwischen der Tonermasse pro Einheitsfläche (m/a) auf der Entwicklungswalze 21 über der freien Länge der Schneide 25 (Länge l in der 2) abhängig von der Schneidenstruktur A. Wie es aus der 3 erkennbar ist, kann die Schneide 25 die Tonermasse pro Einheitsfläche m/a im Bereich zwischen 0,8 und 1,0 mg/cm² halten, wenn die freie Länge l der Schneide 25 im Bereich zwischen 5,85 und 7,55 mm liegt. So beträgt die Einstelltoleranz für die freie Länge l, d. h. die Toleranz der Einstellposition der Schneide 25, 1,7 mm.
Demgemäß kann, wenn der zwischen dem Kippwinkel Ψ der am Vorderende der Schneide 25 gebildeten schrägen Fläche 25a gebildete Öffnungswinkel Θ und der Winkel α auf einem vorbestimmten Wert oder größer eingestellt werden, der Toleranzbereich zum Einstellen der Schneide 25 beträchtlich erweitert werden, was Freiraum für die Montagegenauigkeit der Schneide liefert und den Montagevorgang erleichtert.
Als Nächstes wird die Entwicklungswalze 21 so hergestellt, dass sie dieselbe Struktur wie oben angegeben aufweist, jedoch mit der Ausnahme, dass ihr Durchmesser 34 mm (Radius R = 17 mm) beträgt, und der Durchmesser ihrer Achse 18 mm beträgt. Die Schneide 25 der oben genannten Struktur A wird gegen die Entwicklungswalze mit einem solchen Durchmesser gedrückt.
Dabei betrug die Klemmbreite "w", mit der die Schneide 25 gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wurde, w = 2,0 mm auf Grundlage derselben Messung. Unter Verwendung der Ausdrücke (1) und (2) wurden die Winkel α und Θ zu α = 3,4° bzw. Θ = 3,4 + 9,5 = 12,9° bestimmt.
Die 3 zeigt auch eine Beziehung für die Tonermasse pro Einheitsfläche (m/a) auf der Entwicklungswalze 21 über der freien Länge der Schneide 25 in diesem Fall. Wie es aus der 3 erkennbar ist, kann die Schneide 25 die Tonermasse pro Einheitsfläche m/a im Bereich zwischen 0,8 und 1,0 mg/cm² aufrecht erhalten, wenn ihre freie Länge l im Bereich zwischen 6,1 und 7,5 mm liegt. So ist die Einstelltoleranz für die freie Länge auf den großen Wert von 1,4 mm erhöht.
Wie oben beschrieben, ist es ersichtlich, dass dann, wenn die Schneide mit derselben Struktur A verwendet wird, die Toleranz für die Einstellposition der Schneide 25 abhängig vom Durchmesser der Entwicklungswalze 21 variiert. Ferner ist es ersichtlich, dass die Toleranz für die Einstellposition der Schneide 25 zunimmt, wenn für den Öffnungswinkel Θ gemäß der Erfindung gesorgt wird.
Für eine detaillierte Untersuchung wurde ein Versuch ausgeführt, bei dem der Kippwinkel Ψ des Vorderendes der Schneide 25 auf 7,1°, 9,0°, 9,8° bzw. 10,8° variiert wurde, während eine Entwicklungswalze 21 mit einem Durchmesser von 34 mm (Radius R = 17 mm) und einem Achsdurchmesser von 18 mm verwendet wurde. Schneiden mit verschiedenen Kippwinkeln Ψ wurden mit B, C, D bzw. E gekennzeichnet. Die Schneiden der Strukturen B bis E zeigen alle eine Klemmbreite "w" von 2,0 mm auf Grundlage derselben Messung, wie sie oben beschrieben ist. Die 3 zeigt auch Beziehungen der Tonermasse (m/a) auf der Entwicklungswalze Einheitsfläche 21 für verschiedene freie Längen der Schneiden 25 bei diesem Versuch.
Die Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse, wie sie erhalten wurden, wenn die Strukturen A bis E der Schneide 25 und verschiedene Durchmesser der Entwicklungswalze 21 verwendet wurden.
Tabelle 1
Aus der Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass bei einem Öffnungswinkel von 12,4° oder weniger die Einstelltoleranz für die freie Länge l der Schneide 25 beinahe 0 wird. Um die in der Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse klarzustellen, sind in der 4 die Beziehungen der Toleranz für die freie Länge l der Schneide 25 über dem Öffnungswinkel Θ am Tonereinlassabschnitt aufgetragen. Wie es aus der 4 erkennbar ist, nimmt die Toleranz für die freie Länge schnell zu, wenn der Öffnungswinkel Θ 12,5° überschreitet, wohingegen sie schnell fällt, wenn der Öffnungswinkel weniger als 12,5° beträgt.
Wie oben beschrieben, kann eine angemessene Toleranz für die Tonermasse pro Einheitsfläche auf der Entwicklungswalze 21 gewährleistet werden, wenn der Radius R der Entwicklungswalze 21 und der Kippwinkel Ψ am Vorderende der Schneide 25 so spezifiziert werden, dass Θ = Ψ + sin^–1(w/2R) > 12,5° gilt, wobei Ψ der Winkel ist, der zwischen einer Linie (a), die sich ausgehend von der Fläche, an der die Schneide 25 mit der Entwicklungswalze 21 in Berührung steht, und der schrägen Fläche (c) der Schneide 25 erstreckt; w die Klemmbreite ist, mit der die Schneide an der Entwicklungswalze 21 anliegt; und R der Radius der Entwicklungswalze 21 ist. In diesem Fall ist es bevorzugter, dass der Öffnungswinkel Θ auf 13,5° oder mehr eingestellt wird.
Es ist zu beachten, dass hinsichtlich des Terms "sin^–1(w/2R)" des obigen Ausdrucks die Klemmbreite w zwischen der Schneide 25 und der Entwicklungswalze 21 abhängig von der Elastizität der Entwicklungswalze 21 variiert. Wenn jedoch der Öffnungswinkel Θ am Tonereinlassabschnitt entsprechend dem obigen Ausdruck auf einen geeigneten Wert eingestellt wird, kann eine angemessene Toleranz für die Einstellposition der Schneide 25 gewährleistet werden, um für eine gewünschte Tonermasse pro Einheitsfläche zu sorgen. Dies trägt zu einer vergrößerten Toleranz der freien Länge l beim Herstellen der Schneide 25 bei. Im Ergebnis ist nicht nur die Herstellung der Schneide erleichtert, sondern es ist auch die Toleranz zum Montieren der Schneide in solcher Weise, dass sie gegen die Entwicklungswalze 21 drückt, erhöht, so dass das Montieren der Schneide leicht ausführbar ist.
Beispiel 2
Durch das Beispiel 2 sollen Effekte der Erfindung auf Grundlage der Dicke der Schneide untersucht werden.
Das Beispiel 2 wurde unter Verwendung derselben Schneidenstruktur wie der des Beispiels 1 mit der Ausnahme ausgeführt, dass die Dicke des die Schneide 25 bildenden Elements auf 0,3 mm oder mehr eingestellt wurde.
In diesem Fall wurde eine Verformung aufgrund von durch einen Biegeprozess der Schneide 25 hervorgerufenen Restspannungen erzeugt, so dass über die Gesamtbreite von ungefähr 300 mm der Schneide 25 eine Verwindung in der Größenordnung von 10 mm erzeugt wurde. Diese Verwindung wurde nicht beseitigt, wenn ein Ende der Schneide 25 am Entwicklerbehälter 20 der in der 2 dargestellten Entwicklungsvorrichtung 2 befestigt wurde. Demgemäß war der gerade Verlauf der Schneide 25 im Abschnitt beeinträchtigt, in dem sie an der Entwicklungswalze 21 anlag. Dies führte zu fehlender Konstanz der Dicke der Tonerschicht auf der Entwicklungswalze 21.
Demgegenüber war, wenn die Dicke des Elements, das z. B. die Schneide 25 mit der Struktur A des Beispiels 1 bildete, auf 0,2 mm oder weniger eingestellt wurde, die sich aus der Verformung aufgrund des Biegeprozesses ergebende Verwindung auf 5 mm oder weniger bezogen auf die Gesamtbreite der Schneide beschränkt. Demgemäß wurden, wenn die Schneide so verwendet wurde, dass sie am vorliegenden Entwicklerbehälter 20 befestigt wurde und gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wurde, eine bevorzugte Tonerschicht und eine gleichmäßige Tonermasse pro Einheitsfläche erzielt.
Beispiel 3
Das Beispiel 3 ist dazu vorgesehen, Effekte auf Grundlage der Auswahl von Materialien für die Schneide 25 zu untersuchen.
Beim Beispiel 3 wurden Schneiden mit der Struktur des Beispiels 1 aus SUS 301-CSP gemäß JIS G 43133, die einer Temperung von 3/4H, H oder EH unterzogen wurden, SUS 304-CSP, die einer Temperung von 3,4H oder H unterzogen wurden, und dergleichen hergestellt. Als Ergebnis der Verwendung derartiger Materialien wurde die schräge Fläche 25a, wenn sie durch einen Biegeprozess am Vorderende der Schneide 25 ausgebildet wurde, hinsichtlich ihrer Form mit hoher Genauigkeit ausgebildet. Außerdem war der gerade Verlauf des gebogenen Abschnitts der Schneide 25 verbessert, so dass über das gesamte axiale Gebiet der Entwicklungswalze 21 eine günstige Tonerschicht erzeugt wurde.
Die 5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Walzrichtung eines Materials in Form eines dünnen Blechs und einer Biegerichtung desselben zeigt, wenn die schräge Fläche am Vorderende der Schneide 25 durch mechanisches Biegen hergestellt wurde. Die Schneide 25 (5), bei der das Material aus dünnem Blech so gebogen wurde, dass es eine Biegelinie 25b rechtwinklig zu seiner Walzrichtung zeigte, verfügte über einen verbesserten geraden Verlauf des gebogenen Abschnitts, und es erlaubte die Erzeugung einer bevorzugten Tonerschicht über das gesamte axiale Gebiet der Entwicklungswalze 21 hinweg, im Vergleich mit einer Schneide, bei der der Biegeprozess entlang einer Biegelinie 25 parallel zur Walzrichtung des Materials in Form eines dünnen Blechs ausgeführt wurde.
Daraus wird geschlossen, dass dann, wenn das Vorderende der Schneide 25 zum Erzeugen der schrägen Fläche 25a umgebogen wird, der Biegeprozess vorzugsweise so ausgeführt wird, dass die Biegelinie 25b die Walzrichtung des Materials in Form eines dünnen Blechs rechtwinklig schneidet, wie es in der 5 dargestellt ist.
Ferner war dann, wenn das für die Schneide verwendete gewalzte Material einer TA-Behandlung (Zugtemperungsbehandlung) vor dem Biegeprozess unterzogen wurde, der gerade Verlauf der Schneide 25 im Anlageabschnitt mit der Entwicklungswalze 21 verbessert, und die Tonerschicht wurde in bevorzugter Weise über das gesamte axiale Gebiet der Entwicklungswalze 21 hinweg ausgebildet, im Vergleich zum Fall, bei dem das Material keiner TA-Behandlung unterzogen wurde.
Beispiel 4
Das Beispiel 4 ist dazu vorgesehen, Effekte der Erfindung zu untersuchen, wenn die schräge Fläche 25a bei der Konfiguration des Beispiels 1 durch einen mechanischen Biegeprozess am Vorderende der Schneide 25 hergestellt wird.
Die 6 zeigt Formwerkzeuge, wie sie bei einem Biegeprozess zum Herstellen der schrägen Fläche 25a der Schneide 25 verwendet werden. Formwerkzeuge 30 in der 6, auf denen ein zu einer Schneide 25 auszubildendes Schneidenelement 250 platziert wird, verfügen über schräge Abschnitte, die an die schräge Fläche 25a angepasst sind. Die Formwerkzeuge 30 bestehen aus Folgendem: einem Stempel-Formwerkzeug 31 mit einem Vorsprung 31a an der Position, die einem Biegeabschnitt der Schneide entspricht, wobei dieser Vorsprung eine Höhe von ungefähr 0,01 bis 0,02 mm aufweist; und einem Gesenk-Formwerkzeug 32, auf das von oben her zu drücken ist.
Die schräge Fläche 25a der Schneide 25 wird dadurch hergestellt, dass das Schneidenelement 250 zwischen dem Stempel-Formwerkzeug 31 und dem Gesenk-Formwerkzeug 32 eingebettet wird und anschließend Druck von oben für eine Pressbearbeitung auf das Gesenk-Formwerkzeug 32 ausgeübt wird. Gleichzeitig wird das Schneidenelement 250 durch ein Abscher-Formwerkzeug 33 auf eine vorbestimmte Länge abgeschnitten, um dadurch die Schneide 25 vorbestimmter Länge zu erhalten.
Wie oben beschrieben, drückt beim Herstellen der schrägen Fläche 25a der Schneide 25 der Vorsprung 31a des Stempel-Formwerkzeugs 31 den Biegeabschnitt des Schneidenelements 250 auf dessen Rückseite, so dass ein beim Biegeprozess auftretendes Feder-Zurückspringen verhindert wird, wobei auch die Form des Biegeabschnitts des Gesenks 32 (Form der schrägen Fläche) genau auf das Schneidenelement 250 übertragen werden kann. Bei diesem Prozess wurden im Biegeabschnitt der Schneide keine Risse erzeugt, insbesondere nicht an der Seite, der mit der Entwicklungswalze 21 in Kontakt steht.
Beim oben genannten Biegeprozess wird der Biegeabschnitt der Schneide 25 mit höherer Genauigkeit als bei der Verwendung von Formwerkzeugen ohne einen Vorsprung erzeugt, und es wird eine glatte Biegefläche erhalten. Die so erhaltene Schneide 25 ermöglichte die Ausbildung einer bevorzugteren Toner schicht.
Beispiel 5
Bei der Konfiguration des Beispiels 1 wurde die schräge Fläche 25a am Vorderende der Schneide 25 durch einen mechanischen Biegeprozess entsprechend einem anderen Verfahren als dem beim Beispiel 4 hergestellt. Nach der Herstellung der schrägen Fläche 25a wurde die Seite des Biegeabschnitts, auf der die Schneide an der Entwicklungswalze 21 anliegt. einem Schleifprozess unterzogen, um dadurch eine glatte Biegefläche zu erzielen. Unter Verwendung dieser Schneide wurde eine bevorzugte Tonerschicht ausgebildet.
Der Schleifprozess wurde mit den folgenden Schritten ausgeführt: Grobschleifen der Fläche mit Sandpapier von #300 bis #450, weiteres Schleifen der Fläche mit Sandpapier von #600 bis #1.200 sowie Endbearbeiten der Fläche mit Schmirgelpapier von #2.000 bis #5.000 oder einem Tuch, auf das eine Aluminiumoxid enthaltende Verbindung aufgebracht war.
Beispiel 6
Das Beispiel 6 ist dazu vorgesehen, eine Konfiguration zu untersuchen, die verhindert, dass Toner auf die Fläche aufschmilzt, mit der die Schneide 25 an der Entwicklungswalze 21 anliegt, wodurch die Ausbildung einer ungleichmäßigen Tonerschicht während einer längeren Zeitperiode hervorgerufen wird, und durch diese Konfiguration erzielte Effekte zu untersuchen.
Die Schneide 25 des Beispiels 6 wies eine ähnliche Konfiguration wie die des Beispiels 1 auf, und sie wurde auf solche Weise hergestellt, dass folgend auf die Ausbildung der schrägen Fläche 25a in der Schneide 25 durch den mechanischen Biegeprozess ein Alumit-behandeltes Aluminiumfolienstück 251 mit einem leitenden Kleber auf die Fläche mit der schrägen Fläche 25a sowie die Fläche, mit der die Schneide 25 mit der Entwicklungswalze 21 in Kontakt steht, geklebt wurde, wie es in der 7 dargestellt ist.
Zum Vergleich mit dieser Konfiguration war, wenn eine aus Feder-Phosphorbronze c5210 hergestellte Schneide gegen die Entwicklungswalze 21 gedrückt wurde und ein Leerlauftest mit der Entwicklungsvorrichtung ausgeführt wurde, der Toner nach dem Verstreichen von ungefähr 8 Stunden auf die Schneidenfläche (Kontaktfläche mit der Entwicklungswalze 21) aufgeschmolzen, wodurch in der regulierten Tonerschicht Streifen erzeugt wurden.
Bei der in der 7 dargestellten Schneide 25 führte jedoch der Leerlauftest mit der Entwicklungsvorrichtung 2 dazu, dass selbst nach Leerlauf über 20 Stunden keine Streifen in der Tonerschicht auftraten.
Alternativ wurde, wie es in der 8 dargestellt ist, die schräge Fläche 25a der Schneide 25 durch ein Aluminium-Vorderende 252 gebildet, das durch Gesenkgießen hergestellt worden war, wobei seine Oberfläche eine Alumit-Behandlung erfuhr. Danach wurde das Vorderende 252 unter Verwendung eines leitenden Klebers auf ein Schneidenelement 253 aus 0,25 mm dicker Phosphorbronze C5210 aufgeklebt, und so wurde die in der 8 dargestellte Schneide 25 erhalten. Bei der so hergestellten Schneide der 8 bildete das Vorderende 252 die Kontaktfläche zur Entwicklungswalze 21, wodurch sich ein ähnlicher Effekt wie bei der in der 7 dargestellten Schneide ergab.
Daraus wird geschlossen, dass dann, wenn ein für die Schneide 25 verwendetes Material die Möglichkeit liefert, dass ein Schmelzen von Toner erfolgt, wodurch eine ungleichmäßige Tonerschicht erzeugt wird, das Bereitstellen eines Alumit-behandeltes Elements ziemlich wirkungsvoll ist, um das Aufschmelzen von Toner zu verhindern.
Beispiel 7
Bei den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 6 wurde die schräge Fläche 25a der Schneide 25 insbesondere durch Biegen hergestellt, und es wurde einer Verringerung des Einflusses einer durch Restspannungen hervorgerufenen Verformung Berücksichtigung geschenkt. Ferner wurde ein Alumit-behandeltes Element verwendet, um ein Aufschmelzen von Toner auf die Schneidenfläche 25 in Kontaktbeziehung zur Entwicklungswalze 21 zu verhindern. Nun wird beim Beispiel 7 ein Prozess zum Herstellen eines Elements beschrieben, bei dem eine schräge Fläche ohne einen derartigen Biegeprozess hergestellt wird, und bei dem eine Alumit-Behandlung ausgeführt wird.
Die Schneide des Beispiels 7 weist eine ähnliche Konfiguration wie die beim Beispiel 1 auf, jedoch mit der Ausnahme, dass die schräge Fläche 25a am Vorderende der Schneide 25 nicht durch einen Biegeprozess hergestellt wird. Statt dessen wird, wie es in der 9 dargestellt ist, am Vorderende eines Schneidenelements 254 eine Stufe 25c ausgebildet, und ein Metallfolienstück 255 wird so aufgeklebt, dass es die Stufe 25c zum Ausbilden der schrägen Fläche 25a bedeckt, wodurch die Schneide 25 hergestellt wird.
Das Schneidenelement 254 wird aus einem 0,1 mm dicken Stahlblech aus SUS304 hergestellt, und es wird einem Halbätzvorgang unterzogen, um einen Abschnitt auf einer seiner Seiten zu entfernen, der in Anlagebeziehung zur Entwicklungswalze 21 steht, wobei der Abschnitt über eine Längserstreckung von ungefähr 300 μm ausgehend vom Vorderende des Schneidenelements und eine Tiefe von ungefähr 50 μm verfügt. Anschließend wird das 0,05 mm dicke Phosphorbronze-Folienstück 255 mit einem leitenden Kleber auf den Vorderendabschnitt aufgeklebt.
Da die schräge Fläche 25a im Fall der so hergestellten Schneide 25 nicht durch einen mechanischen Biegeprozess hergestellt wird, wurde eine schräge Fläche 25a mit nahezu konstantem Kippwinkel Ψ über die Gesamtbreite der Schneide erhalten, ohne dass es zu einer Verwindung kam. So wurde auf einfachere Weise für Herstellgenauigkeit gesorgt. Kurz gesagt, kann die in der 9 dargestellte Schneide 25 den Nachteil beseitigen, wie er bei der Verwendung eines mechanischen Biegeprozesses auftreten kann, wobei der Kippwinkel durch eine Verformung aufgrund von Restspannungen abhängig von der Dicke oder dem Material des Schneidenelements 254 beeinflusst wird.
Für das Verfahren zum Herstellen der Stufe 25c am Schneidenelement 254 besteht keine Beschränkung auf das durch die 9 veranschaulichte. Wie es in der 10 dargestellt ist, kann die Stufe 25c dadurch erhalten werden, dass dünne Folien 256, 257, die zwei Schneidenelemente mit verschiedenen Längen des Vorderendes sind, aufeinandergeklebt (aufeinanderlaminiert) werden. Z. B. können zwei dünne Folien 256, 257 mit einer Dicke von 0,05 mm aufeinandergeklebt werden. In diesem Fall kann die Tiefe der Stufe 25c leicht durch Kontrollieren der Dicke des Schneidenelements 256 bestimmt werden.
Ferner kann beim Aufeinanderlaminieren der zwei Schneidenelemente 256, 257 in Form einer dünnen Folie die Herstellgenauigkeit hinsichtlich der Längserstreckung der Stufe 25a leicht dadurch erzielt werden, dass die Elemente über ein Positionierungsloch durch Verkleben oder Verschweißen, wie Laser-Punktschweißen, miteinander verbunden werden.
Außerdem kann, hinsichtlich der aufeinanderlaminierten Schneidenelemente 256, 257, eine Kante (Vorderende) des kürzeren Schneidenelements 256 als Bezugslinie verwendet werden, und die Kante kann in ein Gesenk eingesetzt werden, um einen Endabschnitt des längeren Schneidenelements 257 auf eine gewünschte Länge, wie 300 μm, abzuschneiden, um dadurch eine gewünschte Stufe auszubilden. Durch dieses Verfahren kann leicht die erforderliche Herstellgenauigkeit erzielt werden.
Ähnlich wie bei der Schneide der 9 kann ein 0,05 mm dickes Metallfolienstück, wie ein Phosphorbronze-Folienstück 258, mit einem leitenden Kleber auf das sich ergebende Schneidenelement geklebt werden, um dadurch eine mit der schrägen Fläche 25a ausgebildete Schneide 25 herzustellen.
Ähnlich wie bei den vorigen Beispielen ist bei den Schneiden 25 mit den in den 9 und 10 dargestellten Strukturen für den vorbestimmten Kippwinkel Ψ der schrägen Fläche 25a gesorgt, mit dem Ergebnis, dass für ausreichenden Einstellfreiheitsgrad bei der Montage der Schneide 25 am Entwicklerbehälter 20 gesorgt ist, wobei auch für die vorbestimmte Tonermasse pro Einheitsfläche und eine gleichmäßige Tonerschicht gesorgt ist. Darüber hinaus kann, da die Schneide unter keiner Verformung aufgrund eines Biegeprozesses leidet, die schräge Fläche 25a über die gesamte Breite der Schneide 25 gleichmäßig ausgebildet werden, so dass ihre Herstellgenauigkeit weiter erhöht ist.
Die Metallfolienstücke 255, 258 haften so an, dass sie die in den 9 und 10 dargestellten Stufen 25c mit vorzugsweise einer Dicke von 0,05 mm oder weniger bedecken. Wenn das Metallfolienstück 255 oder dergleichen eine Dicke von 0,1 mm oder mehr aufweist, wird dieses Metallfolienstück 255 oder dergleichen nicht ausreichend verformt, wenn es auf das Schneidenelement geklebt wird, so dass keine schräge Fläche 25a mit glattem Verlauf erhalten werden kann.
Die auf die Stufe 25c geklebten Metallfolienstücke 255, 258 sind vorzugsweise Alumit-behandelte Folienstücke, wie ein 0,02 mm dickes Aluminiumfolienstück, auf dem eine 0,02 mm dicke Alumitschicht ausgebildet ist. Ein derartiges Metallfolienstück zeigt verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen das Aufschmelzen von Toner, wie es beim Beispiel 6 beschrieben wurde.

Claims

Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, mit: – einer Entwicklungswalze (21) zum Tragen und Transportieren von Einkomponententoner zu einem Entwicklungsbereich, der einem ein elektrostatisches, latentes Bild tragenden Bildträgerelement (1) gegenübersteht; und – einer Schneide (25) zum Regulieren der Menge von auf der Entwicklungswalze (21) getragenem Einkomponententoner; – wobei die gegen die Entwicklungswalze (21) gedrückte Schneide (25) an ihrem Vorderende mit einer schrägen Fläche (25a) ausgebildet ist, die so geneigt ist, dass der Abstand zwischen ihr und der Entwicklungswalze (21) entlang der Richtung einlaufenden Toners allmählich kleiner wird; und – eine Andrückkraft der Schneide (25) und ein Kippwinkel (Ψ) der schrägen Fläche (25a) der Schneide (25) so eingestellt sind, dass ein Öffnungswinkel (Θ) zwischen der schrägen Fläche (25a) und der Entwicklungswalze (21) in einem Zustand, in dem sie gegen die Schneide (25) gedrückt wird, 12,5° oder mehr beträgt; – wobei der Kippwinkel (Ψ) so definiert ist, dass er zwischen einer Linie (a), die sich ausgehend von derjenigen Seite der Schneide (25) erstreckt, die an der Entwicklungswalze (21) anliegt, und einer Linie (c) gebildet ist, die sich entlang der schrägen Fläche (25a) am Vorderende der Schneide (25) erstreckt; und – wobei der Öffnungswinkel (Θ) dadurch eingestellt wird, dass der Radius (R) der Entwicklungswalze (21) und der Kippwinkel (Ψ) am Vorderende der Schneide (25) so eingestellt werden, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: Θ = Ψ + sin–1(w/2R),wobei Ψ den Kippwinkel (Ψ) der schrägen Fläche (25a) der Schneide (25) bezeichnet, w die Klemmbreite (w) bezeichnet, über die die Schneide (25) mit der Entwicklungswalze (21) in Kontakt steht, und R den Radius (R) der Entwicklungswalze (21) bezeichnet.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 1, bei der die Schneide (25) aus einem einstückigen, metallischen, blechartigen Element besteht, das durch mechanisches Biegen mit der schrägen Fläche (25a) versehen ist, wobei die Dicke des blechartigen Elements 0,2 mm oder weniger entspricht.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 2, bei der die schräge Fläche (25a) der Schneide (25) durch Biegen des die Schneide (25) bildenden blechartigen Elements entlang einer Biegelinie (25b) gebildet ist, die rechtwinklig zur Walzrichtung des blechartigen Elements verläuft.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 2, bei der der mechanische Biegevorgang zum Herstellen der schrägen Fläche (25a) der Schneide (25) unter Verwendung eines Formwerkzeugs (30) ausgeführt wird, das an einer Position mit einem Vorsprung (31a) versehen ist, die einer Biegeposition auf einer Seite der Schneide (25) entgegengesetzt zur Seite entspricht, mit der sie an der Entwicklungswalze (21) anliegt.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 1, bei der eine Fläche der Schneide (25) auf der Seite geschliffen ist, die an der Entwicklungswalze (21) anliegt.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 1, bei der eine Alumit-behandelte Aluminiumfolie auf mindestens einer Fläche der Schneide (25) vorhanden ist, die auf der an der Entwicklungswalze (21) anliegenden Seite liegt.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 1, bei der die schräge Fläche (25a) der Schneide (25) dadurch hergestellt wird, dass an einem Vorderende eines die Schneide (25) bildenden blechartigen Elements eine Stufe ausgebildet wird und ein Metallfolienstück (255) so angeklebt wird, dass es die Stufe (25c) überdeckt.
Entwicklungsvorrichtung, die einen Einkomponententoner verwendet, nach Anspruch 7, bei der die Schneide (25) aus zwei dünnen Blechelementen (256, 257) besteht, die so aufeinander geschichtet sind, dass ihre Vorderenden gegeneinander verschoben sind, um die Stufe (25c) auszubilden, und bei der das Metallfolienstück (258) so vorhanden ist, dass es die Stufe (25c) überdeckt.