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Vorrichtung zur Entwicklung von Ladungsbildern Die Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zum Entwickeln von Ladungsbildern mit einer drehbaren Walze aus
mehreren, einzeln erregbaren Elektromagnetpolen, die einen aus Eisenpulver und Tonerpulver
bestehenden Entwickler aus einem Vorratsgefäß aufnimmt, zu dem zu entwickelnden
Bild trägt und anschließend durch Abschalten der Erregung der Magnetpole wieder
an das Vorratsgefäß abgibt, wobei, in Drehrichtung gesehen, jeweils nur die in dem
von der Entwicklungsstelle bis zum Vorratsgefäß reichenden Bereich liegenden Magnetpole
abgeschaltet werden.
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Die bekannten magnetischen Walzen tauchen teilweise in Entwicklerpulver
ein, das sich in einer unterhalb derselben angeordneten Mulde befindet. An den Magnetpolen
der Walze bleibt das Eisenpulver mit dem an der Oberfläche der Pulverkörner befindlichen
Toner in bürstenartiger Form haften und wird so durch die Drehbewegung der Walze
an die ein Ladungsbild tragende Oberfläche eines elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials,
das kurz überhalb dieser Walze vorbeigeführt wird, herangebracht. Dort gibt infolge
elektrostatischer Kräfte der Träger den Toner an das Aufzeichnungsmaterial ab, wodurch
ein sichtbares Bild entsteht. Das an Toner verarmte Entwicklergemisch wird sodann
durch die Drehbewegung der Magnetwalze wieder zur Entwicklermulde zurückgeführt,
worauf der Prozeß von neuem beginnt.
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Bei diesem Verfahren macht sich nachteilig bemerkbar, daß das an der
Walze haftende Eisenpulver mehr und mehr an Toner verarmt, wodurch die Qualität
des sichtbar zu machenden Bildes in gleichem Maße verschlechtert wird.
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Man hat dem durch periodische Abschaltung des den Magnetismus erregenden
Stromes abzuhelfen versucht. Dabei fällt das Eisenpulver von der Walze ab, worauf
sich dieses in der Entwicklervorratsmulde, in der der Entwickler durch ein Rührsystem
in ständiger Bewegung gehalten wird, mit neuem Toner beladen kann. Da diese völlige
Unterbrechung des Erregerstromes immer noch einen ungleichmäßigen Entwicklungseffekt
erzeugt, wurden weiterhin Ausführungsformen von Elektromagnetwalzen verwendet, bei
denen der Erregerstrom jeweils nur an denjenigen Polen ausgeschaltet wird, die,
in Drehrichtung gesehen, in dem von der Entwicklungsstelle bis zum Vorratsgefäß
reichenden Bereich liegen. Auch diese Maßnahme erbringt nicht die gewünschten Ergebnisse.
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In den Magnetpolen bleibt auch nach Abschalten des Erregerstromes
noch ein Restmagnetismus, so daß das Entwicklerpulver nicht völlig abfallen kann
und damit eine Erneuerung des Entwicklers nur im beschränkten Umfange stattfindet.
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Man hat diesen Nachteil dadurch zu beseitigen versucht, daß man in
dem Bereich der stromlosen Magnetpole an der Walze ein Abstreifblech angeordnet
hat, durch welches der Entwickler von der Walzenoberfläche abgeschabt wird. Um aber
in zuverlässiger Weise wirksam zu sein, muß dieses Blech mit einem gewissen federnden
Druck gegen die Oberfläche anliegen, was verschiedene andere Nachteile zur Folge
hat. Einer dieser Nachteile ist, daß sowohl das Abstreifblech als auch die Walze
einem ständigen Verschleiß unterworfen sind, letztere besonders an den Stellen,
wo die zur Einbettung der Magnetwindungen oder -pole notwendigen Kunststoffmassen
die Walzenoberfläche bilden; der Verschleiß ist hier größer als an den Polkappen,
so daß die Walzenoberfläche unrund wird.
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Ein weiterer Nachteil ist der für die überwindung der Reibung erforderliche
Kraftaufwand. Ferner macht sich das Schleifgeräusch störend bemerkbar, und außerdem
kann es infolge des Schleifens zu störenden elektrischen Aufladungen kommen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Walze so auszubilden,
daß das Eisenpulver nach Ab-
schalten der Magnetisierung ohne einen mechanischen
Abstreifer völlig von der Walze abfällt.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Oberfläche
der Walze mit einer Kunststoffschicht überzogen ist.
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Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung reicht die Kraft des in den
Magnetpolen der Walze während der stromlosen Periode verbleibenden Restmagnetismus
infolge der darauf befindlichen Kunststoffschicht nicht mehr aus, das Eisenpulver
des Entwicklers festzuhalten. Zweckmäßigerweise ordnet man zwar
auch
bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung auf dem Umfangsteil der Walzenoberfläche
in dem stromlosen Bereich ein Blech an, doch hat dieses nicht die Aufgabe, den Entwickler
von der Walzenoberfläche abzuschaben, sondern es soll ihn zu einer solchen Stelle
des Vorratsgefäßes für den Entwickler führen, die weit genug von der Stelle der
Vorrichtung entfernt ist, an der die Wiederaufnahme des Entwicklers durch die Walze
erfolgt, so daß eine ausreichende Durchmischung des abgelenkten Entwicklers mit
dem Toner erfolgen kann.
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Bei der mit einem solchen Ableitbleell ausgerüsteten Vorrichtung gemäß
der Erfindung soll daher r im das Ableitblech nit dem einen Ende so nahe wie möglich
an die Walzenoberfläche heranreichen. Es ist jedoch unnötig und auch unerwünscht,
daß dieses Ende an der Walzenoberfläche unter Druck anliegt und schleift. Vorteilhafterweise
ist in dem Gefäß, in welchem sich der Entwicklervorrat befindet, ein Mischungsmechanismus,
der die Durchmischung des Eisenpulvers mit dem Tonerpulver bewirkt, vorhanden und
das Ableitblech so angeordnet, daß es den von der Walze abgeleiteten Entwickler
zu dem Mischungsmechanismus hinführt.
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Wie es von der Herstellung anderer Vorrichtungen mit periodenweise
magnetisierbaren Vorrichtungsteilen bekannt ist, wird auch die magnetisierbare Walze
der Vorrichtung gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise aus Rotorblechen zusammengesetzt,
wie sie in der Elektroindustrie für die Fertigung von Rotoren für Elektromotoren
Verwendung finden. Solche Rotoren bestehen aus relativ dünnem Weicheisenblech mit
günstigen, magnetischen Eigenschaften und sind auf einer Seite mit einem isolierenden
Material versehen. Die Form dieser Bleche entspricht dem Querschnitt der in Aussicht
genommenen Walze. Falls die für die Polwicklungen vorgesehenen Einschnitte geradzahlig
sind, lassen sich besonders gute Ergebnisse erzielen. Durch Zusammensetzen der einzelnen
Rotorbleche entlang der Drehachse und Wickeln der Pole entsteht die erfindungsgemäß
zu verwendende Magnetwalze. Jede beliebige Walzenlänge ist herstellbar.
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Als Kunststoffe, die für den vorliegenden Zweck in Frage
kommen, sind alle Kunststoffe geeignet, die sich auf eine Oberfläche aufbringen
lassen und bei normalen Temperaturen fest sind. Sie müssen ferner genügend elektrisch
isolierende Eigenschaften besitzen. In diesem Sinne sind etwa thermoplastische Kunststoffe,
wie Polyolefine, z. B. Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylverbindungen, wie Polyvinylchlorid,
auch Polyamide und Polyester gut brauchbar. Gute Ergebnisse bringen auch duroplastische
Kunststoffe. Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen mit Kunststoffen,
wie sie in der Transformatorentechnik für Isolierzwecke verwendet werden. Sie sind
beschrieben z. B. im Handbuch der Firma Schramm, Lack- und Farbenfabrik
AG, »Elektro-Isolierlacke<c. Als geeignet haben sich auch Duroplaste,
wie Phenolformaldehydharze, erwiesen.
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Die Herstellung eines Überzugs über die Oberfläche der elektromagnetischen
Walze, wie sie erfin-,dungsgemäß benutzt wird, kann nach vielen Methoden geschehen.
Am vorteilhaftesten hat sich erwiesen, die z. B. aus Rotorblechen gefertigte Walze
in eine Form zu stellen, wobei der Abstand der Innenwände der Form, von der Oberfläche
der Walze größer ist als die Dicke der Kunststoffschicht, wie sie auf der Oberfläche
der Walze sich befinden soll. Die Zwischenräume werden nun mit einer Gießmasse,
die ungehärtete Bestandteile einer Harzmischung zu-sammen mit einem Härter
enthält, ausgegossen. Das Ganze wird nun etwa 20 bis 30 Stunden stehengelassen,
wobei der Kunststoff voll aushärtet. Nach dem anschließenden Herausnehmen der mit
der Kunststoffschicht überzogenen Walze ist es zweckmäßig, die Oberfläche der Kunststoffschicht
in bekannter Weise durch Abdrehen zu egalisieren und zu glätten.
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Das Überziehen der Oberfläche der Walze kann auch durch einfaches
Aufstreichen der mit einem Härter versehenen Kunststoffmasse geschehen. Vorteilhafterweise
wird hierbei die Dicke der Kunststoffschicht erheblich größer gewählt als die endgültig
vorgesehene Dicke. Die Bearbeitung der Oberfläche der Kunststoffschicht geschieht
nach dem Aushärten wiederum durch Abdrehen und Polieren der Oberfläche. Auch durch
Aufbringen von Kunststoffen - vor allem Thermoplasten - in Form von
vorgefertigten Folien durch überwickeln und gegebenenfalls durch Anschweißen kann
die Walzenoberfläche beschichtet werden.
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Die Dicke des Kunststoffüberzuges auf der Oberfläche der Walze beträgt
zwischen 0,2 und 1,0 mm,
vorzugsweise 0,4 bis 0,5 mm, jedoch
bringen auch geringere oder größere Dicken der Kunststoffschicht bei entsprechender
Auswahl des Kunststoffes Erfolge.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung gemäß der Erfindung
besteht darin, daß die Oberfläche der auf der Walze angeordneten Kunststoffschicht
leitfähig gemacht wird und so gegenüber der Oberfläche der das Ladungsbild tragenden
Schicht mit einer Vorspannung versehen oder geerdet werden zu können. Vor allem
für die Entwicklung von Ladungsbildern, die in den an sich ladungsfreien Stellen
Restladungen aufweisen, ist dieser Umstand von Vorteil.
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Die Oberfläche kann beispielsweise dadurch leitfähig gemacht werden,
daß man sie mit einer Dispersion von Silberteilchen in einem geeigneten Dispergiermittel,
einem sogenannten »Leitlack« behandelt oder durch ein Spritzverfahren in bekannter
Weise mit Metall überzieht; auch durch überziehen der Walze mit einer dünnwandigen
Metallfolie lassen sich gute Ergebnisse erzielen.
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Ist die Vorrichtung mit einem Ableitblech versehen, so erstreckt sich
dieses zweckmäßigerweise über die ganze Breite der Elektromagnetwalze. Der
Ab-
stand des Ableitbleches zur Kunststoffoberfläche der Walze soll so gering
wie möglich gehalten werden. Die Länge der Ableitstrecke, d. h. die Fläche,
über die das tonerverarmte Entwicklerpulver rieselt, soll so groß wie möglich sein.
Es empfiehlt sich, das Ende des Ableitbleches an der Nähe der Wandung der das Entwicklerpulvergemisch
enthaltenden Mulde münden zu lassen. Das erwähnte Ableitblech kann zur Befestigung
an seiner Unterseite mit den üblicherweise verwendeten Halterungen an der Gefäßwandung
verbunden sein.
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Der Erfindungsgedanke wird an Hand von schematischen Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigt Ab b. 1 den Aufriß der Entwicklungseinrichtung,
Ab b. 2 den Grundriß der Entwicklungseinrichtung, Ab b. 3 den Längsschnitt
der Entwicklungseinrichtung,
A b b. 4 den Querschnitt und
Grundriß des Stromzuführungsteils.
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Ab b. 1 und 2 zeigen eine aus Rotorblechen aufgebaute und nach
Einbringung der Wicklungen in Kunststoff 11 eingegossene Walze
1 aus mehreren einzeln erregbaren Elektromagnetpolen, die sich um ihre Achse
2 in Lagern 3 und 4 drehen kann. Der Antrieb erfolgt zweckmäßigerweise über
die Zahnräder 5, 6 und 7. Die einzelnen Wicklungen der Magnetpole
erhalten den Strom von einer nicht dargestellten Gleichstromquelle über die Stromzuführungsscheiben
10.
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Die in A b b. 3 und 4 gezeichnete Walze besitzt 12 Nuten mit
6 getrennten Wicklungen, die über 6
Stromzuführungsscheiben
10 erregt werden. Position 26 zeigt schematisch die Stromzuführung.
Die Stromzuführungsscheiben bewirken mit Hilfe eines üblicherweise anzuwendenden
Unterbrechungsmechanismusses, daß im Bereich von Punkt 12 bis Punkt 13 in
der Drehrichtung der Walze gesehen, die Stromzuführung eingeschaltet ist. Hat eine
Wicklung den Punkt 13 bei der Drehung der Walze entgegen dem Uhrzeigersinn
gesehen überschritten, so wird sie stromlos. Das bis dahin mitgeführte Entwicklergemisch
fällt über das Ableitblech 14 ab. Das Entwicklergemisch gleitet entlang des Bleches
und fällt auf den äußersten Rand der Entwicklermulde. Das abgefallene Entwicklergemisch
legt den Weg vom äußersten Rand der Entwicklermulde bis zum Rührwerk 15 sehr
langsam zurück und wird erst dann von dem Rührwerk erfaßt und nach intensiver Durchmischung
dem Anfangspunkt 12 der Magnetisierung der Walze 1 zugeführt und von der
Walze mitgenommen. Die auf der Walze 1 aufgebrachte Kunststoffschicht
11 bewirkt, daß nach Abschaltung der Spannung im Punkt 13 der Restmagnetismus
das Entwicklergemisch nicht mehr anziehen kann.
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Zur einfachen und staubfreien Nachfüllung der je-
weils verbrauchten
Tonermenge kann eine Vorrichtung wie folgt dienen.
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Der seitliche Tonervorratsbehälter 17 enthält einen Toner zur
Nachdosierung. Je nach Verbrauch des Toners, wird durch Dosierungsstößel
18 eine bestimmte Tonermenge dem Entwicklergemisch zugeführt. Die Dosierungsstößel
besitzen vom eine Verschlußscheibe 19, um die Dosierungsöffnung 20 während
der Ruhepause zu verschließen. Zur Abdichtung der Lagerung des Stößels ist eine
Manschette 21 vorgesehen. Der Hub erfolgt über Kipphebel 22 durch eine motorisch
angetriebene Exzenterscheibe 23.
Durch eine eingebaute Zeituhr ist die Hubzahl
und somit die Tonermenge individuell dem Tonerverbrauch anzupassen. Die Rückführung
der Stößel erfolgt durch Druckfedern 23. Um eine Nachrieselung des elektrisch
geladenen Toners zu erreichen, ist in den Tonervorratsbehälter ein Flügel
25 angeordnet, der durch einen Schwingmagneten in Vibration gesetzt wird.