DE68923484T2

DE68923484T2 - Bildaufzeichnungsgerät.

Info

Publication number: DE68923484T2
Application number: DE68923484T
Authority: DE
Inventors: Toshiro Konica Corpor Fujimori; Masakazu Konica Corpor Fukuchi; Hiroshi Konica Corporatio Fuma; Masahiko Konica Corporat Itaya; Masayuki Konica Cor Kamegamori; Shizuo Konica Corporati Morita; Yukio Konica Corporati Okamoto; Tsugio Konica Corpora Sugizaki; Akihiko Konica Corporat Tamura; Kazuo Konica Corporatio Yasuda; Kunihisa Konica Corpor Yoshino
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2009-05-04
Also published as: US5054419A; DE68923484D1; EP0341894B1; EP0341894A2; EP0341894A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Entwicklungsgerät für das Entwickeln eines Latentbilds auf einem Bilderzeugungskörper, insbesondere bei einem elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät.
Bei einem elektrophotographischen Bilderzeugungsgerät unter Verwendung eines Einkomponenten- oder eines Zweikomponentenentwicklers muß die Dicke der Entwicklerschicht auf einer drehbaren Entwicklungshülse dünn und gleichmäßig sein, um ein gutes (einwandfreies) Bild zu erhalten.
Herkömmlicherweise wurde die Dicke einer Entwicklerschicht mittels einer feststehenden Regulierplatte reguliert; dabei ist jedoch der Genauigkeit eine Grenze gesetzt, wenn die feststehende Regulierplatte bei der Entwicklungshülse angewandt wird. Infolgedessen liegt die Untergrenze der Entwicklerschichtdicke bei etwa 0,3 min. Zudem war es dabei schwierig, eine gleichmäßig(e) dünne Entwicklerschicht auf der Entwicklungshülse zu erreichen. Aus diesem Grund sind neben der Verwendung einer feststehenden Regulierplatte verschiedene Entwicklerschichtdicken-Reguliervorrichtungen mit dem Ziel der Erzielung einer gleichmäßig dicken Entwicklerschicht entwickelt worden. Einige Beispiele sind nachstehend erläutert.
(a) Die in der offengelegten JP-Patentveröffentlichung 43038/1979 beschriebene Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung offenbart (bzw. bezieht sich auf) eine Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung für Einkomponententwickler mit einer Entwicklerschichtdicken-Reguliervorrichtung in Form einer elastischen Rakel oder Klinge, bei der ein Ende frei ist und ihr anderes Ende unter Druck mit der Entwicklungshülse in Berührung gelangt.
(b) Die in der offengelegten JP-Patentveröffentlichung 51848/1979 beschriebene Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung offenbart (bzw. bezieht sich auf) eine Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung mit einer elastischen Rakel oder Klinge in Form einer elastischen (federnden) Metallplatte und einem darauf geschichteten weichen, elastischen Material, wobei der Mittelteil dieses weichen, elastischen Materials unter Druck mit der Entwicklungshülse in Berührung gelangt, um die Dicke eines Einkomponentenentwicklers zu regulieren bzw. einzustellen.
(c) Die in den offengelegten LIP-Patentveröffentlichungen 126567/1984 und 129879/1984 beschriebene Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung offenbart (bzw. bezieht sich auf) eine Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung, bei der eine intermittierend oder kontinuierlich rotierende elastische Rolle an die Entwicklungshülse angepreßt und die Entwicklerdicke mittels des am Berührungspunkt zwischen den beiden Rollen (bzw. Rolle und Hülse) gebildeten Quetschspalts reguliert wird.
(d) Die in der JP-Patentveröffentlichung 12627/1985 beschriebene Entwicklerschichterzeugungsvorrichtung offenbart (bzw. bezieht sich auf) eine Vorrichtung für Verwendung bei einem Entwicklungsgerät, das einen Einkomponentenentwickler verwendet. Im Gerät kommt eine Rolle in Berührung mit einer Entwicklungshülse aus einem elastischen Material, wodurch die Dicke des Entwicklers reguliert wird.
(e) Als verbesserte Vorrichtung zur Verwendung mit einem Zweikomponentenentwickler ist ein (entsprechender) Stand der Technik in den offengelegten JP-Patentveröffentlichungen 191868/1987 und 191869/1987 offenbart. Dabei handelt es sich um eine Einrichtung (ein Mittel) zum Erzeugen einer für berührungsfreie Entwicklung geeigneten dünnen Entwicklerschicht auf einer Entwicklungshülse.
Eine durch eine Trageinheit gehalterte elastische (oder federnde) Rakel bzw. Klinge kommt unter Druck mit der Entwicklungshülse in Berührung. Die Kante der elastischen Klinge ist dem Strom des Entwicklers auf der Entwicklungshülse entgegengesetzt eingestellt. Die Dicke der aus magnetischem Träger und Toner bestehenden Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungshülse wird auf diese Weise reguliert. Nach dieser Methode kann die Dicke des Entwicklers ohne weiteres dünner und genauer gehalten werden als nach der herkömmlichen Methode.
(f) Andere herkömmliche Einrichtungen (prior arts) zur Verwendung bei Zweikomponentenentwickler sind in den offengelegten JP-Patentveröffentlichungen 189582/1986 und 75563/1987 offenbart. Die dort offenbarten Einrichtungen sind nachstehend beschrieben. Eine starre Schichtdickenregulierplatte ist in ein Entwicklungsgerät eingebaut, wobei an der Rückseite der Regulierplatte eine magnetische Subs.tanz angebracht ist. Das Mittelteil oder die Kante der Regulierplatte wird durch die magnetische Anziehungskraft zwischen dem genannten, an der Rückseite der Regulierplatte angebrachten Magneten und einem in die Entwicklungshülse eingebauten festen Magneten an die Entwicklungshülse angepreßt.
Die herkömmlichen Entwicklerschichterzeugungsvorrichtungen sind mit den nachstehend beschriebenen Mängeln behaftet.
In obigen Fällen (a) und (b) nutzt die Vorrichtung die Kraft, die durch Biegen der elastischen Entwicklerschicht- Regulierklinge erzeugt wird, wobei die Kraft zu Schwankung neigt und die Klinge entsprechend Änderungen der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Entwicklungshülse, der Quetschspaltposition und der Entwicklerschichtdicke schwingen kann. Da hierbei keine Gegenmaßnahmen zur Verhinderung der Schwingung der elastischen Entwicklerschicht-Regulierklinge getroffen sind, schwingt diese in Resonanz mit einer im Gerät auftretenden Schwingung. Aus diesem Grund ist die Erzielung einer Entwicklerschicht einer gleichmäßigen Dicke bei dieser Vorrichtung schwierig. Insbesondere im obigen Fall (b) wird an die Entwicklungshülse ein weiches, elastisches (federndes) Element angepreßt, so daß diese Tendenz in diesem Fall (b) noch verstärkt ist; was die Sache noch verschlimmert, ist, daß die geometrische Form des Quetschspalts dem Einfluß einer Schwankung der Drehzahl der Entwicklungshülse unterworfen ist. Infolgedessen ändert sich die Quetschspaltfläche. Folglich neigt die Entwicklerdicke zu Ungleichmäßigkeit. Abgesehen davon werden bei der Bildung eines Quetschspalts dann, wenn eines der diesen bildenden Materialien oder beide Materialien weich und elastisch ist bzw. sind, weitere Probleme hervorgerufen, etwa ein Verstopfen des Quetschspalts durch den Entwickler und Verformung des weichen elastischen Materials durch Abrieb bzw. Verschleiß. Diese Störungen können bei Verwendung von Entwicklern aufteten, die harte Materialien, wie magnetische Materialien und Fluidisierungsmittel verwenden. Die im Absatz (c) beschriebene Vorrichtung ist der im Absatz (a) beschriebenen Vorrichtung bezüglich der Erzielung einer stabilen, gleichmäßigen und dünnen Entwicklerschicht überlegen, jedoch der Vorrichtung nach Absatz (a) in ihrer Fähigkeit (efficiency) zum Auflösen zusammengeballter Teilchen entsprechend der Verwendung der rotierenden Entwicklerschicht-Reguliereinheit und zum Beseitigen zusammengeballter Teilchen unterlegen. Dabei tritt ein Problem dahingehend auf, daß eine Masse von am Quetschspalt zusammengeballten Teilchen in diesem Zustand (as it is) gehalten wird oder bleibt und dann bei der Drehung des Drehkörpers durchgedrückt wird. Aufgrund dieses Problems kann auch bei einem intermittierenden Betrieb eine zufriedenstellende Arbeitsleistung (efficiency) nicht immer gewährleistet werden; zudem verschlechtert sich die Bildgüte unter Bildung von Schmutzmarken und Flecken. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß der rotierende Mechanismus, der Druckkontaktmechanismus usw. für das Ausgleichen des Drucks kompliziert werden.
Die Andruckfläche der Entwicklerschicht-Regulierplatte bei den unter (a) bis (d) beschriebenen Vorrichtungen ist vergleichsweise groß, um die Entwicklerschichtdicke konstant zu halten. Bei einem herkömmlichen Entwicklungsgerät, bei dem sich die Menge des dem Quetschspalt zugeführten Entwicklers in jedem Augenblick ändert, ist nämlich eine große Andruckfläche nötig.
Die unter (c) und (d) beschriebenen Fälle betreffen eine elastische (federnde) Entwicklungshülse, die für einen nichtmagnetischen Einkomponentenentwickler zweckmäßig ist, wobei an diese Hülse eine Entwicklerschichtdicken-Regulierplatte zur Ausbildung einer dünnen Entwicklerschicht angepreßt wird. Da diese Technik mit dem Mangel behaftet ist, daß sich im Langzeitgebrauch die Entwicklungshülse dauerhaft verformt oder der Elastizitätsmodul der Entwicklerschichtdicken- Regulierplatte variieren kann, läßt sich eine stabile Entwicklerschicht nicht erzeugen.
Die Vorrichtung gemäß dem Fall (e) wurde für die Verwendung mit dem Zweikomponentenentwickler entwickelt; sie vermag jedoch einen konstanten Arbeitsleistungsgrad nicht über einen langen Zeitraum hinweg beizubehalten.
In den beschriebenen Fällen (a), (b), (e) und (f) wird eine dünne Entwicklerschicht durch Anpressen einer elastischen Entwicklerschichtdicken-Regulierklinge gegen eine Metall-Entwicklungshülse geformt. Dabei bestehen verschiedene Mängel dahingehend, daß sich der Elastizitätsmodul der elastischen Klinge im langzeitigen Gebrauch verändert, die elastische Klinge eine permanente Verformung erhält und die Entwicklerschichtdicken-Regulierklinge häufig ausgewechselt werden muß. Wenn zudem die elastische Klinge auch nur geringfügig fehlerhaft in die Vorrichtung eingebaut ist oder wird, variiert der Druck an der Entwicklungshülse, so daß es schwierig ist, die Entwicklerschichtdicke stabil (d.h. zuverlässig) zu regulieren. Der Grund für diesen ernstlichen Mangel liegt darin, daß bei der Massenfertigung ein äußerst hoher Genauigkeitsgrad erforderlich ist.
Im obigen Fall (f) besitzt die Vorrichtung eine Funktion zum Auflösen des (der) Entwickler-Aggregats bzw. -Zusammenballung, das bzw. die durch die magnetische Anziehung zwischen dem an der Rückseite der Entwicklerschichtdicken- Regulierplatte montierten Magneten und dem in die Entwicklungshülse eingebauten Magneten verursacht wird. Die Magnete üben jedoch ihre Anziehung durch die Platte hindurch aus; je größer der Abstand zwischen den beiden Magneten ist, um so mehr nimmt daher die magnetische Anziehung ab. Mit anderen Worten: die Abstandsänderung hat einen großen Einfluß auf den Druck bzw. Andruck; die Wirkung des Anpressens der Klinge an die Entwicklerschicht ist demzufolge nicht stabil und gleichmäßig, und die Toner- oder Entwickler-Zusammenballung läuft (unter der Platte bzw. Klinge) hindurch, oder die vorbestimmte Schichtdicke kann nicht erreicht werden, weil die Vorrichtung durch Toner oder Entwickler verstopft (zugesetzt) wird. Im letzteren Fall erscheinen weiße Schlieren auf dem Bild. Dies sind die Mängel bei der Vorrichtung gemäß Absatz
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist die Lösung dieser Probleme und die Schaffung eines Entwicklungsgeräts, das auf einer Entwicklungshülse stabil eine gleichmäßig dicke Entwicklerschicht zu bilden bzw. zu erzeugen und eine Verlagerung von zusammengeballtem Entwickler oder Toner in die Entwicklungszone zu verhindern vermag.
Patent Abtracts of Japan, Vol. 8, Nr. 259, (P-317) (1696), 28.11.1984, beschreibt ein Gerät zur Zufuhr eines Entwicklers zu einem Bildhaltemittel zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Bildhaltemittel, wobei das Gerät folgendes umfaßt:
ein Entwicklertransportmittel zum Transport des Entwicklers zu einer Entwicklungszone;
ein Entwicklerschichtdickenreguliermittel zum Regulieren der Dicke des zur Entwicklungszone zu transportierenden Entwicklers;
ein Stützmittel zum Stützen des Reguliermittels und zum Drücken des Reguliermittels zum Entwicklertransportmittel.
Die vorliegende Erfindung weist diese Merkmale auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Reguliermittel in Form eines Stabs vorliegt und einen starren Flächenteil mit einem Krümmungsradius zwischen 0,5 mm und 15 mm aufweist;
das Entwicklertransportmittel eine starre Fläche zum Transport des Entwicklers zur Entwicklungszone aufweist;
der starre Flächenteil des Reguliermittels und die starre Fläche des Entwicklertransportmittels jeweils eine Starrheit von nicht weniger als 10&sup4; kg/cm² aufweisen; und das Stützmittel das Reguliermittel beweglich stützt und es mit einer vorbestimmten Preßkraft zum Entwicklertransportmittel drückt, um den starren Flächenteil des Reguliermittels mehr oder weniger auf die starre Fläche des Entwicklertransportmittels zu drücken.
Geeignete Materialien bzw. Werkstoffe einer Starrheit, d.h. Steifheit von mehr als 10&sup4; kg/cm² sind Eisen mit einer (im folgenden als "Steifheit" bezeichneten) Starrheit von 0,8 x 10&sup6; bis 1,6 x 10&sup6; kg/cm², Kupferlegierungen einer Steifheit von etwa 3 x 10&sup5; kg/cm² und Nichtmetalle, wie Phenolharz, hartes Vinylchlorid, Polycarbonat und Polyacetal, einer Steifheit von 1,0 x 10&sup4; bis 10 x 10&sup4; kg/cm². Weiterhin können auch hartes Fluorharz, hartes Cellulosenitrat und dgl. verwendet werden.
Die Erfinder führten einen nachstehend beschriebenen Versuch durch.
Unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Versuchsvorrichtung wurden Entwicklerschichten mittels eines zylindrischen Stabs 50 erzeugt. Die Andruckkraft des Stabs 50 und sein Durchmesser wurden als Parameter zugrundegelegt, und die gesammelten Daten wurden ausgewertet. Als Ergebnis wurde die in Fig. 18A gezeigte graphische Darstellung erhalten. In dieser Figur und anderen Figuren, welche die Beziehung zur Entwicklertransport- bzw. -fördermenge beschreiben, bedeutet die "Entwicklerfördermenge" das Gewicht des Entwicklers pro Flächeneinheit der Oberfläche des Photorezeptors nach dem Fördern oder Transportieren des Entwicklers mit einer regulierten Dicke zur Entwicklungszone mittels des Entwicklerschichtdicken-Regulierelements.
Das Ergebnis steht für die Verwendung von Polycarbonat als Werkstoff des Stabs 50. Das gleiche Ergebnis kann jedoch auch dann erwartet werden, wenn andere Werkstoffe, wie Bakelit, Phenolharz, Kunstharze wie Nylon sowie Metalle wie nichtrostender Stahl und Aluminium, statt dessen verwendet werden. Es ist deutlich ersichtlich, daß die Entwicklermenge durch den Ausgleich bzw. das Gleichgewicht zwischen zwei Kräften bestimmt wird, von denen die eine die Kraft ist, mit welcher der Entwickler in den zwischen dem Stab 50 und der Hülse 3 geformten keilförmigen Abschnitt hineingepreßt wird, während die andere die Kraft in der Richtung der Hülse ist, welche durch den mit Federkraft angedrückten Stab 50 erzeugt wird.
In diesen Versuchen wurde der aus Polycarbonat bestehende und einen Radius von 0,5 bis 15 mm besitzende starre bzw. steife Stab verwendet. Der Stab wurde so eingestellt, daß der Druck bzw. Andruck 0,5 bis 10 kgf/m (1 kgf/m = 9,80665 N/m) betrug. Unter den oben angegebenen Umständen bzw. Bedingungen wurden die Versuche durchgeführt, wobei die gewünschte oder vorgesehene Menge an mitgenommenem Entwickler stabil erzielt wurde.
Dabei wurde folglich bestätigt, daß die Menge des geförderten Entwicklers ziemlich stabil war und im Vergleich mit einem Entwicklungsgerät mit dem herkömmlichen Entwicklermengenregulierelement eine gleichmäßige, dünne Entwicklerschicht erzeugt wurde.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung ist nachstehend erläutert. Eine stabile, gleichmäßig dünne Entwicklerschicht wurde durch Anpressen eines steifen Entwicklerregulierelements aus einem zylindrischen magnetischen Material gegen eine Entwicklerhülse der gleichen Steifheit wie das Entwicklerregulierelement geformt bzw. erzeugt. Bei dieser Ausführungsform ist das Steifheit besitzende magnetische Material als eine Steifheit von mehr als 10&sup4; kg/cm² besitzend definiert. Derartige Materialien sind Eisen, dessen Legierungen sowie Legierungen verschiedener Arten magnetischer Metalle einer Steifheit von 0,8 x 10&sup6; kg/cm² sowie hartes Harz einer Steifheit von 1,0 x 10&sup4; bis 10 x 10&sup4; kg/cm² mit Magnetpulver. Alle diese Materialien bzw. Werkstoffe werden als Material für das Entwicklerregulierelement verwendet. Verchromtes Eisen- und Eisenlegierungsblech wird ebenfalls verwendet.
Magnetismus besitzen wird als die Fähigkeit, durch einen Magneten angezogen zu werden, definiert.
Wie im Fall der ersten Ausführungsform führten die Erfinder einen im folgenden erläuterten Versuch durch. Unter Verwendung der Versuchsvorrichtung gemäß Fig. 1 wurden Entwicklerschichten mittels magnetischer und nichtmagnetischer Stäbe 50 erzeugt. Die Magnetrolle 4 mit den mehreren Magneten war im Inneren der Hülse fixiert; die Entwicklungshülse 3 wurde in Richtung des in der Zeichnung angegebenen Pfeils um die Magnete herum in Drehung versetzt. Der Stab 50 wurde mittels einer Federwaage an die Entwicklungshülse 3 angepreßt. Die Stelle, an welcher der Stab 50 an die Hülse anpreßte, stand einem Magnetpol der Magnetrolle 4 gegenüber. Die Andruckkraft des Stabs 50 und der Durchmesser desselben wurden als Parameter zugrundegelegt; die gesammelten Daten wurden ausgewertet. Als Ergebnis wurde die graphische Darstellung gemäß Fig. 2 erhalten. Im Fall eines nichtmagnetischen Stabs bedeutet "Druck" die Kombination aus der Belastung F der Federwaage und dem Gewicht des Stabs. Im Fall eines magnetischen Stabs wird oder ist die magnetische Anziehungskraft weiterhin hinzugefügt. In Fig. 2 stehen die ausgezogenen Kurven für die Ergebnisse beim magnetischen Stab und die gestrichelten bzw. strichpunktierten Kurven für die Ergebnisse beim nichtmagnetischen Stab; Aus dieser Figur ist deutlich ersichtlich, daß die Menge des Entwicklers durch den Ausgleich bzw. das Gleichgewicht zwischen zwei Kräften bestimmt wird, von denen die eine die Kraft ist, mit welcher der Entwickler in den durch Stab 50 und Hülse 3 geformten keilförmigen Abschnitt hineingequetscht wird, während die andere die Kraft in der Richtung der Hülse ist, welche durch den Stab 50 erzeugt wird, der durch die Feder oder sowohl die Feder als auch die Magnetkraft angedrückt wird. Wenn in diesem Fall ein magnetischer Stab verwendet wird, ist die Menge des mitgenommenen oder transportierten Entwicklers im Vergleich zu einem nichtmagnetischen Stab gegen die Schwankung der Andruckkraft stabil. Fig. 2 veranschaulicht auch das Ergebnis bei Verwendung von nichtmagnetischem, nichtrostendem Stahl (SUS310 gemäß japanischer Industrienorm), Aluminium und Polycarbonat als Werkstoffe des Stabs 50 für den Fall, daß nichtmagnetische Werkstoffe erforderlich waren. Wenn magnetische Werkstoffe benötigt wurden, wurden nichtrostende Stähle (SUS416), nichtrostender Stahl (SUS416), Stahllegierungen und harte Harze, die Magnetpulver enthalten, verwendet. Die Daten geben die Ergebnisse von Versuchen an, in denen diese Werkstoffe als Stab 50 bzw. für den Stab benutzt wurden.
Bei der in den Versuchen eingesetzten Vorrichtung besaß der steife, magnetische Stab einen Radius von 0,5 bis 15 mm und vorzugsweise von 1 bis 10 mm; die Einstellung des Stabs erfolgte so, daß der Druck bzw. Andruck im Bereich von 1 bis 15 kgf/m lag. Unter den oben erwähnten Gegebenheiten wurden die Versuche durchgeführt, wobei die gewünschte Menge an mitgenommenen Entwickler stabil (bzw. zuverlässig) erzielt wurde. Wenn bei den ersten und zweiten Ausführungsformen der Andruck zu gering ist, verringert sich die Entwicklermengen- Regulierleistung, so daß die Entwicklermengenregulierung instabil wird und weiterhin externen Einflüssen, wie Schwingung des Entwicklungsgeräts usw., unterworfen ist. Ein zu geringer Andruck ist somit nicht vorteilhaft. Wenn der Andruck gegen die Hülse zu gering ist, läuft zusammengeballter Entwickler - was die Sache noch verschlimmert - zwischen dem Stab und der Hülse hindurch, so daß eine gleichmäßige Entwicklerschicht nicht erzeugt werden kann.
Wenn der Druck bzw. Andruck zu groß ist, muß der Entwickler eine starke Belastung aufnehmen; dabei haften große Entwicklermengen an der Berührungsfläche von Stab 50 und Hülse 3 an. Das Gerät besitzt in diesem Fall nicht nur eine kurze Betriebslebensdauer, vielmehr können auch weiße Schlieren auftreten, weil kleine Klumpen von Papierstaub, Gummi und Entwickler sich am Entwicklermengen-Regulierabschnitt anhäufen (block).
Aus den oben angegebenen Gründen liegt der zweckmäßigste Druck bzw. Andruck im Bereich von 1 bis 15, vorzugsweise 2 bis 10 kgf/m. Im Fall der Verwendung des Zweikomponentenentwicklers des magnetischen sphärischen Trägers gemäß Fig. 1 erwies sich der oben angegebene Druckbereich als am zweckmäßigsten; die Versuchsergebnisse waren ausreichend zuf riedenstellend, um gute Bilder gleichmäßiger und stabiler Dichte zu erzielen.
Ein Mittel zum Anpressen des Stabs 50 an die Hülse 3 kann neben der erwähnten Feder aus den nachstehend beschriebenen Werkstoffen bestehen. Für dieses Mittel kann ein Werkstoff einer nichtlinearen Elastizität verwendet werden, das eine Elastizitätscharakteristik oder -kennlinie aufweist, die im Vergleich zur Auslenkung im Bereich praktischer Anwendung nur geringfügig variiert. Eine der Kennlinien dieser Art eines nichtlinear elastischen Elements ist in Fig. 15 dargestellt.
In Fig. 15 sind Kennlinien für vier Arten von PORON (eingetragenes Warenzeichen) als ein Produkt der Firma INOAC Corporation dargestellt; ihre Eigenschaften sind nur geringfügig voneinander verschieden. Auf der waagerechten Achse ist die Auslenkung bzw. Verformung (deflection), auf der lotrechten Achse die Belastung bzw. mechanische Spannung aufgetragen. Die Kennlinien zeigen, daß sie innerhalb des Bereichs praktischer Verwendung bzw. Brauchbarkeit sanfte und stabile Gefälle aufweisen.
Bei Verwendung eines nichtlinear elastischen Elements als Andruckelement für den Stab werden durch Ungenauigkeiten der Gehäuseteile oder der Halterteile sowie Schwankungen bei der Montage des Entwicklungsgeräts verursachte Schwankungen absorbiert. Da alle diese Schwankungen bzw. Abweichungen auf diese Weise absorbiert werden, tritt in keinem Fall eine Schwankung der Andruckkraft gegen den Stab auf, und die Entwicklerdicke bleibt gleichmäßig.
Im Vergleich zu einem Entwicklungsgerät mit dem herkömmlichen Entwicklermengenregulierelement wurde somit bestätigt, daß die Menge des geförderten Entwicklers ziemlich stabil war und eine gleichmäßige, dünne Entwicklerschicht erzeugt wurde.
Als Mittel zum Anpressen des zylindrischen Stabs an die Entwicklungshülse kann auch lediglich die Magnetkraft eingesetzt werden, anstatt Federn oder nichtlinear elastische Materialien zu verwenden. Die Erfinder änderten die Materialien bzw. Werkstoffe des Stabs 50 gemäß Fig. 6D zwecks Untersuchung der Beziehungen zwischen der Menge des Entwicklers, der in der Dünnschichtform auf der Entwicklungshülse 3 gefördert oder transportiert wird, und den magnetischen Eigenschaften des Stabs 50, wobei die magnetischen Eigenschaften magnetische Permeabilität, Koerzitivkraft und Sättigungsmagnetflußdichte bedeuten.
Die Fig. 3A bis 3C sind graphische Darstellungen, welche diese Beziehungen veranschaulichen. Diese graphischen Darstellungen veranschaulichen die Beziehung zwischen der Entwicklungshülse 3, die mit einem feststehenden oder fixierten ferromagnetischen Körper ausgestattet ist, und dem dem magnetischen Körper zugewandten Stab 50. Fig. 3A gibt die Beziehung zwischen der magnetischen Permeabilität des Stabs 50 und der Menge der zu fördernden oder zu transportierenden dünnen Entwicklerschicht an. Fig. 3B repräsentiert die Beziehung zwischen der Koerzitivkraft des Stabs 50 und der zu fördernden Menge der dünnen Entwicklerschicht. Fig. 3C zeigt die Sättigungsmagnetflußdichte des Stabs 50 und die zu fördernde Menge der dünnen Entwicklerschicht. Die gewünschte, zu fördernde Entwicklermenge kann somit durch Wahl des Werkstoffs des Stabs 50 in Abhängigkeit von der Kombination dieser magnetischen Eigenschaften bestimmt werden.
Falls das Entwicklermengenregulierelement aus einem zylindrischen Stab besteht, sollte es tatsächlich ein Zylinder sein, um auf der Oberfläche der Entwicklungshülse eine dünne Entwicklerschicht zu erzeugen; die Form des Abschnitts, an welchem das Entwicklermengenregulierelement mit der Entwicklungshülse unter Zwischenfügung einer dünnen Entwicklerschicht in Berührung gelangt, sollte geradlinig sein. Zusätzlich sollten auch die Welle der Entwicklungshülse und der zylindrische Stab parallel zueinander gehalten sein.
Es ist sehr schwierig, diese Anforderungen lediglich durch Erhöhung der Teile- und Montagegenauigkeit des Geräts zu erfüllen. Um erfindungsgemäß Maßnahmen zu ergreifen, um dieser Gegebenheit zu entsprechen, wird auch die folgende Vorrichtung ins Auge gefaßt: Diese umfaßt eine Stellungseinstellvorrichtung, bei welcher eine Einstellschraube zwischen dem stabförmigen Entwicklermengenregulierelement und dem dieses tragenden Halter eingebaut ist; die Vorrichtung wird dann zur Aufrechterhaltung der erwähnten parallelen Lage eingestellt. Nach einer Erprobung dieser Vorrichtung zeigte es sich, daß für die Erzeugung einer gleichmäßig dünnen Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungshülse die Zylinderform, einschließlich Geradheit und Auslenkung in diesem Fall, des zylindrischen, stabförmigen Entwicklermengenregulierelements sowie die Geradheit oder Flachheit des Berührungsabschnitts, in welchem der zylindrische Stab mit dem den zylindrischen Stab tragenden Halteabschnitt in Berührung gelangt, Faktoren darstellten, welche die Gleichmäßigkeit der dünnen Entwicklerschicht beeinflussen.
Fig. 4A zeigt die .Beziehung zwischen der zylindrischen Form bzw. Zylindrizität des zylindrischen Stabs und der Entwicklerschicht-Ungleichmäßigkeit auf der Entwicklungshülse. Bei diesem Beispiel wurde der zylindrische Stab durch den Halter in bestmöglichem Zustand gehalten; gemäß den Ergebnissen dieses Versuchs beträgt jedoch vorzugsweise die Zylindrizität des zylindrischen Stabs weniger als 0,1 mm. Bevorzugterweise beträgt die Zylindrizität etwa 0,05 mm. Wenn der erwähnte zylindrische Stab aus einem Metall besteht, kann seine Oberfläche mittels einer spitzenlosen Schleifmaschine poliert werden.
Fig. 4B veranschaulicht die Beziehung zwischen der Geradheit, d.h. Geradlinigkeit, oder Flachheit des die Stellung des zylindrischen Stabs regulierenden Abschnitts des Halters und der Entwicklerschichtunebenheit auf der Oberfläche der Entwicklungshülse. Diese Ergebnisse wurden mittels eines Versuchs bestimmt, der unter Bedingungen durchgeführt wurde, bei denen die Zylindrizität des zylindrischen Stabs gut war. Die Ergebnisse zeigen, daß dann, wenn sich die Geradlinigkeit oder Flachheit des Halterabschnitts um mehr als 0,2 mm vergrößert, die Tonerschichtunebenheit schlagartig größer wird. Um den Anforderungen zu genügen, können extrudierte oder gezogene Materialien wie nichtrostender Stahl, Aluminium usw. verwendet werden. Darüber hinaus ist die Entwicklerschichtunebenheit gemäß diesen Figuren eine relative Größe.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Versuchs gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Fördermenge und dem Druck bzw. Andruck für sowohl magnetischen Toner als auch nichtmagnetischen Toner bei verschiedenen Krümmungsradien (diese graphische Darstellung wurde mit dem in Fig. 1 veranschaulichten Versuch ermittelt),
Fig. 3A bis 3C graphische Darstellungen der Beziehung zwischen den magnetischen Eigenschaften des zylindrischen Stabs und der Tonerfördermenge,
Fig. 4A eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Zylindrizität des zylindrischen Stabs und der Tonerschichtunebenheit,
Fig. 4B eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Geradlinigkeit oder Flachheit der Halteroberfläche und der Tonerschichtunebenheit,
Fig. 5 eine schematische Darstellung jeder Ausführungsform (d.h. jeweiliger Ausführungsformen),
Fig. 6 eine schematische Darstellung verschiedener Entwicklungsmechanismen zwischen dem Photorezeptor und der Entwicklungshülse,
Fig. 7 bis 13 schematische Teildarstellungen anderer Beispiele der Ausführungsform gemäß Fig. 5,
Fig. 14 eine schematische Darstellung eines Beispiels für den Fall, daß die Entwicklungshülse in der gleichen Richtung wie der Photorezeptor rotiert,
Fig. 15 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Auslenkung und der Belastung eines nichtlinearen elastischen Körpers,
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Beispiels, bei dem ein nichtlinearer elastischer Körper als Andruckelement verwendet wird,
Fig. 17 eine perspektivische Darstellung des Hauptabschnitts des in Fig. 16 gezeigten Beispiels und
Fig. 18 und 19 graphische Darstellungen, die sich auf die Beispiele gemäß Fig. 5 beziehen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Auf der Grundlage der oben angegebenen Ergebnisse ist im folgenden eines der Beispiele der Erfindung anhand der Fig. 5A bis 18A beschrieben.
Fig. 5A zeigt den Hauptabschnitt von Fig. 5B. Die Vorrichtung besteht aus dem Rollenhalter 152, welcher den zylindrischen Stab 5 hält bzw. haltert, und der den zylindrischen Stab andrückenden Flachfeder 6. Der zylindrische Stab 5 wird mit einem Druck an die Entwicklungshülse 3 angepreßt.
Bei dieser Vorrichtung wurde ein steifer oder starrer Stab aus Polycarbonat mit einem Durchmesser von 6 mm als zylindrischer Stab 5 benutzt, der mit einer Belastung von 2 bis 4 kgf/m beauf schlagt wurde. Dabei wurde gleichmäßig eine Fördermenge des Entwicklers von 7 bis 9 mg/cm² erreicht. Als Ergebnis wurden gleichförmige Bilder mit gleichmäßiger Dichte erhalten.
Bezüglich der Fördermenge konnte eine angemessene Fördermenge durch Einstellung von Durchmesser und Druck (Andruck) auf die in Fig. 18A gezeigte Weise bestimmt werden.
Als Werkstoff für die Hülse 3 wurde in diesem Fall nichtmagnetischer nichtrostender Stahl benutzt. Bei Verwendung anderer starrer Werkstoffe, wie Aluminium, hartes Harz, Glas, Keramik usw., wurden nahezu gleiche Ergebnisse 30 erzielt. Die Oberflächenrauheit der Hülse 3 betrug '2 S'. Die gleichen Ergebnisse wurden mit einer Oberflächenrauheit von '0,1 S' bis '20 S' erzielt.
Bei den in der Fig. 5A und 5B dargestellten Beispielen wurden folgende Entwickler eingesetzt Tabelle 1 Entwickler Bedingungen Mittlere Teilchengröße (um) spezifischer Widerstand (Ωm) Elektrifizierung (Aufladung) (uc/g) Tonerkonzentration (Gew.-%) Träger Toner: schwarz mehr als Ferritteilchen, magnetisiert mit 20 rmu/g, beschichtet mit MMA/ST-Copolymer
Fig. 5B ist eine Schnittansicht des Hauptabschnitts des oben angegebenen Entwicklungsgeräts. Die Anordnung umf aßt einen Photorezeptor 1, ein Gehäuse 2, eine Entwicklungshülse 3, ein Entwicklungsschichtdicken-Regulierelement 5, ein Element 6 zum Haltern dieses Regulierelements 5, erste und zweite Mischer bzw. 8, eine Zuführrolle 9, einen Abstreifer 10 und eine Trennplatte 11 für das Mischen.
Der dem Gerät zugespeiste.Toner wird einem vollständigen Mischen mit Träger durch den ersten Mischer 7, der in der Richtung des Pfeils rotiert, und den in der entgegengesetzten Richtung rotierenden zweiten Mischer 8 unterworfen. Sodann wird das Gemisch aus Toner und Träger als Entwickler "D" mittels der Zuführrolle 9 der Entwicklungshülse 3 zugeführt.
Erster und zweiter Mischer 7 bzw. 8 sind Schneckentypmischer mit entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufender Steigung (angle), die gegenläufig zueinander rotieren. Toner und Träger, die unter der Schubkraft des zweiten Mischers 8 zum Innenteil oder -bereich befördert werden, gelangen über die Trennplatte, deren Oberkante zum Innenteil hin geneigt ist, und verlagern sich zum ersten Mischer 7. Durch die Schubkraft des letzteren werden Toner und Träger zurücktransportiert und während der Mischbewegung von Toner und Träger, während diese transportiert werden, durch Reibung elektrisch aufgeladen. Mittels dieser Prozesse wird ein gleichmäßig aufgeladener (electrified) Entwickler gebildet, der sich an der schwammartigen Zuführrolle 9 anlagert, die in der Richtung des Pfeils gemäß der Zeichnung rotiert. Der an die Entwicklungshülse angezogene Entwickler bildet eine gleichmäßige Schicht.
Die Schicht des Entwicklers "D" auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 wird zur Entwicklungszone transportiert. Die Schichtdicke wird zwischen 100 um und 500 um, vorzugsweise 150 bis 400 um, eingestellt, wobei der Entwickler eine dünne Schicht bildet.
Die an der Oberfläche (Mantelfläche) der Entwicklungshülse 3, die in Pfeilrichtung rotiert, haftende Entwicklerschicht entwickelt beispielsweise in der Entwicklungszone, ohne den Photorezeptor 1 zu berühren, die Latentbilder auf dem in Pfeilrichtung gemäß der Zeichnung rotierenden Photorezeptor 1.
Mittels des Geräts gemäß den Fig. 5A und 5B werden auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 die in Fig. 6A gezeigten Formen der Entwicklerschicht gebildet. Die Einzelheiten sind nachstehend erläutert. Fig. 6A zeigt Magnetteilchenketten der Entwicklerschicht in der Nähe des Entwicklungsbereichs. Wenn der Abstand zwischen der Entwicklungshülse 3 und dem Bildträger (Photorezeptor) 1 auf "d" eingestellt und die Höhe der Ketten des Entwicklers gleich "S" ist, ist die Bedingung d> S im Fall der berührungsfreien Entwicklungsmethode erfüllt.
Bei der berührungsfreien Entwicklung wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Stromquelle eine Entwicklungsvorspannung mit einem Wechselstrom an die Entwicklungshülse 3 angelegt. Als Ergebnis wird selektiv nur der im Entwickler auf der Entwicklungshülse 3 enthaltene Toner übertragen und zur Anlagerung an das Latentbild auf der Photorezeptoroberfläche gebracht
Der Entwickler, dessen Tonerkomponente verbraucht worden ist, besitzt nach der Entwicklung einen hohen Prozentsatz an Träger. Er wird durch die Entwicklungshülse 3 transportiert und durch den Abstreifer 10 abgestreift. Sodann wird er gesammelt und erneut mit dem eine hohe Tonerkonzentration aufweisenden Entwickler vermischt.
Im folgenden sind die Einzelheiten des Entwicklungsgeräts angegeben, das eines der Beispiele der vorliegenden Erfindung gemäß Fig. 5B darstellt.
Die Entwicklungshülse 3 ist ein einen Durchmesser von 20 mm besitzender Zylinder aus dünnem nichtrostenden Stahlblech. Ihre Umfangsfläche ist auf eine Rauheit von 3 um sandgestrahlt. Der dünne Zylinder rotiert mit einer Drehzahl von 200 bis 300/min. Bei diesem Beispiel rotiert er mit der Drehzahl von 250/min im Uhrzeigersinn. Der Durchmesser der Entwicklungshülse muß klein sein, um das Entwicklungsgerät kompakt zu gestalten, doch wird er mit 15 bis 30 mm gewählt, um die magnetische Anziehungskraft der eingebauten Magnete über einem Grenzwert zu halten. Bezüglich der Zahl der Umdrehungen der Entwicklungshülse wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Als Ergebnis zeigte es sich, daß bei kleinerer Umdrehung (bzw. Drehzahl) der Entwicklungshülse die Menge des zugespeisten Entwicklers um so kleiner war, so daß auch die Dichte der Bilder nach der Entwicklung entsprechend geringer war. Bei der Entwicklungshülse mit einem Außendurchmesser von 20 mm nimmt die maximale Bilddichte bei einer Drehzahl von 0 bis 200/min linear zu, während sich die Bilddichte bei der Drehzahl von mehr als 200/min nicht mehr weiter erhöht. Bei einer niedrigen Umgebungstemperatur verringert sich jedoch die maximale Bilddichte, weshalb die Einstellung so vorgenommen werden sollte, daß dieser Umstand in gewisser Weise berücksichtigt wird.
Gemäß Fig. 5B besteht die Magnetrolle 4 aus 12 Teilen, bei denen die N- und S-Pole auf gleiche Abstände angeordnet sind. Die Magnetrolle weist jedoch 11 Pole auf, weil ein Pol an der Stelle weggelassen ist, an welcher die Entwicklungshülse mit dem Abstreifer 10 in Berührung gelangt, um den Entwickler mittels des abstoßenden Magnetfelds leicht abstreifen zu können. Der Magnet ist innerhalb der Entwicklungshülse in einer feststehenden Position eingebaut. Vorzugsweise ist die magnetische Anziehung bzw. Anziehungskraft jedes Magneten groß genug, um ein Anhaften des Trägers am Bildträger 1 zu verhindern, doch ist aufgrund der von der Form des Magneten abhängenden Raumbeschränkungen eine zu große magnetische Anziehungskraft nicht praktisch. Üblicherweise wird die magnetische Induktion an der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 auf einer Größe von 500 bis 700 Gauß gehalten. Bei diesem Beispiel wird sie auf 600 Gauß gehalten. Die Magnetrolle 4 besteht aus Ferrit.
Nach Durchführung der Versuche unter Verwendung des Entwicklerschichtdicken-Regulierelements zeigte es sich, daß ausgezeichnete, hochqualitative Bilder erhalten wurden, in denen keine Probleme wie weiße Schlieren aufgrund von Entwicklerzusammenballung, Festkleben von Toner am genannten Regulierelement, verschlechterte Bildgüte usw. festgestellt wurden.
Bei diesem Beispiel sind ersichtlicherweise die wesentlichen Faktoren zur Bestimmung der geförderten oder transportierten Entwicklermenge der Krümmungsradius des Regulierelements im Andruckbereich an der Entwicklungshülse und sein Druck bzw. Andruck gegen die Entwicklungshülse.
Dementsprechend sind verschiedene Beispiele bezüglich Krümmungsradius und Andruck in den Fig. 7A bis 13A der Zeichnungen dargestellt.
Beim Beispiel gemäß Fig. 7A wird der zylindrische Stab durch eine Federplatte (Blattfeder) angepreßt. Bei den Beispielen gemäß Fig. 8A und Fig. 8A(b) kann der Federplattendruck teilweise eingestellt werden. Hierbei können verschiedene Arten von Plattenfedern verwendet werden, beispielsweise eine einstückige (one body) flache Feder, eine teilweise geteilte flache Feder sowie vollständig geteilte flache Federn.
Fig. 9A veranschaulicht ein Beispiel, bei dem anstelle einer Federplatte eine Schraubenfeder zur Gewährleistung des Andrucks verwendet wird. Bei Verwendung einer Schraubenfeder werden mehrere Schraubenfedern vorgesehen, die in der Achsrichtung des zylindrischen Stabs angeordnet sind, um den gewünschten Andruck zu liefern.
Fig. 10A veranschaulicht ein Beispiel, bei dem ein zusammengepreßter gummiartiger elastischer Körper 6 in seinem zusammengedrückten Zustand den gewünschten Andruck liefert. In der Praxis kann nicht nur ein gummiartiger elastischer Körper, sondern auch ein Harzschaum verwendet werden.
Beim Beispiel gemäß Fig. 11A wird ein halbzylindrischer Körper für das Anpressen des zylindrischen Stabs benutzt.
Fig. 12A zeigt ein Beispiel, bei dem ein Schichtdicken-Regulierelement mit einem Kantenabschnitt verwendet wird. Durch diese Kante wird die Dicke der Entwicklerschicht auf die vorgeschriebene Dicke eingestellt. Als Werkstoffe für den Kopfabschnitt gemäß den Fig. 11A und 12A können ohne jedes Problem normale, steife oder starre Kunstharze und Metalle verwendet werden.
Fig. 13A veranschaulicht ein außerhalb des Erfindungsrahmens liegendes Beispiel, bei dem der Kopfabschnitt des Schichtdicken-Regulierelements aus zwei Schichten besteht. Er bzw. es ist mit einer dünnen Urethangummi- oder Silikongummischicht bedeckt. Vorzugsweise ist der Kern "S" mit einer Gummilage 5' bedeckt, die eine Dicke von 0,01 bis 1 mm besitzt.
Das aus magnetischen Werkstoffen bestehende Entwicklermengen-Regulierelement ist bei dieser Erfindung ebenfalls einsetzbar.
Fig. 5D zeigt in Schnittansicht den Hauptabschnitt des Entwicklungsgeräts. Die Anordnung umfaßt einen Bildträger (Photorezeptor) 1, ein Gehäuse 2, eine Entwicklungshülse 3, eine Magnetrolle 4, einen zylindrischen, steifen bzw. starren und magnetischen Stab 5 zum Regeln der Entwicklermenge, einen den zylindrischen Stab 5 haltenden Halter 154, eine Feder 6, welche den zylindrischen Stab 5 zum Transportieren des Entwicklers an die Entwicklungshülse 3 anpreßt, wobei der zylindrische Stab 5 unter der Bedingung, daß der Entwickler an dieser Stelle nicht vorhanden ist, mit einem konstanten Druck oder mit der magnetischen Anziehungskraft (vgl. Fig. 5C) an die Entwicklungshülse 3 angepreßt wird, erste und zweite Mischer 7 bzw. 8, eine Zuführrolle 9, einen Abstreifer 10 und eine Trennwand 11 für das Mischen (für den Mischbereich)
Der dem Gerät zugeführte Toner wird durch den ersten Mischer 7 und den gegenläufig zum ersten Mischer rotierenden zweiten Mischer 8 vollständig gerührt bzw. umgewälzt und mit dem Träger vermischt und mittels der Zuführrolle 9 als Entwickler "D" zur Entwicklungshülse 3 überführt.
Erster und zweiter Mischer 7 bzw. 8 sind schneckenartige Elemente mit entgegen dem Uhrzeigersinn verlaufenden Steigungen (spirals), die - wie durch Pfeile in der Zeichnung angedeutet - gegenläufig zueinander rotieren. Toner und Träger werden durch die Schubkraft des zweiten Mischers 8 zum Innenbereich gefördert. Toner und Träger, die zum Innenbereich gefördert worden sind, laufen über die Trennwand 11 hinweg, deren Oberkante zum Innenbereich hin geneigt ist. Sie werden auf diese Weise zum ersten Mischer 7 überführt und durch dessen Schubkraft zu dieser Seite gefördert. Beim Umwälzen und Vermischen von Toner und Träger werden diese durch Reibung aufgeladen und in einen gleichmäßigen Entwickler "D" überführt. Der Entwickler wird sodann durch die in Richtung des Pfeils rotierende schwammartige Zuführrolle 9 zur Entwicklungshülse transportiert. Schließlich lagert sich der durch die Zuführrolle 9 zugeführte Entwickler in einer Schicht an der Umfangsfläche der Entwicklungshülse 3 an.
Die Einzelheiten des im Beispiel von Fig. 5D benutzten Entwicklers sind, ebenso wie die Einzelheiten der ersten Ausführungsform, in Tabelle 1 angegeben.
Bei diesem Gerät ist der einen Durchmesser von 6 mm besitzende zylindrische Stab 5 aus nichtrostendem Stahl mit Steifheit und Magnetismus hergestellt. Dieser nichtrostende Stahl ist gemäß der japanischen Industrienorm als SUS definiert. Dieser zylindrische Stab wurde in der Position, in welcher er dem Pol der Magnetrolle 4 zugewandt war, mit dem Druck bzw. Andruck von 2 bis 6 kgf/m angeordnet. Als Ergebnis wurde eine gleichmäßige Fördermenge von 7 bis 9 mg/cm² erreicht. Als Ergebnis wurde ein gleichmäßiges Bild gleichmäßiger Dichte erzielt. Bei diesem Versuch betrug die (Magnet-)Flußdichte an der Andruckstelle auf der Entwicklungshülse 3 600 Gauß. Fig. 19 veranschaulicht die Ergebnisse des Vergleichs der Fördermenge des Entwicklers für einen magnetischen zylindrischen Stab 5 einerseits und einen steifen, nichtmagnetischen zylindrischen Stab von 6 mm Durchmesser andererseits.
Die Entwicklerfördermenge bei Verwendung eines sowohl steifen als auch magnetischen zylindrischen Stabs ist in Fig. 188 dargestellt. Diese Zeichnung veranschaulicht die Beziehung zwischen Druck und Fördermenge bei einer Änderung des Durchmessers des magnetischen zylindrischen Stabs. Die zweckmäßige Fördermenge kann anhand dieser graphischen Darstellung gewählt werden. Insbesondere in dem Fall, in welchem der Krümmungsradius 0,5 bis 15 mm betrug, konnten ein guter Ausgleich bzw. ein gutes Gleichgewicht der Kräfte des Entwicklers "D" zum bzw. am zylindrischen Stab 5 und des zylindrischen Stabs zur Hülse sowie eine stabile Fördermenge gewährleistet werden. Ein besseres Ergebnis wurde mit einem Krüminungsradius von 1 bis 10 mm erzielt; dabei variierte die Fördermenge sehr geringfügig, wobei unabhängig von einer Druckschwankung eine gleichmäßige dünne Entwicklerschicht erzielt wurde.
Obgleich bei diesem Beispiel als Werkstoff für die starre Entwicklungshülse 3 nichtmagnetischer rostfreier Stahl verwendet wurde, können starre bzw. steife Materialien, wie Aluminium oder andere Metalle, hartes Harz, Glas, Keramik usw., unter Gewährleistung gleich guter Ergebnisse verwendet werden. Die Oberflächenrauheit der Entwicklungshülse 3 betrugt "3S" Werkstoffe mit der Rauheit von "0,1S" bis "20S" wurden unter Gewährleistung gleich guter Ergebnisse in den Versuchen eingesetzt.
Entsprechend den obigen Ausführungen wird zur Erzielung hochqualitativer Bilder vorzugsweise eine stabile und dünne Entwicklerschicht einer Dicke von 100 bis 450 um auf der Entwicklungshülse geformt. Bevorzugt wird eine Entwicklerschicht einer Dicke von 150 bis 400 um erzeugt.
Die Ausgestaltung dieses Beispiels ist im folgenden erläutert.
Die auf der Umfangsfläche der Entwicklungshülse 3, die im Inneren mit der feststehenden Magnetrolle 4 ausgestattet ist, wobei sich die Entwicklungshülse in Richtung des Pfeils gemäß der Zeichnung im Uhrzeigersinn dreht, geformte Entwicklerschicht entwickelt die Latentbilder auf dem Bildträger 1 unter Einhaltung eines Spalts oder Zwischenraums zwischen der Entwicklungshülse und dem Photorezeptor 1 ohne jeden Kontakt zwischen den beiden Rollen. Nach diesem Verfahren wurden Tonerbilder erzeugt.
Mit dem Gerät gemäß Fig. 5D werden die in Fig. 6B dargestellten Formen der Entwicklerschicht auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 erzeugt. Die Einzelheiten sind nachstehend erläutert. Fig. 6b (bzw. 6B) veranschaulicht die Magnetteilchenketten der Entwicklerschicht in der Nähe des Entwicklungsbereichs. Wenn der Abstand zwischen der Entwicklungshülse 3 und dem Photorezeptor 1 auf "d" eingestellt ist und die Höhe der Ketten des Entwicklers gleich "S" ist, entspricht die Bedingung im Fall der berührungsfreien Entwicklungsmethode d > S.
Bei der berührungsfreien Entwicklung wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Stromquelle eine Entwicklungsvorspannung mit einem Wechselstrom der Entwicklungshülse 3 aufgeprägt. Infolgedessen wird selektiv nur der im Entwickler auf der Entwicklungshülse 3 enthaltene Toner auf die Latentbildoberfläche übertragen und an diese angetragen.
Der Entwickler, dessen Tonerkomponente verbraucht worden ist, besitzt einen großen prozentualen Trägeranteil. Er wird durch die Entwicklungshülse 3 transportiert und durch den Abstreifer 10 abgestreift. Sodann wird er gesammelt und wieder mit dem einen hohen Tonerprozentsatz aufweisenden Entwickler vermischt.
Im folgenden ist das in Fig. 5D dargestellte Entwicklungsgerät als eines der Beispiele dieser Erfindung beschrieben.
Die Entwicklungshülse 3 ist ein einen Durchmesser von 20 mm besitzender Zylinder aus einem dünnen nichtrostenden Stahlblech. Die Umfangsfläche des Zylinders ist auf eine Rauheit von 3 um sandgestrahlt. Der dünne Zylinder rotiert mit der Drehzahl von 200 bis 300/min. Bei diesem Beispiel rotiert er im Uhrzeigersinn mit der Drehzahl von 250/min. Der Durchmesser der Entwicklungshülse 3 muß klein sein, um das Entwicklungsgerät kompakt auszugestalten, doch muß er im Bereich von 15 bis 30 mm (Durchmesser) liegen, weil die magnetische Anziehungskraft der eingebauten Magnete begrenzt ist. Bezüglich der Drehzahl der Entwicklungshülse wurden verschiedene Versuche durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, daß bei niedrigerer Drehzahl der Entwicklungshülse die Menge des zugeführten Toners um so geringer ist, so daß dementsprechend die Dichte der Bilder nach der Entwicklung um so niedriger war. Bei der Entwicklungshülse eines Außendurchmessers von 20 mm erhöht sich die maximale Bilddichte bei Drehzahlen von 0 bis 200/min linear, während die Bilddichte bei einer Drehzahl von mehr als 200/min nicht mehr weiter zunimmt. Bei niedriger Umgebungstemperatur verringert sich jedoch die maximale Bilddichte, so daß die Einstellung unter Berücksichtigung dieses Umstands erfolgen sollte.
Gemäß Fig. 5D bestehen die Magnetpole an der Magnetrolle 4 aus 12 gleichen (gleich großen) Teilen, wobei die N- und S- Pole auf gleiche Abstände verteilt sind. Die Magnetrolle weist jedoch (nur) 11 Pole auf, weil einer der Pole an der Stelle weggelassen ist, an welcher die Entwicklungshülse mit dem Abstreifer 10 in Berührung gelangt, um den Entwickler im abstoßenden Magnetfeld leicht abstreifen zu können. Der Magnet ist im Inneren der Entwicklungshülse in einer feststehenden Lage installiert. Vorzugsweise ist die magnetische Anziehungskraft jedes Magneten groß genug, um ein Anhaften des Trägers am Bildträger 1 zu verhindern; aufgrund der von der Form des Magneten abhängenden Raumbeschränkung ist allerdings eine zu große magnetische Anziehungskraft nicht praktisch. Ublicherweise wird die maximale magnetische Induktion auf der Oberfläche der Entwicklungshülse 3 im Bereich von 500 bis 700 Gauß gehalten. Bei diesem Beispiel beträgt sie 600 Gauß. Die Magnetrolle 4 besteht aus Ferrit.
Die Lagenbeziehung zwischen der Entwicklungshülse 3 und dem zylindrischen Stab 5 ist in Fig. 6B gezeigt. Der zylindrische Stab 5 wird an der Stelle, an welcher er einem Pol der Magnetrolle 4 gegenübersteht, an die Entwicklungshülse 3 angepreßt und dabei durch magnetische Anziehungskraft zur Magnetrolle hin angezogen. Hierdurch wird die Andruckkraft verstärkt, so daß sich der zylindrische Stab gleichmäßig an die Entwicklungshülse anlegt.
Beim oben erläuterten Beispiel wurde als Entwicklerschichtdicken-Regulierelement ein steifer und magnetischer zylindrischer Stab benutzt. Dabei wurde festgestellt, daß hochqualitative Bilder ohne weiße Schlieren infolge einer Entwicklerzusammenballung auf den Bildern, ohne ein Festkleben von Toner am Entwicklerschichtdicken-Regulierelement im Dauerkopiervorgang und ohne Beeinträchtigung der Bildgüte erhalten wurden. Außerdem wurde dabei bestätigt, daß ein magnetischer zylindrischer Stab bezüglich der oben angegebenen Wirkungen einem nichtmagnetischen Stab überlegen ist. Der magnetische zylindrische Stab kann entweder ein solcher, der durch induzierten Magnetismus im Stab an die Entwicklungshülse 3 angezogen wird, oder ein solcher sein, der durch magnetische Materialien angezogen wird.
Bei diesem Beispiel sind ersichtlicherweise die wesentlichsten Faktoren der Krümmungsradius des zylindrischen Stabs und der Druck bzw. Andruck des Stabs gegen die Entwicklungshülse bezüglich der Bestimmung der Entwicklerfördermenge bei Verwendung eines steifen und magnetischen zylindrischen Stabs als Entwicklerfördermengen-Regulierelement Verschiedene Beispiele von Entwicklerschichtdicken-Regulierelementen sowie ihrer Krümmungsradien und Andruckkräfte sind in den Fig. 7B bis 13B dargestellt.
Fig. 7B zeigt ein Beispiel, bei dem die flache Feder 16 den zylindrischen Stab 5 hält oder haltert und der Stab an die Entwicklungshülse angepreßt ist. Die Fig. 8B(a) und (b) veranschaulichen ein Beispiel, bei dem der Druck oder Andruck der flachen Feder (Blattfeder) 16' mittels der Einstellschrauben 61 teilweise (bereichsweise) eingestellt wird. Bei diesem Beispiel können zufriedenstellend verschiedene Formen von flachen Federn eingesetzt werden, beispielsweise eine einstückige flache Feder 16', eine teilweise geschlitzte flache Feder und eine vollständig geschlitzte flache Feder. Dabei liegt die Richtung des Schlitzes unter einem rechten Winkel zur Mittellinie des zylindrischen Stabs.
Fig. 9B zeigt ein Beispiel, bei dem der Druck oder Andruck gegen die Entwicklungshülse durch Schraubenfedern 17 aufgebracht wird. Gemäß Fig. 9B ist ein Stab 5a eines halbkreisförmigen Querschnitts vorgesehen, wobei zur Erzielung des gewünschten Andrucks mehrere Schraubenfedern 17 in der (Längs-)Richtung des halbkreisförmigen Stabs angeordnet sind.
Fig. 10B zeigt ein Beispiel, bei dem ein elastischer Körper 18, z.B. aus Gummi, zur Lieferung des erforderlichen Andrucks zusammengedrückt ist. Dabei kann nicht nur ein elastischer, gummiartiger Körper, sondern auch ein Harzschaum verwendet werden.
Fig. 11B zeigt ein Beispiel, bei dem der halbkreisförmige Stab 5a entsprechend Fig. 9B und Fig. 10B verwendet und durch die zusammengedrückte Feder bzw. Druckfeder 19 angepreßt wird.
Fig. 12B zeigt ein Beispiel, bei dem das steife und magnetische Andruckelement 5b einen Radius von 6 mm besitzt. Der Kantenabschnitt 5b ist an der Stromaufseite des Andruckelements vorgesehen, und die Dicke des Entwicklers wird dabei auf die vorgeschriebene Größe eingestellt. Die Stäbe gemäß den Fig. 11B und 12B bestehen aus Materialien mit Steifheit und Magnetismus, und sie sind an der Stelle an die Entwicklungshülse angepreßt, welche einem Magnetpol zugewandt ist oder in der Nähe desselben liegt. Aus diesem Grund ergibt sich im praktischen Einsatz dieser Stäbe keinerlei Problem.
Fig. 13B zeigt ein außerhalb des Erfindungsrahmens liegendes Beispiel, bei dem der Stab aus zwei Schichten oder Lagen besteht. Die Außenfläche des zylindrischen Stabs 5 ist mit einer dünnen Gummischicht 5' aus Urethan- oder Silikongummi bedeckt.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der den Stab des Entwicklerfördermengen-Regulierelements bedeckenden Gummischicht oder -lage 0,01 bis 1 mm.
Für die ersten und zweiten Ausführungsformen ist bzw. wird die Beziehung zwischen der Entwicklungshülse 3 und dem zylindrischen Stab 5 anhand von Fig. 6C erläutert. Das Lageneinstellelement 151 ist an dem den zylindrischen Stab 5 halternden Halter 155 angebracht. Das Einstellelement befindet sich an der Stromabseite der Entwicklungshülse 3. Die Entwicklungshülse 3 kann durch Feineinstellung des Lageneinstellelements 151 parallel zum zylindrischen Stab 5 gehalten werden. Bei diesem Beispiel besteht das Lageneinstellelement 151 aus zwei Sätzen von Gewindebohrungen und kleinen Rundkopfschrauben, die in der Längsrichtung des zylindrischen Stabs 5 angeordnet sind. Haltung und Stellung bzw. Lage des zylindrischen Stabs 5 werden durch Druckbeaufschlagung desselben mittels des sphärischen Abschnitts (Rundkopfteils) der betreffenden Schraube des Einstellelements 151 kontrolliert. Nach der Einstellung mittels der kleinen Schrauben werden diese mit Hilfe eines Klebmittels, etwa eines Schraubensicherungsmittels, fixiert. Die kleinen Schrauben bestehen aus nichtrostendem Stahl. Wenn die Härte der Oberfläche des zylindrischen Stabs groß ist, werden für den Rundkopfteil an der Spitze der kleinen Schraube vorzugsweise sehr harte Werkstoffe, wie Rubin, verwendet.
In den Beispielen von Fig. 7B bis Fig. 13B dargestellte Feineinstellschrauben können auch bei den Beispielen gemäß der Fig. 7C bis 13C eingebaut oder vorgesehen werden, um die Achse der Entwicklungshülse 3 parallel zur Achse des zylindrischen Stabs 5 oder 5a zu halten. Dadurch wird es einfacher, die vorbestimmte Zylindrizität und Geradlinigkeit des zylindrischen Stabs zu bestimmen.
Fig. 16A ist eine Schnittansicht des Hauptabschnitts einer Ausführungsform der Erfindung, die als Andruckelement einen nichtlinearen elastischen Körper verwendet. Wenn aus einem Zweikomponentenentwickler eine dünne Schicht geformt werden soll, haben die Erfinder festgestellt, daß neben Steifheit und Krümmung des zylindrischen Stabs sowie Andruckkraft, wie oben angegeben, als Faktoren die Gleichförmigkeit der Andruckkraft und die Relativbeziehung der Rauheit zwischen den Oberflächen des zylindrischen Stabs und der Entwicklungshülse wesentlich zur Erzielung einer gleichmäßig dünnen Schicht beitragen. Die eine gleiche Funktion besitzenden Teile gemäß dieser Zeichnung sind mit den gleichen Ziffern wie in Fig. 5D bezeichnet.
Die Entwicklungshülse 3 ist ein aus nichtmagnetischem nichtrostenden Stahl hergestellter Zylinder, der mit der Drehzahl von 250/min in Richtung des Pfeils in der Zeichnung rotiert. Sein Durchmesser beträgt 20 mm, seine Oberflächenrauheit "3S", weil er sandgestrahlt worden ist. Die stationäre Magnetrolle 4 mit 11 Magnetpolen ist in das Innere der Entwicklungshülse 3 eingebaut. Die maximale Magnetflußdichte an der Oberfläche der Entwicklungshülse ist auf 600 Gauß gehalten.
Der steife und magnetische zylindrische Stab wird an der Stelle, an welcher der zylindrische Stab einem Magnetpol der Magnetrolle 4 gegenübersteht, an die Entwicklungshülse 3 angepreßt. Der einen Durchmesser von 6 mm besitzende zylindrische Stab 5 ist vollständig geradlinig. Er besteht aus nichtrostendem Stahl der Sorte SUS416 gemäß der JP-Industrienorm. Aufgrund seiner Bearbeitung mittels einer Schleifmaschine liegt seine Oberflächenrauheit bei "0,5S". Seine Oberfläche ist nicht beschichtet. Eine Seitwärtsbewegung des zylindrischen Stabs 5 wird durch den Halter 35 verhindert, der in das Gehäuse 2 eingebaut ist; der Stab wird durch einen nichtlinearen elastischen Körper 36 an die Entwicklungshülse 3 angepreßt. Der bei diesem Beispiel verwendete elastische Körper besitzt Eigenschaften, bei denen die Schwankung der Abstoßung bei Auslenkung oder Durchbiegung (repulsion to deflection) im Arbeitsbereich gering ist. Bei diesem Beispiel wurde PORON (eingetragenes Warenzeichen) (Hersteller: INOAC Co.) verwendet; die Eigenschaften dieses Werkstoffs sind in Fig. 15 dargestellt. Bei diesem Beispiel sind zum Anpressen des zylindrischen Stabs 5 zwei Stücke des nichtlinearen elastischen Körpers 36 in Form rechteckiger Lagen von 2 mm Dicke, 4 mm Breite und 5 mm Länge am Halter 35 angeklebt. Fig. 17A veranschaulicht die Einbauart des nichtlinearen elastischen Körpers 36 in den Halter 35. Gemäß dieser Zeichnung wird der zylindrische Stab durch den elastischen Körper an zwei Stellen angepreßt, welche die Länge des zylindrischen Stabs in einem Verhältnis von n : in : n = 2 : 5 : 2 unterteilen. Bei Einstellung des Drucks oder Andrucks im Bereich von 2 bis 4 kgf/m bei diesem Gerät war die durch den Druck verursachte Auslenkung oder Durchbiegung (deflection) des zylindrischen Stabs verringert, wobei der Zweikomponentenentwickler, dessen Menge in Richtung der Achse der Entwicklungshülse im Bereich von 7 bis 10 mg/cm² reguliert wurde, transportiert werden konnte. Bei diesem Beispiel war die Entwicklerfördermengen-Reguliervorrichtung nicht vorgesehen. Dennoch konnten gute Entwicklungsbedingungen, wie oben angegeben, eingestellt und aufrechterhalten werden.
Für den nichtlinearen elastischen Körper 36 können auch andere Materialien bzw. Werkstoffe benutzt werden, beispielsweise "PORON" (eingetragenes Warenzeichen), d.h. ein Urethanschaum, "SORBOTHANE" (eingetragenes Warenzeichen), hergestellt von der Firma SANSHIN KOSAN Co., ein α-Gel, "Moltplane", eine nichtlineare Feder und dgl.
Bezüglich der Anpressung des zylindrischen Stabs durch den nichtlinearen elastischen Körper 36 war die oben beschriebene Zweipunktabstütz-Andruckmethode bezüglich der Reduzierung der Auslenkung oder Durchbiegung des zylindrischen Stabs 5 wirksam; eine Mehrpunktabstützung und eine kontinuierliche bzw. durchgehende Abstützung sind ebenfalls anwendbar. Bei Anwendung dieser Anpreßmethoden muß jedoch sorgfältig auf die Genauigkeit der Parallelität des Halters 35 geachtet werden.
Beim oben beschriebenen Beispiel betrugen die Rauheit der Entwicklungshülsenoberfläche "3S" und diejenige der Oberfläche des zylindrischen Stabs "0,5S". Zweckmäßig besitzt die Oberfläche des zylindrischen Stabs eine Rauheit von weniger als "0,5S" mit Spiegelglanz. Andererseits muß die Oberfläche der Entwicklungshülse rauh sein, um die erforderliche Menge an Entwickler transportieren zu können. Vorzugsweise ist die Rauheit des Entwicklungshülsenoberfläche größer als diejenige der Oberfläche des zylindrischen Stabs.
Wenn unter den angegebenen Rauheitsbedingungen Trägerteilchen, die durch die Umwälzung im Entwicklungsgerät voll aufgeladene Tonerteilchen angezogen haben, durch den zylindrischen Stab an die Entwicklungshülse angepreßt werden, ist die Reibungskraft zwischen den Trägerteilchen und dem zylindrischen Stab, der eine Hochglanzoberfläche und einen kleinen Krümmungsradius aufweist, kleiner als diejenige zwischen den Trägerteilchen und der Entwicklungshülse, die eine rauhe Oberfläche und einen großen Krümmungsradius aufweist. Infolgedessen rollen Trägerteilchen längs der Oberfläche des zylindrischen Stabs ab, und sie laufen sodann zwischen dem zylindrischen Stab und der Entwicklungshülse hindurch, so daß eine vorteilhafte dünne Schicht einer Dicke entsprechend einem Durchmesser eines Trägerteilchens geformt werden kann.
Nach Langzeitbetrieb wird die Oberfläche der Entwicklungshülse glatt. Infolgedessen nimmt die Entwicklerfördermenge allmählich oder fortlaufend ab. Versuche haben gezeigt, daß die Oberfläche des zylindrischen Stabs vorzugsweise so hart sein sollte wie die Oberfläche der Entwicklungshülse.
Bei diesem Beispiel können zwei kleine Einstellschrauben 351 zur Einstellung der Relativstellung des zylindrischen Stabs 5 gegenüber dem Halter 35 verwendet werden (vgl. Fig. 16B und 17B) . Die Spitze jeder kleinen Einstellschraube kommt in Berührung mit dem zylindrischen Stab 5 und kontrolliert bzw. steuert dessen Relativstellung gegenüber der Entwicklungshülse 3.
Im folgenden ist die Ausführungsform beschrieben, bei welcher der zylindrische Stab ohne Federmittel, sondern lediglich unter Nutzung einer Magnetkraft an die Entwicklungshülse angepreßt wird. Die Lagenbeziehung zwischen der Entwicklungshülse 3 und dem zylindrischen Stab 5 ist in Fig. 6D dargestellt. Der zylindrische Stab 5 wird durch Magnetisierung oder magnetische Induktion an die Entwicklungshülse 3 an der Stelle angepreßt, an welcher dieser Stab einem Pol der Magnetrolle 4 zugewandt ist oder gegenübersteht, wobei der zylindrische Stab durch die magnetische Anziehungskraft ohne jeden Federdruck gegen die Magnetrolle angezogen wird. Infolgedessen wird oder ist die Andruckkraft verstärkt, so daß sich der zylindrische Stab gleichmäßig an die Entwicklungshülse anlegt.
Bei diesem Beispiel, bei dem der zylindrische Stab 5 mit Steifheit und Magnetismus als Entwicklerschichtdicken-Regulierelement benutzt wurde, hat es sich gezeigt, daß in zuverlässiger Weise ausgezeichnete Bilder erhalten werden konnten, und zwar ohne weiße Schlieren aufgrund der Zusammenballung des Entwicklers, ohne Festkleben von Toner am Schichtdicken-Regulierelement im Dauerkopiervorgang und ohne Beeinträchtigung der Bildgüte. Wie erwähnt, kann der zylindrische Stab entweder ein solcher, der durch magnetische Induktion an die Entwicklungshülse 3 abgezogen (induced and attracted) wird, oder ein solcher sein, der magnetisiert und an die Entwicklungshülse angezogen wird.
Bei diesem Beispiel ist der wesentlichste Faktor für die Bestimmung der Fördermenge des Entwicklers durch das Steifheit und Magnetismus besitzende Entwicklermengen-Regulierelement, das an die Entwicklungshülse angedrückt wird oder ist, die Andruckkraft aufgrund des Krümmungsradius des Regulierelements und der magnetischen Anziehung bzw. Anziehungskraft im Fall der Verwendung eines zylindrischen Stabs mit Steifheit und Magnetismus.
Fig. 6D zeigt ein Beispiel, bei dem der zylindrische Stab 5 durch den Halter 153 gehalten ist und frei rotieren kann. Die Fig. 7D und 8D veranschaulichen Beispiele, bei denen der zylindrische Stab 5 sich nur in der Richtung der Entwicklungshülse bewegen, aber nicht drehen kann. Fig. 7D zeigt ein Beispiel, bei dem der Andruck durch magnetische Anziehung, von welcher das Gewicht des zylindrischen Stabs 5 abgezogen ist, bereitgestellt wird. Fig. 8D zeigt ein Beispiel, bei dem sich der Andruck aus der magnetischen Anziehung und dem Gewicht des Stabs zusammensetzt. Bei diesem Beispiel ist eine Feineinstellung des Drucks bzw. Andrucks bei entsprechender Ausgestaltung der Querschnittsform des Stabs 5 möglich.
Fig. 8D zeigt ein Beispiel, bei dem die Drehrichtung der Entwicklungshülse 3 derjenigen beim Beispiel gemäß Fig. 7D entgegengesetzt ist.
Fig. 9D veranschaulicht ein außerhalb des Erfindungsrahmens liegendes Beispiel, bei dem der Stab aus zwei Schichten oder Lagen besteht. Die Außenseite des zylindrischen Stabs ist mit einer dünnen Gummilage 5', z.B. aus Urethangummi, Silikongummi o.dgl., bedeckt. Dabei liegt die Dicke der den Andruckabschnitt des Entwicklermengen-Regulierelements bedeckenden Gummilage bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 mm. Wenn die Gummilage 5' zu dick ist, fällt der Druck bzw. Andruck aufgrund der magnetischen Anziehung schlagartig ab.
Die dritte Ausführungsform der Erfindung besitzt nahezu den gleichen Aufbau wie das Beispiel gemäß Fig. 5B. Dabei rotiert jedoch die Entwicklungshülse gegenläufig zum Photorezeptor. Mit anderen Worten: die Umfangsfläche der Entwicklungshülse bewegt sich an der Stelle, an welcher die Entwicklungshülse dem Photorezeptor zugewandt ist, in der gleichen Richtung wie letzterer. Bei diesem Ausführungsbei spiel ist das Entwicklermengen-Regulierelement 5 in der in Fig. 14A gezeigten Position eingebaut. Die aus nichtmagnetischem nichtrostenden Stahl bestehende Entwicklungshülse 3 besitzt einen Durchmesser von 30 mm und eine Oberflächenrauheit von"1S". Die Magnetflußdichte der Magnetrolle an der Oberfläche der Hülse beträgt 700 Gauß. Dabei sind 8 Pole vorgesehen. Der aus nichtrostendem Stahl bestehende zylindrische Stab besitzt einen Durchmesser von 7 mm. Der zylindrische Stab ist dicht an einem Pol der Magnetrolle 4 eingebaut bzw. angeordnet und zwischen der nichtmagnetischen flachen Feder 6 zum Anpressen des Stabs und dem Entwicklermengen-Regulierrollenhalter 156 festgehalten.
Der Hauptabschnitt des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1A ist oben erläutert worden. Die anderen, in Fig. 14A nicht dargestellten Abschnitte entsprechen weitgehend denen gemäß Fig. 5B. Bei dieser Ausführungsform setzt sich der Druck oder Andruck des zylindrischen Stabs gegen die Entwicklungshülse aus der magnetischen Anziehung, dem Gewicht des Stabs und dem durch die flache Feder 6 ausgeübten Druck zusammen. Falls das Entwicklermengen-Regulierelement 5 aus einem magnetischen nichtrostendem Stahl besteht, wird es durch das von der feststehenden Magnetrolle 4 in der Entwicklungshülse erzeugte Magnetfeld magnetisiert und durch die Magnetrolle angezogen. Nach dieser Methode wird der Druck oder Andruck durch magnetische Anziehung erzeugt. Durch die in Längsrichtung gleichmäßige magnetische Anziehung des zylindrischen Stabs 5 wird ein gleichmäßiges Anpressen an die Entwicklungshülse 3 erzielt. Als Ergebnis kann eine ausgezeichnete Entwicklerschicht erhalten werden.
Bei diesem Beispiel ist gemäß Fig. 14B das Lageneinstellelement 151 ggf. am Halter 157 angebracht, um damit den zylindrischen Stab 5 gegen die flache Andruck-Feder 6 zu drücken und auf diese Weise die Position bzw. Lage des zylindrischen Stabs 5 einzustellen.
Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann die Magnetrolle in der Entwicklungshülse (auch) drehbar angeordnet sein; anstelle des Zweikomponentenentwicklers kann auch Einkomponentenentwickler verwendet werden.
Die (Ausführungs-)Beispiele sind oben erläutert worden.
Bei den erfindungsgemäßen Beispielen wurde hauptsächlich ein zylindrischer Stab als Entwicklermengen-Regulierelement benutzt, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die erforderlichen Bedingungen sind, daß der Anpreßabschnitt Steifheit und Magnetismus besitzt und daß das Regulierelement stabförmig mit einem Radius im Bereich von 0,5 bis 15 mm ist.
Im folgenden sind die Entwicklungsbedingungen und die Zusammensetzung des erfindungsgemäß verwendeten Entwicklers beschrieben. Beim erfindungsgemäßen Entwicklungsgerät liegt bevorzugt der Abstand zwischen dem Bildträger (Photorezeptor) 1 und der Entwicklungshülse 3, d.h. die Größe "d" gemäß Fig. 6, im Bereich von 0,3 bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm. Mit einer Verkleinerung des Abstands zwischen dem Photorezeptor 1 und der Entwicklungshülse 3 wird der elektrische Feldeffekt größer, und die Richtung der elektrischen Kraftlinien wird angeordnet (d.h. geordnet). Auf diese Weise kann während der Entwicklung eine Bildverschleierung vermieden werden. Wenn der Abstand 0,5 mm beträgt, liegt die Höhe des bürstenartig aussehenden Entwicklers im Bereich von 200 bis 450 um, wenn eine mehrpolige Magnetrolle, wie oben erwähnt, gewählt ist. Demzufolge wird der Spalt zwischen der Oberseite der (Entwickler-)Bürste und dem Latentbild, der mit (S-d) angegeben ist, auf einer Größe im Bereich von 0,02 bis 0,3 mm gehalten; dies bedeutet, daß er auf einer Größe im Bereich von 0,1 x d bis 0,6 x d gehalten werden kann.
Obgleich erfindungsgemäß entweder ein Einkomponentenentwickler oder ein Zweikomponentenentwickler benutzt werden kann, ist letzterer als Entwickler zur Verwendung bei der Erfindung zweckmäßiger. Der Grund dafür besteht darin, daß der Zweikomponentenentwickler eine Selbstreinigungsfunktion zum Reinigen (Beseitigen) des am Entwicklermengen-Regulierelement haftenden Toners besitzt. Aus diesem Grund kann der Zweikomponentenentwickler eine stabile Entwicklerschicht über einen längeren Zeitraum hinweg als ein Einkomponentenentwickler erzeugen.
Eines der Beispiele eines Zweikomponentenentwicklers ist nachstehend erläutert. Für das erfindungsgemäße Entwicklungsgerät wird der Entwickler bevorzugt, der aus einem nichtmagnetischen Toner einer Teilchengröße im Bereich von 6 bis 18 um und einem mit Harz beschichteten Ferrit-Träger einer Teilchengröße im Bereich von 10 bis 100 um, vorzugsweise 30 bis 60 um, besteht.
Die Einzelheiten des Toners sind nachfolgend angegeben.
(1) Thermoplastisches Harz oder Bindemittel im Bereich von 80 bis 90 Gew.-%
Beispiele: Polystyrol, Styrolacryl-Polymer, Polyster, Polyvinylbutyral, Epoxyharz, Polyamidharz, Polyethylen, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer usw. oder Gemische derselben.
(2) Pigment oder Farbstoff im Bereich von 0 bis 15 Gew.-%
Beispiele: Schwarz: Ruß
Gelb: Benzidinderivat
Magenta: Rhodamine B Lake, Carmine 68 usw.
Cyan: Kupferphthalocyanin,
Sulfonamidderivat-Farbstoff usw.
(3) Ladungssteuerstoff im Bereich von 0 bis 5 Gew.-% Positiv geladener Toner:
Elektronen liefernder Farbstoff vom Nigrosine- Typ, alkoxyliertes Amin, Alkylamid, Chelat- Verbindung, Pigment A, quaternäres Ammoniumsalz usw.
Negativ geladener Toner:
Elektrorezeptiver Kompex, chloriniertes Paraffin, chlorinierter Polyester, überschüssige Säuregruppen enthaltender Polyester, chloriniertes Kupferphthalocyanin usw.
(4) Fluidisierungsstoff Beispiele: Kolloidales Siliziumdioxid, hydrophobes Siliziumdioxid, Silikonlack, Metallseife, anionisches oberflächenaktives Mittel bzw. Netzmittel usw.
(5) Reinigungsmittel zum Beseitigen des Tonerf ilms vom Photorezeptor
Beispiele: Fettsäure-Metallsalz, Silikonoxidsäure mit organischer Gruppe an ihrer Oberfläche, Fluorion-Netzmittel usw.
(6) Füllstoff zur Verbesserung des Glanzes der Oberfläche und zur Kostensenkung
Beispiele: Calciumcarbonat, Ton, Talkum, Pigment usw. Der Füllstoff kann eine kleine Menge an magnetischem Pulver enthalten, um eine Bildverschleierung und ein Verspritzen von Toner zu vermeiden. Die Einzelheiten des erfindungsgemäß zu verwendenden magnetischen Pulvers sind nachstehend erläutert. Die Korngröße dieses magnetischen Pulvers liegt im Bereich von 0,1 bis 1 um. Die Materialien sind Eisen(III) -tetraoxid, 7-Eisenoxid, Chromdioxid, Nickelferrit, Eisenlegierung usw. Das Anteilsverhältnis liegt im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%. Zur Erzielung einer deutlicheren bzw. klareren Farbe beträgt das Verhältnis vorzugsweise weniger als 1 Gew.-%.
Die klebenden Harze, wie Wachs, Polyolefin, Ethylen/- Vinylacetat-Copolymer, Polyurethan und Gummi oder Kautschuk sind für die Druckfixierung geeignet, bei der zur plastischen Deformation eine Kraft von 20 kg/cm ausgeübt wird.
Eine versuchsweise Entwicklung wurde unter den Bedingungen durchgeführt, bei denen das elektrische Potential der Oberfläche des Photorezeptors 1 -600 V betrug, dasjenige des belichteten Teils im Bereich von 0 bis -100 V lag und eine Gleichstrom-Vorspannung von -500 V mit einer Wechselstrom- Vorspannung von 700 V (Mittelwert) bei einer Frequenz von 4 kHz an die Entwicklungshülse 3 angelegt war. Die Ergebnisse waren so gut, daß ein hochqualitatives Tonerbild mit hoher Auflösung und ausgezeichneter Gradation erhalten wurde.
Das erfindungsgemäße Entwicklungsgerät ist mit dem Entwicklerschichtdicken-Regulierelement ausgestattet, das aus einem starren bzw. steifen Element eines kleinen Krümmungsradius besteht und das an die starre Entwicklungshülse (mit Steifheit) angepreßt wird. Aufgrund der oben erläuterten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Entwicklungsgeräts ist die Entwicklerschichtdicke auf der Entwicklungshülse ohne Beeinflussung durch Änderung der Entwicklungshülsen-Drehzahl oder der Anpreßposition stabil. Im Vergleich zum herkömmlichen Gerät vermag das erfindungsgemäße Gerät eine gleichmäßige und stabile Entwicklerschicht mit einem geringeren Drehmoment (lighter torque) zu erzeugen.
Das erfindungsgemäße Entwicklungsgerät besitzt einen ausgezeichneten Leistungsgrad. Die hervorragenden Merkmale bestehen darin, daß die Möglichkeit für ein Blockieren durch Fremkörper gering ist, die Wirksamkeit des Aufbrechens von verklumptem Toner zu Stücken groß ist und auf dem Bild kaum weiße Schlieren auftreten. Die Änderung des Drucks bzw. Andrucks durch das Entwicklerschichtdicken-Regulierelement besitzt einen sehr geringen Einfluß auf die Änderung der geförderten Entwicklermenge.
Die erfindungsgemäße Entwicklungseinheit erfährt auch im Langzeitbetrieb keine Verformung und besitzt hohe Haltbarkeit. Bei Fertigung des erfindungsgemäßen Geräts auf Massenfertigungsbasis sind die Montagetoleranzen ziemlich groß. Dies ist einer der Gründe dafür, weshalb dieses Gerät für die Praxis zweckmäßig ist.
Der Entwicklungsbereich ist so klein, daß durch unnötige Elektrifizierung bzw. Aufladung, durch Reibung verursacht, kein ungünstiger Einfluß auf die Bilder festzustellen ist.
Darüber hinaus kann das Schicht-Regulierelement so leicht ausgewechselt werden, daß seine Wartungsfähigkeit ziemlich hoch ist.
Bei dem Beispiel des erfindungsgemäßen Entwicklungsgeräts, bei dem das einen kleinen Radius besitzende Entwicklermengen-Regulierelement mit Steifheit und Magnetismus an die Entwicklungshülse mit Steifheit angepreßt ist oder wird, um eine Entwicklerschichterzeugungseinheit zu bilden, kann eine Entwicklerschicht konstanter Dicke ohne Beeinflussung durch die Änderung der Entwicklungshülsen-Drehzahl oder der Andruckposition und insbesondere ohne Beeinflussung durch Änderung des Drucks bzw. Andrucks des Entwicklermengen- Regulierelements erzeugt werden. Infolgedessen kann mit dem erfindungsgemäßen Entwicklungsgerät im Vergleich zum herkömmlichen Entwicklungsgerät eine gleichmäßige und stabile Entwicklerschicht mit einer geringen Last bzw. Belastung geformt werden. Beim erfindungsgemäßen Gerät tritt kaum ein Blockieren durch Fremdkörper auf, und es besitzt ausgezeichnete Fähigkeit bezüglich des Aufbrechens von zusammengeballtem Toner zu Stücken, wobei in diesem Gerät kaum jemals weiße Schlieren auftreten. Bei diesem Entwicklungsgerät ist die Änderung oder Schwankung der Entwicklermenge sehr gering, wenn der Druck an der Anpreßposition auf der Entwicklungshülse durch das Entwicklermengen-Regulierelement einmal einreguliert bzw. eingestellt worden ist. Das Gerät gewährleistet somit eine ausgezeichnete Entwicklungsleistung. Insbesondere kann bei diesem Gerät das Festkleben (sticking) des Zweikomponentenentwicklers am Entwicklermengen-Regulierelement verhindert sein. Als Ergebnis wird in stabiler Weise eine gleichmäßig dünne Entwicklerschicht erzeugt, wobei hochqualitative Bilder ohne Ungleichmäßigkeit der Dichte und Dichtenverschlechterung erhalten werden können.
Das Entwicklungsgerät gemäß diesem Beispiel erfährt auch im Langzeitbetrieb keine Deformation; die Änderung oder Schwankung der magnetischen Anziehung ist gering. Das Entwicklermengen-Regulierelement besitzt daher (große) Haltbarkeit. Bei Massenfertigung können seine Montagetoleranzen ziemlich groß sein, so daß dieses Gerät für praktischen Einsatz zweckmäßig ist.
Bei diesem Gerät ist der Entwicklerregulierbereich so klein, daß durch unnötige Elektrifizierung bzw. Aufladung von Toner durch Reibung hervorgerufene ungünstige Einflüsse kaum auftreten.
Das Entwicklermengen-Regulierelement läßt sich einfach austauschen, so daß seine Wartungsfähigkeit hoch ist.
Wenn als Andruckelement für den zylindrischen Stab ein nichtlinearer elastischer Körper verwendet wird, kann dieser Toleranzschwankungen des Gehäuses oder des Halters und Änderungen bzw. Schwankungen aufgrund von Maßfehlern beim Montagevorgang absorbieren. Auch wenn keine Einstelleinheit eingebaut ist, kann das erfindungsgemäße Entwicklungsgerät daher stets eine stabile Entwicklermenge fördern.
Bei dem Beispiel des erfindungsgemäßen Entwicklungsgeräts, bei dem das starre und magnetische Entwicklermengen- Regulierelement eines kleinen Radius an die steife bzw. starre Entwicklungshülse angepreßt und dadurch eine Entwicklerschichterzeugungseinheit gebildet ist, kann eine Entwicklerschicht stabiler Dicke ohne Beeinflussung durch Änderung bzw. Schwankung der Entwicklungshülsen-Drehzahl oder der Anpreßposition und insbesondere ohne Beeinflussung durch die Änderung des Andrucks des Entwicklermengen-Regulierelements erzeugt werden. Infolgedessen kann mit dem erfindungsgemäßen Entwicklungsgerät im Vergleich zum herkömmlichen Entwicklungsgerät eine gleichmäßige und stabile Entwicklerschicht mit einer leichten Last oder Belastung erzeugt werden. Beim erfindungsgemäßen Gerät tritt kaum Verstopfung (blinding) durch Fremdkörper auf; das Gerät vermag in ausgezeichneter Weise zusammengeballten Toner zu Stücken aufzubrechen, und es treten dabei kaum weiße Streifen (Schlieren) auf. Bei diesem Entwicklungsgerät ist die Schwankung der Entwicklermenge sehr gering, nachdem die Änderung des Drucks oder Andrucks an der Anpreßposition auf der Entwicklungshülse durch das Entwicklermengen-Regulierelement eingestellt worden ist. Das Gerät besitzt somit eine ausgezeichnete Entwicklungsleistung. Insbesondere kann bei diesem Gerät ein Festkleben von Zweikomponentenentwickler am Entwicklermengen-Regulierelement verhindert sein. Infolgedessen wird in stabiler Weise eine gleichmäßige, dünne Entwicklerschicht erzeugt, so daß hochqualitative Bilder ohne Ungleichmäßigkeit der Dichte und Beeinträchtigung der Dichte erhalten werden können.
Beim erfindungsgemäßen Entwicklungsgerät tritt auch im Langzeitbetrieb keine Deformation auf; die Änderung oder Schwankung der magnetischen Anziehung ist gering. Das Entwicklermengen-Regulierelement ist daher (sehr) haltbar. Bei seiner Massenfertigung können seine Montagetoleranzen ziemlich groß sein. Bei diesem Gerät können gute Betriebsbedingungen mittels einer vergleichsweise einfachen Lageneinstelleinheit eingestellt werden. Dieses Gerät ist somit für praktischen Einsatz sehr zweckmäßig.
Bei diesem Gerät ist der Entwicklerregulierbereich so klein, daß durch unnötige Elektrifizierung bzw. Aufladung des Toners durch Reibung kaum ungünstige Einflüsse hervorgerufen werden.
Das Entwicklermengen-Regulierelement läßt sich einfach auswechseln, so daß seine Wartungsfähigkeit hoch ist.
Bei Verwendung eines nichtlinearen elastischen Körpers als Andruckelement für den zylindrischen Stab absorbiert dieser Körper Toleranzabweichungen des Gehäuses oder des Halters sowie Abweichungen aufgrund von Maßfehlern im Montagevorgang. Das erfindungsgemäße Entwicklungsgerät kann daher stets eine stabile Entwicklermenge fördern oder transportieren, auch wenn keine Einstelleinheit für die Einstellung oder Justierung des Entwicklermengen-Regulierelements eingebaut ist.

Claims

1. Entwicklungsgerät zur Zufuhr eines Entwicklers zu einem Bildhaltemittel (1) zur Entwicklung eines elektrostatischen latenten Bildes auf dem Bildhaltemittel, wobei das Gerät folgendes umfaßt:

ein Entwicklertransportmittel (3) zum Transport des Entwicklers zu einer Entwicklungszone;

ein Entwicklerschichtdickenreguliermittel (5) zum Regulieren der Dicke des zur Entwicklungszone zu transportierenden Entwicklers;

ein Stützmittel (15) zum Stützen des Reguliermittels (5) und zum Drücken des Reguliermittels zum Entwicklertransportmittel (3);

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Reguliermittel (5) in Form eines Stabs vorliegt und einen starren Flächenteil mit einem Krümmungsradius zwischen 0,5 mm und 15 mm aufweist;

das Entwicklertransportmittel (3) eine starre Fläche zum Transport des Entwicklers zur Entwicklungszone aufweist;

der starre Flächenteil des Reguliermittels (5) und die starre Fläche des Entwicklertransportmittels (3) jeweils eine Starrheit von nicht weniger als 10&sup4; kg/cm² aufweisen; und

das Stützmittel (15) das Reguliermittel (5) beweglich stützt und es mit einer vorbestimmten Preßkraft zum Entwicklertransportmittel (3) drückt, um den starren Flächenteil des Reguliermittels mehr oder weniger auf die starre Fläche des Entwicklertransportmittels zu drücken.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (35, 36) das Reguliermittel (5) an zwei entlang seiner Länge voneinander beabstandeten Bereichen (36) stützt und beweglich drückt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (35, 36) das Reguliermittel mit einem Glied (36) mit nichtlinearen elastischen Eigenschaften stützt und beweglich drückt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz:nittel (15) ein Einstellmittel (6, 151) aufweist, womit die seitliche Position des Reguliermittels gegenüber dem Stützmittel eingestellt werden kann.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützmittel (15) eine Fläche mit einer Flachheit von nicht mehr als 0,2 mm aufweist, um das Reguliermittel (5) an einer Fläche mit einer Zylindrizität von nicht mehr als 0,1 mm zu stützen.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Reguliermittel (5) um einen zylindrischen Stab handelt.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der starren Fläche des Entwicklertransportmittels (3) ein Magnet angeordnet ist und der starre Flächenteil des Reguliermittels (5) aus magnetischem Material besteht.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reguliermittel (5) durch magnetische Kraft auf das Entwicklertransportmittel (3) gedrückt wird.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklertransportmittel (3) aus nichtmagnetischem Material besteht und zum Transport eines Zweikomponentenentwicklers, der einen magnetischen Träger und einen Toner umfaßt, ausgelegt ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entwicklertransportmittel (3) zum Transport eines Einkomponentenentwicklers ausgelegt ist.