DE3014849C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In der nicht vorveröffentlichten DE-OS 30 07 602 ist eine derartige Entwicklungsvorrichtung beschrieben. Grundsätz­ lich ist es für eine einwandfreie Entwicklung wichtig, eine gleichförmige Tonerschicht auf den Entwicklerträger aufzubringen, die eine bestimmte Dicke aufweist. Ist die Tonerschicht auf dem Entwicklerträger nämlich übermäßig stark, so schabt nicht nur der Toner am Bildträger, sondern es wird auch die durch die Reibung zwischen dem Toner und dem Entwicklerträger entstehende Toner-Ladung unzureichend. Ist andererseits die Tonerschicht zu dünn, so ist die für die Entwicklung zur Verfügung stehende Tonermenge zu gering und daher die Dichte bzw. Schwärzung des entwickelten Bildes ungenügend. Ferner können an der Rückseite der Rakel Toneran­ häufungen auftreten, die sich bei Erreichen eines bestimmten Ausmaßes von der Rakel ablösen und Ungleichmäßigkeiten in der Schichtdichte begründen, die das Gleichmaß der Ent­ wicklung beeinträchtigen.

In der US-PS 32 19 014 ist eine Entwicklungsvorrichtung beschrieben, die mit einem Entwicklerträger mit beispiels­ weise durch Sandstrahlen aufgerauhter Oberfläche arbeitet. Allerdings ist diese bekannte Vorrichtung für die Verwendung von Zweikomponenten-Entwickler, der aus Toner und Träger­ teilchen besteht, vorgesehen. Außerdem besitzt diese Vor­ richtung keine Dosiervorrichtung für einen gesteuerten Aufbau einer Entwicklerschicht bestimmter Dicke auf dem Entwicklerträger. Der Aufrauhung der Oberfläche kommt dabei ausschließlich Transportfunktion bzw. Förderfunktion zu, indem sie die Reibung zwischen dem Entwickler und dem Ent­ wicklerträger vergrößert.

Auch die DE-OS 27 29 005 offenbart eine Magnetbürstenrolle zum Transport von Zweikomponenten-Entwickler in Form von tonerbedeckten Trägerteilchen. Die Magnetbürstenrolle besitzt an ihrer Oberfläche axial verlaufende Nuten in einem Abstand des 15- bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen. Diese Nuten erzeugen Reibungskräfte, die eine Belegung der Oberfläche der Rolle mit Trägerteilchen gewährleisten sollen.

Ebenso betrifft die nicht vorveröffentlichte DE-OS 29 38 331 eine Entwicklungsvorrichtung, die mit Zweikomponenten- Entwickler arbeitet. Die quer- bzw. parallel-verlaufenden Rillen an der Oberfläche der Entwicklungshülse gemäß den Fig. 6 und 7 dienen dem Zweck, die Oberfläche der einen Hülse gegenüber der der anderen Hülse größer zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungs­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich eine höhere Entwicklungsqualität erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Aufrauhung der Ober­ fläche des Entwicklerträgers in dem beanspruchten Ausmaß wird der Einkomponenten-Entwickler stromauf der Dosier­ vorrichtung in kleine Schwingungen versetzt, wodurch der Entwickler ein besseres Fließverhalten zeigt und eventuell vorhandene Entwicklerverklumpungen aufgelöst werden. Die in Fig. 3 gezeigten Entwickleranhäufungen an der Rückseite der Dosiervorrichtung treten daher nicht auf. Es wird viel­ mehr eine sehr gleichmäßig dicke Entwicklerschicht auf dem Entwicklerträger erzeugt. Darüber hinaus erhält der Einkomponenten-Entwickler durch die Reibung mit der aufge­ rauhten Oberfläche des Entwicklerträgers die gewünschte triboelektrische Aufladung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ent­ wicklungsvorrichtung mit einer elasti­ schen Klinge,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ent­ wicklungsvorrichtung mit einer magneti­ schen Klinge,

Fig. 3 eine vergrößerte Ausschnittan­ sicht der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Aus­ führungsbeispiels der erfindungsge­ mäßen Entwicklungsvorrichtung,

Fig. 5A eine Draufsicht auf eine Trommel,

Fig. 5B eine Teilansicht der Trommel entlang der Schnittlinie V-V in Fig. 5A,

Fig. 6 eine Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel zur Her­ stellung der Vertiefungen und Erhebungen auf der Trommeloberfläche mittels einer Bandschleifvorrichtung,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Erzeugung von Vertiefungen und Erhebungen,

Fig. 9A bis 9D vergrößerte Schnittan­ sichten der Oberflächenstrukturen der in Versuchen verwendeten Entwickler­ träger und

Fig. 10 in einer vergrößerten Schnittansicht die Beziehung zwischen der Höhe H der Er­ hebungen auf der Oberfläche des Entwicklerträger­ teils und dem Abstand D zwischen den Er­ hebungen.

Im folgenden werden erfindungsgemäße Ausführungsbei­ spiele einer Entwicklungsvorrichtung mit bisherigen ver­ glichen und detailliert beschrieben.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten bekannten Entwicklungsvorrichtungen ist zur Ausbildung einer gleichförmigen Tonerschicht auf einem Entwickler­ träger eine Klinge an einer Auslaßöffnung eines Toner­ behälters vorgesehen.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung ist eine elastische, aus Gummi oder einem ähnlichen Material bestehende Lamelle 1 zur Steuerung der Stärke einer Tonerschicht 3 an einen Entwicklerträger 2 ange­ preßt.

Bei einer in Fig. 2 gezeigten Einrichtung ist eine aus magnetischem Material hergestellte Klinge 1 a einem Magnetpol N ₁ eines feststehenden, von dem Entwickler­ träger 2 umhüllten Magneten 4 gegenüberliegend ange­ ordnet. Der Toner richtet sich entlang der zwischen dem Magnetpol und der Klinge aus magnetischem Material ver­ laufenden magnetischen Kraftlinien auf und wird durch den Kantenbereich des Klingenendes zur Bestimmung der Tonerschichtstärke unter Zuhilfenahme magnetischer Kraft­ wirkung abgetrennt.

Mit diesen Verfahren ist es möglich, eine im wesent­ lichen gleichförmige Tonerschicht auf dem Entwickler­ träger 2 auszubilden. Jedoch wurde in manchen Fällen empirisch gefunden, daß die gleichmäßige Ausbildung einer gleichförmigen Tonerschicht auf dem Entwicklerträgerteil über einen längeren, im praktischen Betrieb manchmal notwendigen Zeitraum hinweg Schwierigkeiten bereitet. Insbesondere treten größere Schwierigkeiten bei der Aus­ bildung einer gleichförmigen Tonerschicht dann auf, wenn Toner mit sehr geringer Fließfähigkeit oder zusammengeklumpter Toner verwendet wird.

Unregelmäßigkeiten in der Dicke der Tonerschicht auf dem - im folgenden als Trommel bezeichneten - Ent­ wicklerträger 2 können zu Unregelmäßigkeiten im sichtbar gemachten Bild und damit zu einer unsauberen Aufzeichnung führen. Bei genauer Untersuchung der Ent­ stehung solcher Unregelmäßigkeiten wurde folgendes gefunden: Wird die Tonerschichtstärke durch die Klinge 1 a bestimmt, so baucht sich der Toner an der einem photoempfindlichen Teil zugewendeten Klingenseite (dem Abschnitt A in Fig. 2) aus und häuft sich, wie in der in Fig. 3 dargestellten vergrößerten Schnittansicht gezeigt, in diesem Bereich an. Erreicht die Menge an angehäuftem Toner eine gewisse Grenze, so wird er durch die Förderkraft der Trommel abgelöst und als eine mit B bezeichnete Auftragsunregelmäßigkeit auf diese über­ tragen. Die auf einem gleichförmigen, mit C bezeichneten Tonerschichtbereich vorhandenen Unregelmäßigkeiten bzw. Tonerklumpen B führen zu Unregelmäßigkeiten auf dem Bild, nämlich zu Unregelmäßigkeiten der Druckstärke, unregelmäßiger Schleierbildung od. dgl. Die Form der Tonerklumpen B reicht vom Punktmuster über ein Wellenform-Punktmuster bis zum Wellenformmuster usw. Die Muster entstehen durch Unterschiede in der Grenzmenge der Toneranhäufung oder Unterschiede in der Umgebung.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert beschrieben.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Ausführungs­ beispiels. 5 bezeichnet eine feststehende Magnetwalze, 6 eine bewegliche Trommel (Entwicklerträger), 7 einen Entwicklerbehälter, 7 a einen Trichterbereich, 8 eine die Schichtdicke bestimmende, aus einem Magneten oder magnetischen Material herge­ stellte Klinge, 9 einen photoempfindlichen Zylinder (Bildträger), 10 einen magnetischen Einkomponenten-Entwickler und 11 eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Wechselspannung zwi­ schen die Trommel 6 und den photoempfindlichen Zylinder 9. Die Spannungsquelle 11 wird hier nicht näher beschrie­ ben. Der in dem Trichter 7 a aufbewahrte Toner (Entwickler) 10 wird durch die magnetische Kraft der Magnetwalze 5 auf die Trommel 6 aufgebracht und dort durch die Reibung zwischen Toner und der sich drehenden Trommel 6 aufgeladen. Ein im Toner enthaltenes zusätz­ liches Steueragens bewirkt die Stabilität der Toner­ ladung. Der Toner wird durch die sich drehende Trommel zum Klingenbereich gefördert. Ein Magnetpol N ₁ liegt der magnetischen Klinge 8 gegenüber. Durch das zwischen der Klinge 8 und dem Magnetpol N ₁ herrschende magnetische Feld und durch den Spalt zwischen der Klinge 8 und der Trommel 6 wird der Toner auf eine vorbestimmte Schicht­ stärke gebracht. Der bei der Schicht­ stärkenbestimmung abgestreifte Toner führt auf der dem Bereich A abgewandten Klingenseite zu Konvektionsströmen bestimmter Größe (in Fig. 3 dargestellt).

Während der Weiterdrehung der Trommel wird der dem photoempfindlichen Zylinder zugewendete Tonerschicht­ bereich durch die magnetische Kraft des Entwicklungs­ magnetpoles S ₁ und durch die Wirkung des zwischen das elektrostatische Ladungsbild auf dem photoempfindlichen Zylinder und der Trommel angelegten, niederfrequenten elektrischen Wechselfeldes zu einer Hin- und Herbewegung veranlaßt. Der Toner haftet nur in jenen Bereichen des photoempfindlichen Zylinders, in denen Ladungen des Ladungsbilds vorhanden sind. Der nach dem Entwicklungsvorgang auf der Trommel zurückgebliebene Toner wird durch die Rotation der Trommel und durch die Magnetkräfte der Fördermagnet­ pole N ₂ und S ₂ in den Entwicklerbehälter befördert.

Fig. 5A zeigt eine Draufsicht auf die Trommel, Fig. 5B eine Teilansicht davon, gesehen entlang der Schnitt­ linie V-V in Fig. 5A. Die Trommel 6 besitzt auf ihrer Oberfläche Erhebungen und Vertiefungen, die sich bezüg­ lich der Umfangsrichtung, d. h. der Umdrehungsrichtung (Pfeil D) der Trommel aufeinanderfolgend wiederholen.

Wäre die Trommeloberfläche glatt, so würde sich der Toner vor der magnetischen Klinge 1 a (bezüglich der Bewegungsrichtung des in Fig. 3 dargestellten Entwick­ lungsträgers bzw. der Trommel 2) durch magnetische Kräfte zu einem großen Klumpen zusammenballen. Dieser an der Klinge 1 a sich ausbauchende Entwickler würde sich im Bereich A ansammeln und zu Unregelmäßigkeiten in der Auf­ zeichnung führen. Durch den zusammengeballten Toner entstünde dabei in dem Tonerbereich vor der Klinge ein Konvektionsstrom mit großem Radius, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Im Gegensatz dazu treten bei Verwendung einer Trommel mit Erhebungen und Vertiefungen am Umfang die durch die Ausbauchungen der Tonerschicht bedingten Aufzeichnungs­ unregelmäßigkeiten nicht auf. Es wurde auch beobachtet, daß der Radius des Tonerkonvektionsstromes im Tonerbe­ reich vor der Klinge geringer als bislang ist. Dies dürfte der Tatsache zuzuschreiben sein, daß durch die auf den Tonerbe­ reich vor der Klinge einwirkenden periodischen, durch die Erhöhungen und Vertiefungen am Trommelumfang hervor­ gerufenen kleinen Vibrationen sich die Tonerklümpchen auflösen und die Toneroberfläche somit glatt wird. Es wurde ermittelt, daß zur Erzeugung solcher periodi­ schen Vibrationen die Teilung P der Erhebungen und Ver­ tiefungen (der durchschnittliche Abstand zwischen großen Vertiefungen oder großen Erhöhungen) vorzugsweise zwi­ schen 5 µm bis 100 µm liegt.

Ferner wurde festgestellt, daß bezüglich der Tiefe d der Vertiefungen nachstehend genannte Bedingungen er­ füllt sein müssen: Zur Erzielung einer gleichförmigen Dicke der Tonerschicht soll d vorzugsweise 0,2 µm oder mehr betragen. Ist d kleiner als 0,2 µm, so ist der Reibungskoeffizient zwischen dem Toner und der Trommel­ oberfläche klein.

Um dem Toner eine ausreichende Reibungsladung zu verleihen, soll zweitens d vorzugsweise größer als 0,1 µm und kleiner als 10 µm sein. Der Grund dafür liegt darin, daß zu geringe Vertiefungen nicht zum Aufbau einer durch die Reibung zwischen dem Toner und der Trom­ meloberfläche hervorgerufenen Reibungsladung führen und daß zu große Vertiefungen von 10 µm oder mehr zur Aus­ bildung einer dickeren Tonerschicht und damit zu einer ungleichförmigen Tonerreibungsladung führen, wodurch Störungen in der Bildentwicklung verursacht werden.

Drittens wurde gefunden, daß zur Vermeidung einer Verschmelzung des Toners mit der Trommel d vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 15 µm liegen soll. Ist die Trommel­ oberfläche glatt, so tendiert der Toner dazu, auf der Trommeloberfläche zu rutschen und zu verschmelzen; ist d größer als 15 µm, so gelangt der Toner in die Ver­ tiefungen und verursacht Verschmelzungen.

Aus diesen Grünen beträgt die Tiefe d der Vertiefungen 0,2 µm bis 10 µm.

Ist die Breite W der Vertiefungen klein, so tendiert der Toner dazu, die Vertiefungen zuzusetzen. Da dann keine wiederholte Berührung bzw. keine Reibung mehr zwischen dem Toner und der Trommel stattfindet, wird die reibungselektrische Ladung ungleichmäßig und die Bildentwicklung gestört. Eine zu große Breite würde die Wirkung der auf der Trommeloberfläche vorhandenen Erhebungen und Vertiefungen verringern. Aus diesen Gründen beträgt die Breite W vorzugsweise das 2- bis 3fache der Tiefe d.

Der durchschnittliche Durchmesser der Partikel des verwendeten magnetischen Toners liegt zwischen 5 und 30 µm, vorzugsweise zwischen 5 und 15 µm.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Entwicklungsvorrich­ tung ist die Stärke der Tonerschicht auf einem Wert (50 bis 300 µm) gehalten, der geringer ist als der Ab­ stand zwischen der Trommel und dem photoempfindlichen Zylinder (z. B. 100 bis 500 µm). Weiterhin ist eine Wechselspannung zwischen der Trommel und dem photo­ empfindlichen Zylinder zur Erzielung einer Hin- und Her­ bewegung des Toners zwischen diesen und damit der Ent­ wicklung angelegt. Bei dieser Entwicklungsvorrichtung wurde gefunden, daß, wenn die Tiefe der Vertiefungen 5 µm überschreitet, der Toner in alle Richtungen zer­ streut wird und somit die Bilderzeugung erschwert ist. Dieser Effekt tritt auf, wenn sich das zwischen Trommel und Zylinder angelegte elektrische Wechselfeld in den Vertiefungen konzentriert und der Toner zu den stärkeren elektrischen Feldlinien hingezogen wird. Aus diesem Grund sollte bei dem vorstehend beschriebenen Entwicklungsverfahren die Tiefe der Vertiefungen vorzugsweise 0,2 bis 5 µm betragen.

Ein weiteres in Fig. 6 dargestelltes Ausführungsbei­ spiel enthält einen feststehenden Mehrpol-Permanent­ magneten 12 mit einem Entwicklungsmagnetpol N ₁, einem Schneidemagnetpol S ₃, einem Tonersammelmagnetpol S ₁ und Tonerfördermagnetpolen N ₂, S ₂ und N ₃ und einen nahe bei einer ein elektrostatisches Bild tragenden Fläche 14 angeordneten und sich entgegengesetzt zu dieser drehenden (Pfeilrichtungen) nichtmagnetischen Zylinder 13, der als Entwicklerträger dient. Bei der Rotation des Zylinders 13 wird von einem Tonerbehälter 15 zugeführter nichtleitender, ferromagnetischer Einkomponententoner 16 auf seine Oberfläche aufgetragen. In der Ladungsreihe sind der Zylinder und die Tonerpartikel so ge­ wählt, daß die Polarität der Tonerpartikelladung der Polarität der Ladung des elektrostatischen Bildes entgegen­ gesetzt ist. Eine aus Eisen bestehende Abstreifklinge 17 ist nahe an der Zylinderoberfläche (mit einem Abstand von 50 bis 500 µm) angeordnet. Die Abstreifklinge 17 besteht aus einer Platte, die sich in ihrer Länge in der Längsrichtung des Zylinders 13 erstreckt und z. B. in der in Fig. 6 dargestellten Form ausgeführt ist. Die einem Magnetpol 12 a (in der Zeichnung S ₃) des Mehrpol-Perma­ nentmagneten 12 gegenüberliegend angeordnete Abstreif­ klinge 17 hält die Tonerschicht gleichförmig auf einer geringen Stärke (30 bis 300 µm, vorzugsweise 30 bis 200 µm). Durch Regulierung der Geschwindigkeit des Zylinders ist die Oberflächen- oder vorzugsweise die innere Tonerschicht-Geschwindigkeit im wesentlichen gleich oder angenähert der Geschwindigkeit der ein elektrostatisches Bild tragenden Fläche. Für die Ab­ streifklinge 17 kann zur Ausbildung entgegengesetzter Magnetpole auch ein anderes magnetisches Material als Eisen verwendet sein. Es kann auch ein Magnet verwendet sein. 18 bezeichnet eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Wechselspannung zwischen dem nichtmagnetischen Zylinder 13 und dem photoempfindlichen Zylinder 9. Ein Schaber 19 entfernt restlichen Toner von der Ober­ fläche des Zylinders 13. Die Abstreifklinge 17 liegt zur Vermeidung von Tonerauftragsunregelmäßigkeiten auf demselben Potential wie das Tonerträgerteil.

Der verwendete magnetische Toner wurde in bekannter Weise durch Mischen von 75 Teilen Polystyrol, 15 Teilen Magnetit, 3 Teilen eines Ladungssteueragens und 6 Teilen Kohle hergestellt und hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 bis 30 µm. Natürlich können auch andere bekannte magnetische Toner verwendet werden, die eine solche Partikeldurchmesserverteilung aufweisen und zwischen 15 und 50 Gew.-% magnetisches Pulver enthalten.

Bei der Verwendung eines in den Fig. 6 und 4 darge­ stellten nichtmagnetischen Zylinders 13 , dessen Ober­ fläche in Drehrichtung mit Erhebungen und Vertiefungen versehen ist, treten keine Entwicklungsunregelmäßigkeiten im Bild auf.

Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der nichtmagnetischen Trommel 6 50 mm. Die jeweiligen Induktionen der Magnetpole betragen 8,5 × 10 ^-2 T für N ₁, 5 × 10 ^-2 T für N ₂, 6,5 × 10 ^-2 T für S ₁ und 5 × 10 ^-2 T für S ₂. Die Klinge 8 besteht aus Eisen als magnetischem Material, der Abstand zwischen der Klinge und der Trommel beträgt 250 µm. Der Toner 10 ist ein magnetischer Einkomponenten­ entwickler. Als vorspannende Spannungsquelle 11 dient Wechselspannung (V _ssT = 1200 V, f = 800 Hz) mit überlagerter Gleichspannung (V = + 100 V).

Die Oberfläche der Tromnmel wurde parallel zur Achsen­ richtung (in Längsrichtung) zur Ausbildung von Erhebungen und Vertiefungen mit einer Teilung von ungefähr 20 µm und einer Tiefe von ungefähr 0,5 µm auf der Trommelober­ fläche mit Sandpapier #1 600 poliert. Bei Untersuchungen mit einer solchen Trommel wurde festgestellt, daß die Tonerbeschichtung sehr gut war und keine Auftragsun­ regelmäßigkeiten auftraten. Auch bei der fortlaufenden Herstellung von 10 000 Kopien traten keine Entwicklungs­ unregelmäßigkeiten im Bild auf und es wurden stets sehr gute Bilder erhalten.

Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurden die parallel zur Achsenrichtung verlaufenden Erhöhungen und Vertiefungen auf der Trommel zwar mittels Sandpapier #1 600 erzeugt, aber es wurde experimentell gefunden, daß Sandpapier mit einer Körnung von # 100 bis # 800 verwendbar ist und daß sogar mit Sandpapier mit einer Körnung von # 50 bis # 1000 beim praktischen Gebrauch ausreichende Ergebnisse erzielbar sind. Wird Sandpapier # 100 verwendet, so ist die Tei­ lung der Erhebungen und Vertiefungen P 30 µm bis 100 µm, bei Sandpapier # 800 ist P 5 µm bis 10 µm.

Nachstehend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Erzeugung von Erhebungen und Vertiefungen am Umfang der Trommel parallel zur Trommelachsenrichtung beschrie­ ben. Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Bandschleifgerät zur Erzeugung von Erhebungen und Ver­ tiefungen auf der Trommeloberfläche verwendet ist. Durch die Rotation von Rollen 20 und 21 bewegt sich ein Band 22 in Richtung eines Pfeiles E. Die Oberfläche des Bandes 22 besitzt eine geeignete Rauhigkeit der Korngröße, z. B. die Rauhigkeit von Sandpapier mit einer Körnung # 400. Wird eine auf der Oberfläche des Bandes 22 ange­ brachte Trommel 23 langsam in Richtung eines Pfeiles F gedreht, so wird ihre Oberfläche durch die Bewegung des Bandes 22 axial bearbeitet, wodurch Erhebungen und Vertiefungen aufeinanderfolgend am Umfang ausgebildet werden. Die Drehgeschwindigkeit der Trommel 23 muß sehr viel geringer sein als die Bewegungsgeschwindigkeit des Bandes 22.

Auch wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel sehr gering ist, so ist die Schleifrichtung geringfügig abweichend und schräg bezüglich der Trommelachse. Des­ halb wird die Trommel schon vorher geringfügig schräg bezüglich der Bewegungsrichtung des Bandes aufgesetzt. Dadurch ist es möglich, die Trommeloberfläche in Richtung ihrer Hauptachse zu schleifen.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, bei dem die Trommel 23 gegen eine mit Körnern versehene Scheibe 24 gedrückt wird. Bei einer Drehung der Scheibe 24 wird die Trommel­ oberfläche im wesentlichen entlang der Achsenrichtung geschliffen. Da dabei jedoch jeweils nur ein Teil der Trommel­ oberfläche bearbeitet wird, wird die Trommel in Richtung des Doppelpfeiles G, d. h. in Trommelachsenrichtung, hin- und herbewegt und anschließend in Richtung des Pfeiles 25 gedreht. Auf diese Weise werden auf der gesamten Trommeloberfläche axial verlaufende Erhebungen und Vertiefungen ausgebildet.

Ebenso wurden auf der Trommeloberfläche in Längs­ richtung parallele Rillen mit 1 bis 5 µm mittels des sog. "Stranghorn"-Bearbeitungsverfahrens (extrude horn) erzeugt, bei dem unter hohem Druck ein halbfestes, viskoelastisches, # 50 bis # 500 Polierpulver wie z. B. Borcarbid, Diamantkörner oder ähnliches enthaltendes Material gegen ein Werkstück zur Ausbildung gleich­ förmiger linearer Streifen auf seiner Oberfläche ge­ drückt wird. Bei der Verwendung einer auf diese Weise bearbeiteten Trommel zur Bilderzeugung ergab sich eine sehr gute Bildwiedergabe.

Wie vorstehend beschrieben, sind auf der Oberfläche des Entwicklerträgers 6 oder 13 Erhebungen und Ver­ tiefungen in der Größenordnung von mehreren Mikrometern vorhanden. Durch die Reibung zwischen dem Toner und der unebenen Oberfläche des Entwicklerträgers wird der Toner an der Stelle, an der die Abstreifklinge 8 oder 17 angebracht ist, mechanisch gelöst, wodurch eine gleich­ förmige Tonerauftragung erreicht wird. Jedoch wurde gefunden, daß verschiedene Bedingungen für die Form und Größe der Erhöhungen und Vertiefungen zur Erzielung ausreichender Wirkungen ohne nachteilige Auswirkung auf die Entwicklungscharakteristiken einge­ halten werden müssen. Die aufgrund von Untersuchungs­ ergebnissen erhaltenen Bedingungen sind nachstehend beschrieben.

Die Fig. 9A bis 9D zeigen in vier Beispielen im Querschnitt die Form der Oberflächen von im Experiment verwendeten Entwicklerträgern. Bei dem in Fig. 9A gezeigten Beispiel sind sowohl die Täler 27 a als auch die Erhebungen 27 b der Erhebungen und Vertiefungen scharf­ kantig. Mit solch einer Form ist es möglich, eine gleich­ förmige Tonerschicht auszubilden, die Dichte des entwickelten Bildes wird jedoch geringer und es stellte sich auch heraus, daß die Außenlinie des sichtbar ge­ machten Bildes nicht geradlinig ist, sondern in der Ver­ größerung ein sägezahnähnliches Aussehen aufweist. Fig. 9B zeigt eine Form, bei dem sowohl die Täler 27 a und die Erhebungen 27 b gerundet sind, Fig. 9C ein Aussehen, bei dem die Täler 27 a gerundet sind und Fig. 9D ein Aussehen, bei dem die Erhebungen 27 b gerundet sind. Mit den in Fig. 9B, 9C und 9D gezeigten Ausführungsbei­ spielen sind gute entwickelte Bilder erzielbar, wenn die nachstehend genannten Bedingungen über die Größe der Erhebungen und Vertiefungen erfüllt sind.

Die Höhe H der Erhebungen der in der Fig. 10 darge­ stellten Erhebungen und Vertiefungen 27 liegt vorzugs­ weise zwischen dem 0,25- bis 3fachen des durchschnitt­ lichen Tonerpartikeldurchmessers und vorzugsweise zwischen 1/3 bis 1/1 des durchschnittlichen Partikeldurchmessers. Ist die Höhe H geringer als 1/4 des durchschnittlichen Tonerpartikeldurchmessers, so sind die Erhebungen und Vertiefungen 27 kaum oder überhaupt nicht wirksam; übersteigt die Höhe H das Dreifache des durchschnitt­ lichen Tonerpartikeldurchmessers, so wird die Dichte bzw. Schwärzung des entwickelten Bildes geringer und es besteht die Tendenz zur Schleierbildung.

Da die Tonerpartikeldurchmesser üblicherweise in der Größenordnung von 5 bis 20 µm liegen, sollte die Größe der Erhebungen und Vertiefungen 27 günstigerweise zwischen 2 und 20 µm liegen. Ein Abstand D zwischen zwei Erhebungen muß größer sein als die Höhe H der Er­ hebungen. Ist D kleiner als H, so ist die Dichte bzw. Schwärzung des entwickelten Bildes geringer; ist D über­ mäßig groß, so haben die Erhebungen und Vertiefungen keine Auswirkungen. In diesem Fall erscheint das Muster der Erhebungen und Vertiefungen auf dem Entwicklerträger im Bild. Ist jedoch die Größe der Erhebungen und Vertiefungen kleiner als der Abstand zwischen dem Ent­ wicklerträger und dem Bildträger, so er­ scheint, wie experimentell gefunden wurde, das Muster der Erhebungen und Vertiefungen 27 nicht im Bild und die Erhebungen und Vertiefungen haben ausreichende Wirkung.

Die Gründe für diese Erscheinung können nicht im einzelnen geklärt werden, es lassen sich jedoch folgende Schlüsse ziehen:

Ist die Form der Erhebungen 27 b scharfkantig, wie in Fig. 9A dargestellt, so kann gefolgert werden, daß sich das elektrische Feld in diesem Bereich konzen­ triert und das elektrische Feld des Ladungsbilds die Tonerpartikel nicht in ausreichender Weise erreicht, so daß die Entwicklung nicht zufriedenstellend ist. Bezüglich der Konzentration des elektrischen Feldes sind bei der in Fig. 9C gezeigten Form die Spitzen der Erhebungen 27b in ähnlicher Weise wie die bei der Form nach Fig. 9A spitz zulaufend, die Täler 27 a sind jedoch großflächig ausgerundet und besitzen von allen in den Fig. 9A bis 9D gezeigten Formen die größte Kapazität, weshalb die für die Entwicklung zur Verfügung stehende Tonermenge so groß ist, daß die nachteiligen Auswirkun­ gen des konzentrierten elektrischen Feldes überdeckt sind.

Insbesondere bei den in Fig. 1, 2, 4 und 6 gezeigten Aufbauten mit Magnetpolen ist in der Vergrößerung zu beobachten, daß der Toner zwischen den Tälern 27 a unter dem Einfluß des magnetischen Feldes ein bürstenartiges Aussehen annimmt und ausreichend höher als die Spitze der Erhebungen 27 b ist.

Die Höhe H der Erhebungen 27 b muß ausreichend groß sein, um den Toner mechanisch loszulösen; ist sie jedoch übermäßig groß, so wird der Toner nicht losgelöst, sondern in die Täler 27 a gezwungen. Damit kann der Toner nicht ausreichend geladen werden und eine gute Entwick­ lung ist nicht erzielbar. Unter der Wirkung des magneti­ schen Feldes nimmt der Toner nicht nur in den Tälern 27 a, sondern auch auf den Spitzen der Erhebungen 27b bürstenartiges Aussehen an. Ist die Höhe der Erhebungen 27 b groß, so bildet der bislang in den Tälern 27 a liegen­ de Toner hohe Bürsten auf den Spitzen der Erhebungen 27 b aus. Diese Bürsten verursachen Reibung mit dem Bildträger, wodurch eine Schleierbildung ent­ steht.

Ist der Abstand D zwischen den Erhebungen 27 b kleiner als die Höhe der Erhebungen 27 b, so ist der Toner in den Tälern 27 a elektrisch abgeschirmt und trägt nicht zur Entwicklung bei. Ebenso vergrößert sich die Adhäsionskraft zwischen dem Toner und dem Entwickler­ träger 26. Daher sollte der Abstand zwischen den Erhebungen 27 b wünschenswerterweise relativ groß sein. Dabei besteht jedoch die Möglichkeit, daß das Muster auf dem Entwicklerträger 26 im Bild erscheint. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Effekt kaum auftritt, wenn der Abstand zwischen den Erhebungen 27b geringer als der Abstand zwischen dem Entwicklerträger und dem Bildträger ist.

Dies dürfte der Tatsache zuzuschreiben sein, daß der Toner, wenn er von dem Entwicklerträger zu dem Bildträger übergeht, sich nicht immer in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Entwicklerträgers, sondern auch teilweise schräg bewegt.

Die Erhebungen und Vertiefungen 27 sind mit jedem aufrauhenden chemischen und mechanischen Verfahren erzeugbar.

Ein chemisches Verfahren zur Ausbildung der in den Fig. 9B oder 9D dargestellten Erhebungen und Vertiefungen ist die Ätzung der Oberfläche des aus rostfreiem Stahl oder ähnlichem gefertigten Entwicklerträgerteils mittels einer Lösung aus verschiedenen Säuren und Chloreisen.

Ein mechanisches Verfahren zur Erzeugung der in Fig. 9C dargestellten Form ist die sog. Strahlbearbeitung, bei der kornartiges Schmirgelmaterial (Glaskügelchen, Martensit oder ähnliches) über den Werkstoff geblasen wird.

Die Erhebungen und Vertiefungen können nach ihrer Ausbildung zur Abrundung der Erhebungsspitzen einer sehr schwachen elektrolytischen Polierung unterzogen werden. Wird der Entwicklerträger durch Drehbear­ beitung, z. B. auf der Drehbank, hergestellt, so kön­ nen Erhebungen und Vertiefungen auch dadurch ausge­ formt sein, daß Rillen auf ihm zurückbleiben; auf solch eine Weise hergestellte Erhebungen und Vertiefun­ gen sind allerdings hinsichtlich einer gleichförmigen Verbindung der Täler und Erhebungen in Umfangsrich­ tung, d. h. in Trommelachsenrichtung, nicht wirkungs­ voll.

Zur Erzielung des gewünschten Effekts müssen die Vertiefungen unter Einschluß parallel verlaufender Richtungskomponenten zufallsverteilt oder in Längsrichtung des Ent­ wicklerträgers miteinander verbunden sein. Bei zufallsverteilten Vertiefungen sind auch andere Mög­ lichkeiten als parallel verlaufende Richtungskomponen­ ten eingeschlossen; daher ist eine große Anzahl von Erhebungen ausgebildet, auf denen sich das elektrische Feld konzentriert; die Entwicklung ist deshalb beein­ trächtigt. Es ist daher vorzuziehen, daß die Erhebun­ gen und Vertiefungen nur mit horizontalen Richtungs­ komponenten ausgebildet und in Längsrichtung des Ent­ wicklerträgers verbunden sind.

Wird das Strahlbearbeitungsverfahren gewählt, so sollte das Schmirgelmittel vorzugsweise aus Kügelchen bestehen, da bei Verwendung von sandähnlichen (amor­ phen) Schmirgelmitteln die Ausbildung der in den Fig. 9B bis 9D gezeigten Oberflächengestaltungen nicht erzielbar ist.

Es ist offensichtlich, daß die beschriebenen Maßnahmen auch bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Entwicklungsvor­ richtungen in den bisherigen Ausführungsformen anwend­ bar sind.

Die Oberfläche eines Entwicklerträgers ist somit entlang seiner Förderrichtung mit Erhebungen und Ver­ tiefungen versehen, wodurch eine gleichförmige dünne Schicht aus magnetischem Toner auf dem Entwicklerträ­ ger ausbildbar und eine gute Aufladung des Toners durch Reibung erzielbar ist, während eine Verschmelzung des Toners mit der Oberfläche des Entwicklerträgers vermieden wird. Damit ist eine gute Bildaufzeichnung erzielbar.

Die Erhöhungen und Vertiefungen sollten vorteilhafter­ weise gerundet, nicht scharf sein.

Claims (10)

1. Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln von latenten Bildern auf einem Bildträger mit Einkomponenten-Entwickler, der aus einem Entwicklervorrat über eine Dosiervorrichtung schichtförmig auf einen eine Magneteinrichtung umschließenden Entwicklerträger aufgebracht und auf diesem zum Bildträger gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Entwicklerträgers (6; 13) durch eine Aufrauhbehandlung unter Verwendung abtragender Teilchen aufgerauht ist und eine Rauheit d im Bereich von 0,2 bis 10 µm bei einer Tei­ lung P im Bereich von 5 bis 100 µm besitzt.

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheit der Oberfläche des Entwick­ lerträgers (6; 13) von im wesentlichen senkrecht zu dessen Bewegungsrichtung verlaufenden Vertiefungen gebil­ det ist.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Breite W der die Rauheit bildenden Vertiefungen das 2- bis 3fache der Rauheit d beträgt.

4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauheit d im Bereich von 0,2 bis 5 µm liegt.

5. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhebungen (27 b) und/oder die Täler (27 a) der aufgerauhten Oberfläche des Entwicklerträgers gerundet sind.

6. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe H der Erhebungen (27 b) der aufgerauhten Oberfläche des Entwick­ lerträgers das 1/4- bis 3fache des durchschnittlichen Tonerteilchendurchmessers beträgt.

7. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe H der Erhebungen (27 b) der aufgerauhten Oberfläche des Entwicklerträgers das 1/3- bis 1fache des durchschnittlichen Tonerteilchendurch­ messers beträgt.

8. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand W zwi­ schen den Erhebungen (27 b) größer ist als deren Höhe H.

9. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Entwicklerträgers durch Schleifen mittels Sandpapier, einer Bandschleifvorrichtung oder einer Schleifscheibe aufgerauht ist.

10. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Entwicklerträgers durch eine Strahlbehandlung aufge­ rauht ist.