DE2921382C2

DE2921382C2 - Vorrichtung zur Entwicklung latenter Ladungsbilder

Info

Publication number: DE2921382C2
Application number: DE2921382A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Yokohama Kubo; Toshiharu Yokohama Nakagawa; Toshihiko Kawasaki Oguchi; Ichiyoshi Tokyo Saito; Yukio Kanagawa Suzuki; Tsutomu Yokosuka Uehara
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1982-01-14
Also published as: JPS54154332A; DE2921382A1; US4266503A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entwicklung latenter Ladungsbilder, bestehend aus einer drehbaren magnetischen Transporttrommel für den Transport von magnetischen Tonerteilchen zu einer mit einer photoleitenden Schicht versehenen drehbaren Aufzeichnungstrommel, wobei auf der Umfangsfläche der Transporttrommel bei ihrer Drehung ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird, und aus einer Ablenkvorrichtung im Zwischenraum zwischen der magnetischen Transporttrommel und der Aufzeichnungstrommel zur Ablehnung der Tonerteilchen zur photoleitenden Schicht auf der Aufzeichnungstrommel hin.

Eine derartige Vorrichtung zur Entwicklung latenter

Ladungsbilder ist bereits aus der CH-PS 4 99140 bekannt Die Ablenkvorrichtung weist bei dieser bekannten Vorrichtung zumindest ein elektrisch leitendes, längliches Element auf, das mit einem elektrisch isolierenden Stoff überzogen ist Ferner ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Oszillationen der Ablenkvorrichtung vorgesehen. Diese Vorrichtung kann gemäß einer Ausführungsform aus einem drehbaren Stabmagneten bestehen, der im Inneren der Transportrommel angeordnet und mit einer Antriebsvorrichtung gekoppelt ist Die Ablenkvorrichtung ist so nahe bei der Transporttrommel angeordnet, daß sie unmittelbar in die Tonerteilchen auf der Transporttrommel eintaucht, wobei durch die Oszillation der Ablenkvorrichtung die Tonerteilchen mechanisch aufgewirbelt werden. Die Erzeugung des Magnetfeldes dient somit hier zur Induzierung einer mechanischen Schwingbewegung. Die Transporttrommel enthält innerhalb einer äußeren Hülse mehrere nebeneinander angeordnete Magnetringe, die axial magnetisiert sind. In der Transporttrommel wird daher ein axial verlaufendes Magnetfeld erzeugt, welches bei Drehung des im Inneren der Magnetringe angeordneten Stabmagneten verzerrt wird. Durch Drehen des Stabmagneten entsteht daher am Außenumfang der Transporttrommel ein schwankendes axial verlaufendes Magnetfeld, durch welches die Ablenkvorrichtung in Schwingung versetzt wird.

Auch sind bereits verschiedene Vorrichtungen zur Zufuhr von Tonerteilchen zu einer photoleitenden und elektrisch leitenden Fläche, auf welcher ein latentes Ladungsbild erzeugt ist, bekannt (vgl. US-PS 36 45 770, 37 07 389,38 82 822 und 39 62 992). Die zuletzt genannte US-PS offenbart dabei das Prinzip der Bildung einer schwebenden Schicht oder Wolke aus Tonerteilchen in einem wechselnden Magnetfeld. Die mit dem Wechselmagnetfeld arbeitende Vorrichtung verwendet einen Einkomponenten-Entwickler bzw. magnetische Tonerteilchen, die jeweils aus einem magnetischen Teilchen oder Partikel bestehen, das mit einem eingefärbten Kunstharz überzogen ist Eine solche Entwicklervorrichtung ist nachstehend anhand von F i g. 1 erläutert. Die Entwicklervorrichtung gemäß F i g. 1 umfaßt einen Fülltrichter 4 für die Zufuhr des magnetischen Toners oder Entwicklers 2, eine nicht-magnetische Transporttrommel 6, auf welche die magnetischen Tonerteilchen 2 vom Fülltrichter 4 aufgegeben werden, und in der eine Magnetwalze 8 vorhanden ist Letztere ist an ihrer Oberfläche mit einer Anzahl von einander abwechselnden Magnetpolen Nund Sversehen. Die Magnetwalze 8 wird in Richtung des Pfeils 10 in Drehung versetzt, oder die äußere Hülse der Transporttrommel 6 wird entgegengesetzt zum Pfeil 10 gedreht, um auf ihrer Oberfläche ein wechselndes Magnetfeld zu erzeugen. Die vom Fülltrichter 4 zugeführten magnetischen Tonerteilchen 2 fallen unter Schwerkrafteinfluß sowie unter der magnetischen Anziehungskraft auf die Oberfläche der Transporttrommel herab, um bei der Drehung der Magnetwalze 8 mitgenommen zu werden. Die Dicke oder Höhe der von der Oberfläche der Transporttrommel mitgeführten Schicht der Tonerteilchen 2 wird durch eine über der Oberfläche angeordnete und dem Fülltrichter 4 vorgeschaltete Abstreifklinge 12 gleichmäßig eingestellt. Die Tonerteilchen 2 werden in Berührung mit einer photoleitenden Schicht 14, einer drehbaren Aufzeichnungstrommel 16 oder mit einem nicht dargestellten, photoleitenden Papier gefördert, so daß sie an der Oberfläche der Schicht 14 anhaften und

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die bereits auf dieser ausgebildeten latenten Ladungsbilder sichtbar machen.

Bei dieser Vorrichtung ist es schwierig, die mitgeführte Menge an magnetischen Tonerteilchen 2 bei geeigneter Teilchendichte auf der Oberfläche der s Transporttrommel stets konstant zu halten. Infolgedessen wird die Teilchenwolke nicht gleichmäßig mit der photoleitenden Schicht 14 kontaktiert Diese Ungleichmäßigkeit ist besonders dann auffällig, wenn die Tonerteilchen eine schlechte Fließfähigkeit besitzen und to wenn Zusammenballungen von Teilchen in den magnetischen Tonerteilchen vorhanden sind, weil dann die Menge der mitgeführten Teilchen nicht gleichmäßig ist

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Vorrichtung zur Entwicklung latenter Ladungsbilder der eingangs definierten Art insbesondere dahingehend zu verbessern, daß auf die Aufzeichnungstrommel eine äußerst gleichmäßige Schicht von magnetischen Tonerteilchen aufgebracht werden kann, die eine äußerst gleichmäßige Dichteverteilung aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß einer ersten Lösungsmöglichkeit erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablenkvorrichtung aus einem auf Abstand zur Transporttrommel angeordneten ummagnetisierbaren Stab besteht, dessen Magnetisierungszustand durch das wechselnde Magnetfeld verändert wird.

Gemäß einem zweiten Lösungsvorschlag wird die genannte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablenkvorrichtung aus einem auf Abstand zur Transporttrommel angeordneten, ummangnetisierbaren Stab besteht, dessen Magnetisierungszustand durch das wechselnde Magnetfeld verändert wird, und daß zwischen dem ummagnetisierbaren Stab und der Aufzeichnungstrommel eine drehbare magnetische Zwischentrommel angeordnet ist, auf der die aus dem Raum mit dem ummagnetisierbaren Stab stammenden Tonerteilchen zunächst anhaften und dann von der Zwischentrommel zur Aufzeichnungstrommel übertragen werden.

Durch die Verwendung einer derartigen Zwischentrommel wird die Vergleichsmäßigung der Schicht von magnetischen Tonerteilchen auf der Aufzeichnungstrommel noch wesentlich erhöht, da beispielsweise durch den Zwischenraum zwischen der Zwischentrommel und der Aufzeichnungstrommel die maximal mögliche Dicke der Tonerteilchenschicht begrenzt werden kann und darflberhinaus die Tonerteilchen quasi auf die photoleitende Schicht der Aufzeichnungstrom- so mel leicht aufgedrückt werden können. Dadurch ergibt sich eine noch weitere Vergleichmäßigung der Schicht von magnetischen Tonerteilchen auf der Aufzeichnungstrommel.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch 2.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen und im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Es zeigen

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht einer bisherigen Vorrichtung zur Entwicklung eines latenten Ladungsbilds,

F i g. 2 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Entwicklung eines latenten Ladungsbilds mit einer dabei vorgesehenen Vorrichtung zur Erzeueiner Tonerteilchenwolke mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig.3 eine schematische Schnittansicht zur Darstellung des Arbeitsprinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 4 und 5 schematische Scfanittansichten abgewandelter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

F i g. 6 eine schematische Schnittansicht zur selektiven Trennung von Tonerteilchen in magnetische und nichtmagnetische Tonerteilchen, bei welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung einer Tonerteilchenwolke vorgesehen ist

F i g. 1 ist eingangs bereits erläutert worden.

F i g. 2 veranschaulicht eine Entwicklungsvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung einer Tonerteilchenwolke. Dabei sind die den Teilen von F i g. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie dort bezeichnet Gemäß F i g. 2 sind Einkomponenten-Entwicklerteilchen bzw. magnetische Tonerteilchen 2 in einen Fülltrichter 4 eingefüllt Dicht an der Öffnung 18 des Fülltrichters 4 befindet sich eine zylindrische Hülse aus einem nicht-magnetischen Material, wie Aluminium. Innerhalb der Hülse 6 befindet sich eine in Richtung des Pfeils 10 drehbare zylindrische Walze 8, die durch einen Antrieb 22 in Drehung versetzt wird und acht symmetrisch zur Achse 20 angeordnete Magnetpole N und S aufweist Wahlweise kann die zylindrische Hülse 6 durch den Antrieb 22 um die feststehende Walze 8 herum in Drehung versetzt werden. Die Walze 8 oder die Hülse 6 braucht sich nicht in Richtung des Pfeils 10 zu drehen, vielmehr können sie sich auch entgegengesetzt zu diesem Pfeil drehen. Auf und über der Oberfläche bzw. Mantelfläche der zylindrischen Hülse 6 wird durch die magnetische Rolle ein Magnetfeld erzeugt, wobei bei der Drehung der Walze 8 oder der Hülse 6 ein wechselndes Magnetfeld an dieser Mantelfläche der Hülse 6 entsteht Eine mit einer photoleitenden Schicht 14 versehene Aufzeichnungstrommel 16 ist mit einem vorgegebenen Abstand neben der zylindrischen Hülse 6 angeordnet. Die Aufzeichnungstrommel 16 wird dabei durch einen Antrieb 24 in Richtung des Pfeils 25 in Drehung versetzt Auf der photoleitenden Schicht 14 erzeugte latente Ladungsbilder werden durch die daran anhaftenden Tonerteilchen 2 sichtbar gemacht bzw. entwickelt Im Zwischenraum zwischen der photoleitenden Schicht 14 und der zylindrischen Hülse 6 befindet sich ein magnetisierbarer Stab 26 als Entwicklungselektrode aus zum Beispiel Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni) oder einer Legierung dieser Metalle. Anstelle des zylindrischen Stabs bei der dargestellten Ausführungsform kann auch eine Entwicklungselektrode in Form eines Stabs mit zum Beispiel rechteckigem Querschnitt vorgesehen sein. Aufgrund des Elektrodenstabs 26 bewegen sich die magnetischen Tonerteilchen 2 im Raum um diesen Stab 26 herum in wahlloser Weise, so daß sich die Dichte der magnetischen Tonerteilchen ändert und dabei um den Stab 26 herum eine vergleichsweise verdünnte Tonerteilchenwolke entsteht.

Die Entstehung der Tonerteilchenwolke um den Stab 26 ist im folgenden anhand von F i g. 3 erläutert. Bei der Drehung der magnetischen Walze 8 entsteht auf und über der Oberfläche der Hülse 6 ein wechselndes Magnetfeld. Wenn die Tonerteilchen 2 der Oberfläche der Hülse 6 zugeführt werden, bewegen sich einzelne Tonerteilchen unter Drehung entgegengesetzt zur Drehrichtune der Walze iPfeil 101 um auf der Hülse 6 zu

»springen« und dabei über der Hülsenoberfläche eine dünne Wolke zu bilden. Wenn sich diese »schwebenden« Tonerteilchen dem ummagnetisierbaren Stab 26 nähern, ändern sich ihre Bewegungen. In der Nähe des ummagnetisierbaren Stabs führen die Tonerteilchen im wesentlichen drei Bewegungen durch. Eine auf die Tonerteilchen 2 einwirkende Kraft setzt diese Teilchen entgegengesetzt zur Teilchen- bzw. Hülsendrehung in eine Drehbewegung, so daß diese Tonerteilchen, wie bei 32 angedeutet, in der Art von Staubteilchen einzeln in eine Schwebebewegung versetzt werden. Diese verstreuten Tonerteilchen 2 bewegen sich, wie bei 34 angedeutet, unter dem Einfluß des Magnetfelds des ummagnetisierbaren Stabs 26 längs dessen Oberfläche. Weiterhin bewegen sich die schwebenden Teilchen, wie bei 36 angedeutet, mit einer Schwingbewegung zwischen der Hülse 6 und dem ummagnetisierbaren Stab 26. Zusätzlich zu diesen Bewegungen kollidieren Tonerteilchen 2 miteinander, so daß sie eine wahllose Bewegung durchfuhren. Die sich derart auf komplexe Weise und in verschiedenen Richtungen bewegenden Tonerteilchen 2 bilden somit eine gleichmäßigere und dünnere Tonerteilchenwolke um den magnetischen Stab 26 herum. Der Grund, weshalb sich die Tonerteilchen in verschiedenen Richtungen bewegen, liegt darin, daß der ummagnetisierbare Stab 26 induktiv magnetisiert wird, so daß sich das Magnetfeld um den Stab 26 herum ändert und dann seinerseits die Tonerteilchen 2 beeinflußt. Wenn sich beispielsweise der Magnetpol S unmittelbar unter dem Stab 26 befindet, besitzt dieser die Magnetisierung gemäß F i g. 3. Der Magnetisierungszustand des Stabs 26 ändert sich jedoch im Laufe der Drehung der Walze i. Infolgedessen wechselt auch das Magnetfeld um den Stab 26 herum, so daß sich die Tonerteilchen verschiedenartig bewegen.

Bei der Drehung der durch den Antrieb 24 angetriebenen Trommel 16 bewegt sich die auf der Trommeloberfläche vorgesehene photoleitende Schicht 14 in Berührung mit der dünnen, gleichförmigen Teilchenwolke, die im Zwischenraum im Bereich des Stabs 26 schwebt Hierbei werden die bereits auf der Schicht 14 erzeugten latenten Ladungsbilder durch die Tonerteilchen sichtbar gemacht bzw. entwickelt Die Teilchenwolke besitzt dabei eine zweckmäßige bzw. gleichförmige Dichte aufgrund der gleichmäßig dispergieren Teilchen. Das entwickelte Bild ist daher genau definiert und scharf. Die mit der photoleitenden Schicht 14 in Berührung gelangende Tonerteilchenmenge hängt von den magnetischen Eigenschaften der Tonerteilchen, der Magnetkraft, der Zahl der Magnetpole sowie der Drehzahl der Waize S, den magnetischen Eigenschaften des Stabs 26 und den Relativstellungen zwischen Stab 26, Rolle 8 und Schicht 14 ab. Durch entsprechende Wahl oder Festlegung dieser Faktoren läßt sich also die Menge der Tonerteilchen 2 steuern.

F i g. 4 zeigt eine Abwandhing der Entwicklungsvorrichtung gemäß Fig.3. Bei dieser abgewandelten Ausführungsfonn ist eine die Tonerteilchen mitfahrende zylindrische Hübe 38 zwischen die photoleitfähige Schicht 14 und die Hülse 6 eingefügt Innerhalb der aus einem nicht-magnetischen Material bestehenden Hülse 38 befindet sich eine magnetische Walze 40 mit einer Achse 41 und mit ir.shreren Magnetpolen. Die magnetische Walze 40 oder die Hülse 38 ist durch einen Antrieb 42 in Richtung des Pfeils 44 um die Achse 41 herum drehbar. Bei der Drehung von Walze oder Hülse entsteht im Raum über der Hülse 38 ein wechselndes Magnetfeld.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 werden die vom Fülltrichter 4 zugeführten magnetischen Tonerteilchen 2 auf die Hülsenoberfläche überführt, wobei sie

to unter dem Einfluß des ummagnetisierbaren Stabs 26 diskret springen und dabei auf die Oberfläche der Hülse 38 übertragen werden. Aufgrund des an der Hülsenoberfläche erzeugten Magnetfeldes werden die Tonerteilchen hierauf auf der Oberfläche bzw. Mantelfläche

is dieser Hülse 38 liegend zur Oberfläche der photoleitenden Schicht i4 überführt

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 können die Tonerteilchen 2 in gleichmäßigerer Menge als bei der Ausführungsform nach Fig.2 auf die photoleitende Schicht 14 übertragen werden. Außerdem besteht dabei nur eine geringe Möglichkeit dafür, daß zusammengeballte bzw. verklunkte Tonerteilchen 2 auf die photoleitende Schicht 14 gelangen.
Bei der Ausführungsfonn gemäß Fig.4 kann die Kombination aus Hülse 38 und Magnetwalze 40 durch eine Zylinderhülse mit einer aufgerauhten Oberfläche ersetzt werden, deren Vertiefungen jeweils praktisch dem Teilchendurchmesser eines Tonerteilchens entsprechen oder diesen Durchmesser übersteigen. Wenn diese Hülse mit der Tonerteilchenwolke in Berührung gelangt setzen sich die Tonerteilchen flach in den Oberflächenvertiefungen der Hülse ab, so daß eine dünne Tonerteilchenschicht gebildet wird. Bei der Drehung der Hülse werden die Tonerteilchen sodann auf die Oberfläche der photoleitenden Schicht 14 übertragen.

Fig.5 veranschaulicht eine Abwandlung der Entwicklungsvorrichtung nach Fig.2. Dabei ist ein Drahtgitter 45 vorgesehen, das mit einer elektrischen Stromquelle 47 verbunden und zwischen die Hülse 6 und die photoleitende Schicht 14 eingefügt ist Zwischen dem Drahtgitter 45 und der photoleitenden Schicht 14 wird ein starkes elektrisches Feld erzeugt indem von der Stromquelle her eine Hochspannung an das Drahtgitter angelegt wird, so daß die Tonerteilchen im raum zwischen dem Drahtgitter 45 und der photoleitenden Schicht in Schwebe gehalten werden. Aufgrund des starken elektrischen Felds wird das auf der photoleitenden Schicht 14 sichtbar gemachte bzw. entwickelte

so Ladungsbild deutlicher und konturenschärfer.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also eine Wolke magnetischer Tonerteilchen inst gleichmäßiger Teilchendichte erzeugt werden, so daß die magnetischen Tonerteilchen stabil und mit gleichförmiger TeDchendichtenverteihmg förderbar bzw. überführbar sind. Bei Anwendung der Erfindung auf die Magnetbürsten-, die Kaskaden-, die Staub- oder Wolken-, die Kontaktierungs-, die Druckentwicklung und dergleichen für das latente Ladungsbild einer Hektrophotographie oder dergleichen lassen sich somit die magnetischen Tonerteilchen eines Emkompontenten-Entwicklers stabilisieren, wodurch ein entwickeltes Bild hoher Güte gewährleistet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entwicklung latenter Ladungsbilder, bestehend aus einer drehbaren magnetischen Transporttrommel für den Transport von magnetischen Tonerteilchen zu einer mit einer photoleitenden Schicht versehenen drehbaren Aufzeichnungstrommel, wobei auf der Umfangfläche der Transporttrommel bei ihrer Drehung ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird, und aus einer Ablenkvorrichtung im Zwischenraum zwischen der magnetischen Transporttrommel und der Aufzeichnungstrommel zur Ablenkung der Tonerteilchen zur photoleitenden Schicht auf der Aufzeichnungstrommel hin, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung aus einem auf Abstand zur Transporttrommel (8) angeordneten ummagnetisierloaren Stab (26) besteht, dessen Magnetisierungszustand durch das wechselnde Magnetfeld verändert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen dem Stab (26) und der Umfangsfläche der Aufzeichnungstrommel (16, 14) ein Drahtgitter (45) als Elektrode angeordnet ist, die ein elektrisches Feld erzeugt

3. Vorrichtung zur Entwicklung latenter Ladungsbilder, bestehend aus einer drehbaren magnetischen Transporttrommel für den Transport von magnetischen Tonerteilchen zu einer mit einer photoleitenden Schicht versehenen drehbaren Aufzeichnungstrommel, wobei auf der Umfangsfläche der Transporttrommel bei ihrer Drehung ein wechselndes Magnetfeld erzeugt wird, und aus einer Ablenkvorrichtung im Zwischenraum zwischen der magnetisehen Transporttrommel und der Aufzeichnungstrommel zur Ablenkung der Tonerteilchen zur photoleitenden Schicht auf der Aufzeichnungstrommel hin, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkvorrichtung aus einem auf Abstand zur Transporttrommel (8) angeordneten, ummagnetisierbaren Stab (26) besteht, dessen Magnetisierungszustand durch das wechselnde Magnetfeld verändert wird, und daß zwischen dem ummagnetisierbaren Stab (26) und der Aufzeichnungstrommel (14, 16) eine drehbare magnetische Zwischentrommel (40) angeordnet ist, auf der die aus dem Raum mit dem ummagnetisierbaren Stab (26) stammenden Tonerteilchen zunächst anhaften und dann von der Zwischentrommel (38, 40) zur Aufzeichnungstrom- so mel (14,16) übertragen werden.