DE3112233A1

DE3112233A1 - Entwicklereinheit fuer fotokopiergeraete

Info

Publication number: DE3112233A1
Application number: DE19813112233
Authority: DE
Inventors: Robert J. Putney London Pugh
Original assignee: NRG Manufacturing Ltd
Current assignee: NRG Manufacturing Ltd
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1981-03-27
Publication date: 1982-03-25
Also published as: GB2073056A; US4391503A; FR2479999A1; JPS56151964A; IT1135689B; ES8202434A1; IT8120646A0; DK136681A; CA1162040A; NL8101381A; ES500724A0; GB2073056B; AU6847381A

Description

Gestetner Manufacturing Ltd.

Fawley Road, Tottenham, London N17 9LT, England

2o 808/9 2o/h

Entwicklereinheit für Fotokopiergeräte

Die Erfindung betrifft eine Entwicklereinheit für elektrostatisch arbeitende Kopiergeräte mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Entwicklereinheit der vorstehend geschilderten Art führt einem elektrostatischen Ladungsbild, das zuvor auf einem fotokonduktiven Element erzeugt worden ist, Toner zu. Das Tonerbild wird dann von dem fotokonduktiven Element auf ein Kopiermaterial übertragen, wobei das fotokonduktive Element ein Teil des Kopiergerätes ist, beispielsweise ein Zylinder mit einer Selenbeschichtung. Es ist auch möglich, das Tonerbild auf dem fotokonduktiven Element selbst zu belassen, wenn dieses ein Bogen eines sensibilisierten Kopierpapiers ist, das beispielsweise eine Beschichtung von Zinkoxid trägt.

Anschließend wird das Tonerbild fixiert, so daß sich eine gebrauchsfähige "harte" Kopie ergibt.

Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit einer Entwicklereinheit nach Art der "magnetischen Bürsten". Eine derartige Entwicklereinheit umfasst eine Magnetbürstenwalze, die eine Zylinderschale und eine von dieser umschlossene Magnetwalze aufweist. Außerdem ist ein Streichmesser vorgesehen, das die Schale fast berührt. Die Schale und/oder die Magnetwalze sind durch einen außen angeordneten Motor drehbar. Im Betrieb wird magnetischer Toner an die Oberfläche der Entwicklerwalze oder -schale durch die Magnetwalze angezogen. Die Rotation der Entwicklerwalze oder der Magnetwalze oder von beiden bewirkt, daß der Toner sich um die Entwicklerschale herum bewegt, so daß eine sogenannte "magnetische Bürste" entsteht, deren Dicke präzis durch das Streichmesser abgestimmt ist.

Zur Erzielung einer guten Bildauflösung ist notwendigerweise das Tonerpulver sehr fein. Eine Folge dieser Feinheit besteht darin, daß bei der Rotation der Magnetwalze der Toner um die Entwicklerschale oder -walze in einem zur Drehung der innen liegenden Magnetwalze entgegengesetzten Sinn umläuft. Außerdem werden kleine Tonerklumpen durch eine unerwünschte Agglomeration der Tonerpartikel gebildet und bewegen sich um die Entwicklerwalze in gleicher Richtung wie die Magnetwalze. Diese Klumpen werden häufig durch das Streichmesser aufgehalten, so daß sie umfänglich verlaufende Furchen in der Magnetbürste in Laufrichtung hinter der Abstreichstelle erzeugen. Diese Furchen bewirken die Ausbildung

einer streifigen Tonerschicht auf der Bürste und folglich auch auf dem Bild.

Ein weiteres bedeutsames Problem bei Entwicklereinheiten nach dem Prinzip der Magnetbürsten beruht darin, daß jeglicher Toner, der nicht magnetisch an die Entwicklerwalze angezogen wirde, unterhalb der Walzenfläche hindurchtreten und von dort aus dem Entwicklergehäuse austreten kann. Durch das dahinter lastende Gewicht der Tonerfüllung wird das Tonerpulver zu diesem Auslecken geradezu gedrängt; auch Magneteffekte, die durch die Magnetwalze entstehen, begünstigen das Auslecken. Der Grund dafür kann zwar nicht vollständig aufgeklärt werden, jedoch lässt sich dies in der Praxis beobachten. Eine Auslegung des Gehäuses so, daß die Leckwege für den/Toner eingeschränkt werden, begünstigt auf der anderen Seite die Gefahr einer Zusammenpressung und die daraus resultierende Agglomeration des Tonerpulvers. Dies erweist sich insbesondere dann als sehr nachteilig/ wenn das Tonerpulver von der unter Druck fixierenden Art ist, d.h. bei einer Druckausübung darauf schmilzt.

Die GB-PSen 15 39 533 und 15 74 198 sowie die GB-OS 2o o8 oo3 zeigen zwar die Verwendung einer zweiten Magnetbürsten-Transportwalze, durch die das Entwicklerpulver zu der eigentlichen Magnetbürsten-Entwicklerwalze zugeführt wird. Diese zusätzliche Magnetbürste ergibt einen ständig bewegten Zustrom an Entwicklerzusammensetzung in Richtung auf die Entwicklerwalze, benötigt jedoch andere mechanische Teile, z.B. mechanische Plügelpumpenrotore oder

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feststehende Führungsflächen, um die Tonerzusammensetzung in der Schale zu steuern. Derartige mechanische Steuereinrichtungen sind jedoch für Entwicklerzusammensetzungen, die unter Druck fixiert werden, ungeeignet, weil schon eine geringfügige Ausübung von mechanischem Druck auf die Tonerpartikel diese zur Agglomeration und Aushärtung veranlasst.

Die GB-PS 14 98 435 zeigt eine andere Lösung, bei der die Tonerzusammensetzung progressiv durch ein mechanisch wirkendes Verteiler-Sternrad so freigegeben wird, daß sie auf die Oberfläche der Magnetbürsten-Entwicklerwalze angezogen werden kann. Hierbei ist auch eine zusätzliche Magnetbürstenwalze vorgesehen, die als Reinigungswalze dient, um überschüssigen Toner von der fotokonduktiven Oberfläche zu entfernen und erneut in den Bereich des Magnetfeldes der Entwicklerwalze zurückzuführen. Jedoch gilt auch hier, daß die Verwendung einer rotierenden mechanischen Zumes-Einrichtung, wie sie das Sternrad darstellt, für Tonerzusammensetzung, die unter fixierbar ist, nicht akzeptabel ist.

Der-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Entwicklereinheit mit den Merkmalen nach dem Kennzeichenteil des Patentanspruches 1.

Erfindungsgemäß wird somit eine nach dem Prinzip der Magnetbürsten arbeitende Entwicklereinheit für ein Fotokopiergerät vorgeschlagen, die eine Entwicklerschale oder -walze als Träger für die Magentbürste bzw. den diese bildenden Toner im Betrieb

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der Einheit aufweist. Durch ein Gehäuse wird unterhalb des Niveaus diser Entwicklerschale oder -walze ein Tonersumpf gebildet/ in dem der zur Ausbildung der Magnetbürste auf der Entwicklerwalze dienende Toner enthalten ist. In dem Gehäuse ist eine öffnung im Bereich einer Entwicklerzone ausgebildet, aus der die Magnetbürste aus dem Gehäuse herausragt und mit einer daneben angeordneten fotokonduktiven Fläche in Kontakt gelangt. Innerhalb der Entwicklerwalze ist eine Magnetwalze angeordnet, und eine der Walzen oder auch beide sind um ihre Längsachse angetrieben. Innerhalb des Gehäuses ist weiterhin ein Rakelmesser angeordnet und so ausgerichtet, daß es von der Entwicklerschale oder -walze Toner entfernt, nachdem dieser durch den Bereich der genannten Entwicklerzone auf der umlaufenden Entwicklerwalze hindurchgeführt worden ist. Innerhalb des Gehäuses ist weiterhin auch eine Magnetpumpe mit einem Rotor angeordnet, der mindestens einen durch den Tonersumpf unterhalb der Entwicklerwalze hindurchbewegbaren Magnet aufweist und der im Betrieb der Entwicklereinheit in einer Richtung antreibbar ist, so daß von dem Rakelmesser her .aufgenommener Toner mitgenommen und erneut nach oben geführt wird, um an die Entwicklerschale angelegt zu werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Entwxcklereinheit nach der Erfindung senkrecht zu den Drehachsen der rotierenden Teile;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-il in Fig. 1, und

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer modifizierten Ausführungsform der Entwxcklereinheit nach der Erfindung.

Die Entwxcklereinheit umfasst ein Gehäuse 1o, das mit Ausnahme eines quer verlaufenden Schlitzes 12 in der Vorderseite des Gehäuses 1o geschlossen ist. Durch den Schlitz 12 ragt nach außen ein Teil einer drehbar angetriebenen Entwicklerwalze oder -schale 14 aus einem magnetisch permeablen, jedoch nicht magnetisierbaren Werkstoff, im vorliegenden Fall Aluminium. Innerhalb der Entwicklerwalze befindet sich drehbar angeordnet eine Magnetwalze 16, die durch einen nicht gezeigten äußeren Motor angetrieben werden kann. Ein Streichmesser 18 aus einem nicht magnetischen Metall oder aus Kunststoff ist an dem Gehäuse 1o befestigt und seitlich, wie sich aus Fig. 1 ergibt, einstellbar, so daß zwischen dem Streichmesser 18 und der Entwicklerwalze 14 ein schmaler Spalt 2o aufrecht erhalten ist. Mit der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 steht

ein erstes Rakelmesser 22 aus Kunststoff in Kontakt.

Im wesentlichen unterhalb der Magnetbürste, die aus der Magnetwalze 16 und der Entwicklerwalze 14 gebildet ist, weist das Gehäuse 1o eine trogförmigev Gestaltung 1oa auf,die als Tonersumpf dient. In diesen wird der magnetische Toner nach dem Abstreifen von der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 durch das Rakelmesser 22 zurückgeführt. In dem Sumpf ist außerdem eine magnetische Pumpe 24 angeordnet, die zwei zwischen stirnseitigen Platten 3o und 32 montierte Magnete 26 und 28 aufweist. Die Magnetpumpe 24 rotiert um eine Achse 35.

Das Gehäuse 1o weist fernerhin eine Kammer 33 auf, die durch zwei einander gegenüberliegende teilzylindrische Wände 35a, 35b umgrenzt ist und die einen austauschbaren zylindrischen Tonerbehälter aufnimmt.

Im Betrieb wird ein frischer Tonerbehälter 34, der über einer länglichen öffnung 36 in seiner Seitenwand einen diese bedeckenden ablösbaren Streifen trägt, in den Innenraum der Kammer 33 eingesetzt. Daraufhin wird der Streifen abgezogen und dann der Behälter um 18o° gedreht, so daß der Toner in den mit 38 bezeichneten Raum fällt. Ein Schwammstreifen 39 (der in Fig. 2 weggelassen ist) dichtet einen Spalt zwischen dem Träger für das Streichmesser 18 und der benachbarten teilzylindrischen Wandung 35a ab, um einen Verlust an aufstäubendem aufgewirbeltem Toner im Betrieb der Entwicklereinheit zu unterbinden.

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Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist der Rotor der Magnetpumpe 24 aus zwei stirnseitigen Platten 3o und 32 aufgebaut, zwischen denen sich diametral einander gegenüberliegende Stäbe erstrecken, von denen der eine eine Reihe von Magneten 26 und der andere eine diametral gegenüberliegende Reihe von Magneten 28 definiert. Die Magnete 26, 28 sind so angeordnet, daß sie radial nach außen weisende Flächen besitzen, längs denen die Polung zwischen Nord und Süd abwechselt, derart, daß längs jedem der Stäbe eine beträchtliche Anzahl von mit Südpolen abwechselnden Nordpolen vorhanden ist (s. Fig. 2). Obwohl Fig. 2 eine Anordnung zeigt, bei der die einander direkt gegenüberliegenden Magnete 26, 28 eine entgegengesetzte Polarität haben, ist es möglich, jeweils einander gegenüberliegende Magnete gleichpolig zu wählen. Die bedeutsame Charakteristik besteht darin, daß längs jedes der Stäbe des Rotors mehrere Magnetpole mit alternierender Polarität vorgesehen sind. Diese alternierende Polarität der Außenflächen längs der Stäbe bewirkt ein maximales Anziehvermögen an Toner durch die auf den beiden Stäben vorgesehenen Magnete.

Die Stäbe können entweder durch eine Aufreihung von Flachmagneten gebildet sein, die jeweils so angeordnet sind, daß die radial nach außen zeigenden Stirnseiten der Magnete die erwünschte alternierende Polarität aufweisen. Sie können aber auch aus einem kontinuierlichen Streifen eines magnetisierbaren Materials bestehen, das derart magnetisiert ist, daß die Magnetisierungsrichtung längs des Streifens abwechselt. Besteht ein Stab aus einer Vielzahl der erwähnten Flachmagnete, die mit der erwünschten

alternierenden Polarität längs der Außenfläche angeordnet sind, so kann es von Vorteil sein, die Magnete in einem ferromagnetischen Kanal anzuordnen, der eine Strecke mit niedrigem magnetischem Widerstand von dem auf der Rückseite, d.h. an der radial innen liegenden Fläche des Magnets liegenden Pol außen herum zu der nach außen weisenden Fläche des Stabes längs der radial nach außen weisenden Pole mit entgegengesetzter Polarität liefert. Auf diese Weise kann der magnetische Effekt der radial nach außen weisenden- Pole verstärkt werden, und die Kraftlinien an der radial nach innen weisenden Seite des Magnetstreifens können nach unten verdichtet werden, um die Auswirkungen des magnetischen Feldes innerhalb des Rotors der Magnetpumpe 24 zu verringern.

Die bevorzugte Ausführung des Rotors für die Magnetpumpe 24 weist, wie dargestellt, einen hohlen Innenraum auf, der lediglich zwei diametral gegenüberliegende längliche Streifen enthält. Diese Streifen umlaufen das Äußere des durch den Innenraum des Rotors bestimmten Hohlraumes. Auf diese Weise wird der für den Toner in dem Tonersumpf zur Verfügung stehende Raum des Gehäuses 1o vergrössert, weil der Toner in den radial innerhalb der Stäbe der Magnetpumpe 24 liegenden Raum eintreten kann. In einer Abwandlung kann das Zentrum des Rotors der Magnetpumpe 24 aber auch von einem geeigneten massiven oder hohlen zylindrischen Körper aus nicht magnetischem Werkstoff ausgefüllt sein, in welchem die beiden Aufreihungen der Magnete festgelegt sind.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung der magnetischen Pumpe hat sich als zufriedenstellend erwiesen, wird jedoch nicht als die einzig mögliche Anordnung angesehen. Grundsätzlich könnte auch ein einzelner Dipol-Magnet mit der Form eines der die Flachmagnet-Aufreihungen 26, 28 bildenden Magnete Verwendung finden. Die Magnetpole müssen auch nicht in einer Linie.liegen/ sondern könnten verteilt werden. Beispielsweise wäre es möglich/ sie in einer Schraubenlinie um die Drehachse 35 herum anzordnen. Nach Belieben können auch mehr als zwei lineare Magnet-Aufreihungen vorgesehen werden.

Nach einer bevorzugten Ausführung ist ein zweites Rakelmesser 48 vorgesehen, das an der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 in einer zu der Ausrichtung des Rakelmessers 22 entgegengesetzten Ausrichtung anliegt. Das Rakelmesser 48 dient dazu, von der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 grosse zusammengeballte Tonerklumpen abzuweisen, die aufgrund ihrer Grösse im Uhrzeigersinn durch die rotierende Entwicklerwalze 14 mitgenommen werden. Solange sie ihren zusammengeballten Zustand beibehalten, verbleiben sie in dem Raum 4o, wobei sie wiederholt mit der Magnetpumpe 24 umlaufen und dabei jeweils von dem Spalt 2o abgelenkt werden, so lange, bis sie aufgebrochen sind.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, werden das erste und zweite Rakelmesser 22 bzw. 4 8 von einem dreieckförmigen Balken 5o gehalten, der sich längs der Entwicklereinheit parallel zur Drehachse der Walzen 14 und 16 erstreckt. Der Scheitel des dreieckförmigen

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Querschnitts des Balkens 5o weist von der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 weg. Diese besondere Anordnung hat den Vorteil, daß fein verteilter Toner, der von der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 durch das erste Rakelmesser 22 abgestreift wird, von der Abstreifkante des Rakelmessers 22 nach unten gelangt und sich dann in zwei Ströme aufteilt, von denen einer vertikal in den Spalt zwischen dem Boden des Trograumes 1oa und der zylindrischen Bewegungsbahn der umlaufenden Magnete 26, 28 der Magnetpumpe 24 fällt, während der andere Teilstrom von fein verteiltem Toner um den Scheitel des dreieckformigen Balkens 5o herum und längs der Oberfläche des zweiten Rakelmessers 48 auf die Schale gelangt. Mit dieser besonderen Anordnung wird somit der Entwicklerwalze 14 Toner aus zwei in Drehrichtung stromauf ./des Streichmessers 18 liegenden Quellen zugeführt. Die erste Quelle besteht in dem Tonerzufluß über den Scheitel des dreieckformigen Balkens 5o; dadurch wird ein gleichförmiger Aufbau von Toner bewirkt, der aus der bereits gleichmässigen Höhe der Tonerbürste resultiert, die von der Entwicklerwalze 14 getragen wird. Die zweite Tonerquelle ergibt eine pulsierende Zuführung, die aus dem Aufrühreffekt durch die Tonerklumpen herrührt, welche längs des Verlaufes der Magnete 26 und 28 vorliegen. Ein übermässiges Pulsieren der Tonerzuführung ergibt eine ausgeprägte Wellenbildung an der Oberseite der magnetischen Bürste, die von der Entwicklerwalze 14 getragen wird. Daraus folgen Unregelmässigkeiten bezüglich der Dichte des Toners, der in durchgehenden Schwarz-Bereichen einer Kopie zugeführt wird. Es ist deshalb von besonderem Vorteil, die Anordnung gemäß Fig. 1 zu verwenden, bei der ein

signifikanter Anteil des zugeführten Toners um den dreieckförmigen Balken 50 herum gelangt, der nicht in pulsierender Form vorliegt.

Im Betrieb laufen die Magnetwalze 16 und die Entwicklerwalze 14 beide im Uhrzeigersinn (in Fig. 1) um, wobei jedoch die Umlaufgeschwindigkeit der Magnetwalze 16 beträchtlich höher liegt als diejenige der Entwicklerwalze 14. Wenn beispielsweise die Entwicklerwalze 14 mit einer Drehzahl von 2o U/min rotiert, kann die Magnetwalze 16 mit etwa 1.600 U/min umlaufen. Die Magnetpumpe 24 rotiert im Gegenuhrzeigersinn.

Ein Teil des in dem Raum 38 befindlichen Toners wird von den Magneten 26 und 28 angezogen und davon gehalten werden. Die im Gegenuhrzeigersinn erfolgende Drehbewegung der Magnete 26 und 28 um die Achse 35 bewirkt, daß der Toner sowohl im Raum 38 als auch weiter oben in dem Raum 4o kräftig in Bewegung gehalten wird. In dem Raum 4o wird ein Teil des Toners von der Magnetwalze 16 angezogen und davon gehalten sowie dazu veranlasst, sich im Gegenuhrzeigersinn um die Oberfläche der Entwicklerwalze 14 zu bewegen.

Der Toner auf der umlaufenden Entwicklerwalze 14 wird zu einer gleichmässigen Schicht geformt, deren Dicke durch die Stellung des Streichmessers 18 bestimmt ist. Die Tonerschicht auf der Entwicklerwalze 14 berührt gerade die Oberfläche eines fotokonduktiven Zylinders 42 in einer Zonte 44, die nachfolgend als "Entwicklerzone¹¹ bezeichnet wird. Toner, der nicht an das elektrostatische Ladungs-

bild des fotokonduktiven Zylinders in der Entwicklerzone 44 übergeht, verbleibt auf der Entwicklerwalze 14/ ^ bis er an dem ersten Rakelmesser 22 ankommt. Dieses weist jeden sich im Gegenuhrzeigersinn bewegenden

Toner von der Entwicklerwalze 14 ab und bewirkt, ·ί

daß ein Teil davon unter dem Schwerkrafteinfluß i

abfällt. Daraufhin wird dieser Teil im Gegenuhr- ;

zeigersinn durch die Magnetstäbe 26 oder 28 erneut ΐ

hochgefördert und gelangt wieder in die Räume 38 und

4o. Der Rest an Toner, nämlich derjenige, der unter ζ

der Wirkung der umlaufenden Magnete verbleibt, «,

gleitet über das erste Rakelmesser 22, den Scheitel

des dreieckförmigen Balkens 5o und das zweite Rakel- '

messer 48 hinweg. !

Diese Bewegung des Toners nach oben aus dem trogförmigen j Sumpf 1oa des Gehäuses 1o wird aufgrund der Magnetanziehung des Tonerpulvers durch die Magnete 26, 28 des Pumpenrotors erzielt. Diese hat eine Bürstwirkung eines lose gehaltenen, magnetisch angezogenen Tonerklumpens zur Folge, die nach hinten und oben längs der Bodenfläche des Troges 1oa ausgeübt wird, wobei vor dem Klumpen Tonerpulver, das sich an dem geneigten rückwärtigen Bodenteil des Gehäuses 1o angelagert, hat, mitgeschleppt wird.

Das Tonerpulver ist von der unter Druck aufweichenden oder schmelzenden Art. Es würde daher zur Agglomeration neigen, wenn es einem zu hohen Druck während der geschilderten Bürstwirkung ausgesetzt wäre. Aus diesem Grund ist es besonders vorteilhaft, die magnetische Anziehung des aus Tonerpulver bestehenden Klumpens an den jeweiligen Flachmagnet-Aufreihungen 26, 28 der Magnetpumpe 24 auszunützen, weil diese nur eine be-

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grenzte Haltekraft entfaltet.

Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Anordnung, bei der ein zweites Streichmesser 46 sich von dem dreieckförmigen Balken 5o, der das erste und zweite Rakelmesser 22 bzw. 48 trägt, nach unten erstreckt und dadurch verhindert, daß von dem Rakelmesser 2 abgeschabter Toner geradewegs wieder zurück auf die Entwicklerwalze 14 gelangt, ohne dazwischen den Tonersumpf 1oa und die Magnetpumpe 24 durchlaufen zu haben. Dieses zweite Streichmesser 46 dient auch dazu, die radiale Grosse oder Höhe der Tonerklumpen zu begrenzen, die von den Magneten 26, 28 der Magnetpumpe oder "Magnetbürste" 24 mitgeführt werden. Das hat den Vorteil, daß dadurch eine ausreichende Kapazität der Magnetpumpe 24 für das Mitschleppen von Toner gewährleistet ist, der soeben durch das erste Rakelmesser 22 her angeliefert worden ist. Somit kann dieser mitgeschleppte Toner dann nach hinten und oben aufgrund der Drehung der Magnetpumpe 24 zurückgefördert werden, ohne daß das Risiko einer Kompression des von der Pumpe mitgeschleppten Toners besteht. Es versteht sich allerdings, daß bei öiner zu grossen Höhe der Toneransammlung auf den Magneten 26, 28 der Zusammenführungseffekt zwischen dem neu von dem ersten Rakelmesser 22 herangeführten Toner und dem bereits von den Pumpmagneten 26, 28 mitgeführten Toner die Tendenz zur Folge hat, daß Tonerpulver in den Spalt zwischen der Magnetpumpe 24 und dem Boden des Troges 1oa hineingeschleudert wird.

Da bei der Au£führungsform gemäß Fig. 1 ein Teil des Tonerflusses über den Scheitel des dreieckförmigen

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Balkens 5o hinweg zurück auf die Entwicklerwalze 14 gelangen kann, ohne von der Magnetpumpe 24 mitgenommen zu werden, wird die Neigung zu einer Zusammendrückung des Toners in dem Spalt zwischen dem Rotor der Magnetpumpe 24 und dem Boden des Troges 1oa weiterhin verringert. Trotzdem kann es jedoch erwünscht sein, eine Vorkehrung zur Begrenzung der Höhe der Tonerklumpen auf den Magneten 26, 28 zu treffen. Dies lässt sich durch irgendein geeignet positioniertes Begrenzungselement erreichen, beispielsweise durch einen Stab, der sich längs der Entwicklereinheit im wesentlichen zusammenfallend mit der Streichkante des Streichmessers 46 gemäß Fig. 3 erstreckt.

Die Entwicklereinheit gemäß den Fig. 1 bis 3 soll von dem fotokonduktiven Zylinder 4 2 durch eine zu diesem axiale Längsbewegung abgezogen werden ,können. Dies wird durch Führungen 52 erreicht, in denen eine flache Grundplatte 54 der Entwicklereinheit gleiten kann. Nicht gezeigte Einrichtungen können vorgesehen werden, welche die Entwicklereinheit nach vorne,d.h. in Fig. 1 oder 3 nach links, drücken, sobald sie in ihrer richtigen Axialstellung angekommen ist, um dadurch das Gehäuse 1o in die gewünschte Relativlage zu dem fotokonduktiven Zylinder 42 zu verbringen und außerdem die links liegende Vorderkante der Grundplatte 54 (Fig. 1) in Anlage an den Nutgrund der vorderen linken Tragführung 52 zu schieben.

Die magnetische Bürstenwalze, die durch die Entwicklerwalze 14 gebildet ist, und>!die innen liegende Magnetwalze 16 sollen sorgfältig bezüglich ihres Abstandes von der Oberfläche des

fotokonduktiven Zylinders 4 2 mittels Rollrädern (Fig. 2) an jedem Ende der Entwicklerwalze 14 eingestellt werden, um an die Oberfläche des fotokonduktiven Zylinders zu gelangen. Um diese Anlage zu bewirken, sind die Enden dieser "Burstenwalzenanordnung" 14, 16 unabhängig voneinander mit Bezug auf das zugeordneten Traggestell 56 aufgehängt. Die Traggestelle 56 sind ihrerseits um eine Achse 58 unter dem Einfluß eines Exzenters 6o verschwenkbar, der um seine Gelenkwelle 62 drehbar ist. Dadurch wird eine Verschwenkung der Tragrahmen 56 bewirkt, durch die die magnetische Burstenwalzenanordnung 14, 16 in Anlage bzw. außer Anlage mit dem fotokonduktiven Zylinder 42 gebracht wird. Die Tragrahmen 56 sind im Uhrzeigersinn um die Achse 58 durch eine nicht gezeigte Zugfeder beaufschlagt.

Es versteht sich, daß vor dem axialen Abziehen der Entwicklereinheit die magnetische Burstenwalzenanordnung 14, 16 außer Kontakt mit dem fotokonduktiven Zylinder 42 gebracht werden muß. Andernfalls bestünde die Gefahr eines Verkratzens der zerbrechlichen und wertvollen Selenfläche des Zylinders.

Der vordere Bodenteil des Troges 1oa des Gehäuses weist mit Absicht eine steil geneigte Wandung auf, um dadurch zu gewährleisten, daß oberhalb des von dem Pumpenrotor überstrichenen Bereiches auf dem Boden des Troges 1oa kein Toner sich ablagern kann. Folglich wird aller Toner, der von der Entwicklerwalze 14 herabfällt, entweder in den ersten, zur Entwicklerwalze 14 zurückkehrenden Teilstrom und den zweiten Teilstrom aufgeteilt, die beide - bei der Ausführung nach Fig. 1 - in den Einflußbereich der Magnetpumpe 24 gelangen, oder er wird - bei der

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Ausführung nach Fig. 3 - völlig in den zylindrischen Einflußbereich der Magnetpumpe 24 abgelenkt.

Es wird beabsichtigt, daß kein Toner irgendwo innerhalb der Entwicklereinheit zur Ruhe gelangt und sich absetzt, und folglich wird für eine sorgfältige Aufrührung und Verwirbelung des Toners gesorgt.

Es ist bekannt, daß unterschiedliche Arten von Einkomponenten-Tonern verschiedene Fließeigenschaften, d.h. verschiedene Schüttwinkel, haben. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemässe Entwicklereinheit Tonerpulver mit einem sehr breiten Bereich der Fließeigenschaften verarbeiten kann.

Wie bereits erwähnt, rotieren bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführung eines Magnetwalzen-Entwicklers die Entwicklerwalze 14 und die Magnetwalze 16 in der gleichen Drehrichtung, wobei die Magnetwalze 16 erheblich schneller als die Entwicklerwalze 14 umläuft. Dieser Aufbau ergibt eine gute Entwicklung, weil der Toner nur leicht auf der Entwicklerwalze gehalten ist und innerhalb der Schicht in einem "makromolekularen" Maßstab durcheinander bewegt wird. Dieses System ist für unter Druck fixierende Toner besonders- zweckmässig, da hierbei sich ein leichtes Aufrühren sich positiv auswirkt.

Das erfindungsgemässe Prinzip kann mit Vorteil auch in bekannten abgewandelten Ausführungen zur Anwendung kommen, in denen beispielsweise die Magnetwalze umläuft, jedoch die Entwicklerschale in Ruhe verbleibt, oder in denen die Magnetwalze gegensinnig

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zur Entwicklerschale rotiert oder auch in solchen, bei denen die Magnetwalze stationär ist und die Entwicklerwalze umläuft. Die jeweiligen Vorteile und Nachteile der unterschiedlichen Systeme und die eigenschaften der verschiedenen Toner sind in der einschlägigen Technik bekannt. Das Prinzip der Erfindung kann mit unterschiedlich grossen Vorteilen auf jede bekannte Bauart angewendet werden.

Die Magnetpumpe wirkt dahingehend, daß Toner von dem Schlitz 12 weggelenkt wird, mithin so, daß ein unerwünschter Tonerverlust aus dem Schlitz, der zu einer Verunreinigung des Kopiergerätes und der Kopien führen würde, vermieden wird. Darüber hinaus reicht der in dem Trog 1oa des Gehäuses zur Aufnahme der Magnetpumpe 24 dienende Raum reichlich aus, um allen Toner aus einem vollen Vorratsbehälter 34 aufzunehmen. Daraus folgt, daß kein Toner innerhalb des Gehäuses 1o in den Bereich des Schlitzes 12 allein unter Schwerkraftwirkung gelangen kann.

An die Entwicklerwalze 14 kann eine Vorspannung, sei es Gleich- oder Wechselstrom, oder Erdpotential angelegt werden.

Der Preiraum zwischen dem zylindrisch ausgebildeten Boden des Troges 1oa des Gehäuses 1o und die Strecke, die durch die radial außen liegenden Flächen der Magnete 26 und 28 des Rotors der Magnetpumpe 24 überstrichen wird, ist sorgfältig auf die Stärke der Magnete 26 und 28 abgestimmt. Indem ein gewisser ursprünglicher Verlust an Magnetkraft aufgrund einer Alterung der Magnete zugestanden wird, wird die

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erwünschte Konfiguration so gewählt, daß auf dem zylindrischen Bodenbereich des Troges 1oa liegender Toner gerade innerhalb des Magnetfeldes der vorbeilaufenden Magnete 26 oder 28 liegt, so daß er folglich von dem darüber laufenden Tonerklumpen, der lose von den Rotormagneten gehalten wird, gerade mitgenommen wird. Das gewährleistet die erwünschte Kehr- oder Bürstwirkung auf den auf dem Trogboden befindlichen Toner nach hinten und oben in Richtung des Raumes 38 und' von dort zum Raum 4o innerhalb des Gehäuses, so daß kein Toner auf den Innenflächen des zylindrischen Trogbodens in Ruhe verbleibt und zu gleicher Zeit ist dadurch sichergestellt, daß auf den Toner in dem Raum zwischen den vorbeilaufenden Magneten 26, 28 und dem Trogboden eine unerwünschte Zusammenpressung ausgeübt wird, in einem Ausmaß, das zu einer Druckschmelzung des Toners Anlaß gibt. Auf diese Weise kann eine unerwünschte bleibende Zusammenklumpung des Toners an der Trogwandung oder an den Magneten 26, 28 verhindert werden. Je stärker die Magnete 26, 28 sind, desto grosser kann auch der radiale Zwischenraum zwischen der Drehachse 35 der Magnetpumpe 24 und der radial innen liegenden Fläche des Trogbodens 1oa sein.

Die Ausbildung des Trogbodens als glatt verlaufende zylindrisch gewölbte Fläche begünstigt die Bürstwirkung auf den Toner ohne zugleich die Gefahr einer die Funktion beeinträchtigenden Agglomeration oder eines Schmelzens aufgrund eines Zusammenpackens des Toners heraufzubeschwören. Die Aufwirbelung des Toners in dem Raum 38 in Förderrichtung hinter der Magnetpumpe 24 ist breit verteilt, wird jedoch durch ein nachgiebiges "Rührwerk", nämlich durch den

Klumpen von r. magnetisch angezogenem Toner an den umlaufenden Magneten 26, 28, hervorgerufen. Folglich besteht keine Gefahr eines unerwünschten Zusammenpackens oder Zusammendrückens des Tonerpulvers.

Wie oben angedeutet, erfolgt das Aufrühren des Tonerpulvers in der Kammer 38 und seine Aufwirbelung weiterhin den den Raum 4o unmittelbar unterhalb des Streichmessers 18 in einer Form, daß der Toner an die Entwicklerwalze in einem gewissen Ausmaß pulsierend angelegt wird. Das verursacht ein sich parallel zu den Erzeugenden der Entwicklerwalze 14 Verlaufen der Rippigkeit. Die Ausbildung der Rippigkeit kann in einem gewissen Ausmaß durch eine entsprechende Einstellung des Streichmessers 18 gedämpft werden, obwohl eigentlich die Positionierung des Streichmessers 18 dazu dient, die mittlere Dicke der auf der Entwicklerwalze 14 befindlichen "Tonerbürste" zu steuern. Die Einstellung der Lage des Streichmessers 18 erfordert lediglich eine Lockerung der Schrauben 57 und dann eine Verstellung des Streichmessers 18, so daß zwischen der Streichkante des Messers und der Oberfläche der Entwicklerwalze 14 ein gleichförmiger Spalt von gewünschter Dicke entsteht, wobei darauf zu achten ist, daß die Schrauben 57 mit einer sehr losen Passung in einem überdimensionierten Loch im Träger 59 sitzen.

Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 ist für die Verwendung von normalem Papier bestimmt, wobei der Zylinder 42 aus einem elektrisch leitenden Material mit einer Oberflächenbeschichtung aus fotokonduktivem Selen besteht. Die Entwicklereinheit arbeitet jedoch in gleicher Weise bei Kopiergeräten für sogenanntes

sensibilisiertes Papier, bei dem das fotokonduktive Material eine Zinkoxidbeschichtung auf dem Papier ist, auf dem das elektrostatische Bild unmittelbar erzeugt und dann entwickelt und fixiert wird, ohne übertragen werden zu müssen.

Die Verwendung einer Magnetpumpe mit Magneten,die körperlich durch die Masse der Tonerpulver-Zusammensetzung in dem Gehäuse hindurchbewegt werden, liefert eine überraschend wirksame Vorkehrung dafür, das Tonerpulver gegen ein unerwünschtes oder unbeabsichtigtes Entweichen durch den Entwicklerschlitz des Gehäuses festzuhalten, ohne dabei aber eine Toner-Agglomeration bei Verwendung einer unter Druck fixierenden Tonerzusammensetzung zu verursachen. Die mit "Magnetbürsten" arbeitenden Steuereinrichtungen nach dem Stand der Technik haben zwar den Vorteil, daß sie im Vergleich zu der pulsierenden Wirkung aufgrund der Verwendung von einzeln angeordneten Magnetstäben 26 und 28 bei der Magnetpumpe nach der vorliegenden Anmeldung einen verhältnismässig gleichförmigen Zufluß an Toner zu der die Magnetbürste tragenden Entwicklerwalze ergeben. Sie können jedoch nur einen sehr begrenzten Tonerfluß verarbeiten und es sind zusätzliche mechanische Steuervorkehrungen notwendig, die das Risiko mit sich bringen, durch mechanisch aufgebrachten Druck eine Toner-Agglomeration und -Aushärtung zu verursachen. Im Gegensatz dazu laufen die Magnete der bei der Erfindung vorgesehenen Magnetpumpe kontinuierlich in einem zylindrischen Raum innerhalb der Tonermasse um und erzielen ihre "Pumpwirkung" außerhalb dieses zylindrischen Raumes durch die Rotation der mitgeschleppten magnetischen 7'Polster", die aus den umlaufenden Tonerklumpen, die

von den Magneten außerhalb des eigentlich überstrichenen Volumens angezogen werden, gebildet sind. Bei dieser Anordnung ist nicht zu erwarten, daß die Magnete in dem zylindrischen Raum auf die Tonerteilchen in dem überstrichenen Bereich "aufschlagen", und die Tatsache, daß die mitgeschleppten "Tonerpolster" nachgiebig sind, vermeidet ebenfalls einen übermässigen mechanischen Druck, der zu einer Agglomeration und Aushärtung des Tonerpulvers führen könnte. Die nachgiebigen "Tonerpolster" sind jedoch in der Lage, eine ausreichende Pumpwirkung zu erzielen, die - wenn sie auch pulsierend ist - ohne weiteres während des Anlegens des Toners an die Entwicklerwalze 14 geglättet werden kann.

Leerseite

Claims

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DIpl.-Phy«, CLAUS POHLAU

Dfpl.-Ing. FRANZ LOHRENTZ

DIpL-PhYs₁WOLfGANG SEGETH

FgRDINAND-MARIA-STR. δ 8130 STARNBERG

Gestetner Manufacturing Ltd.

Fawley Road, Tottenham/ London N17 9LT, England

2o 808/9 2o/h

Entwicklereinheit für Fotokopiergeräte

Ansprüche

Nach dem Magnetbürsten-Prinzip arbeitende Entwicklereinheit für Fotokopiergeräte, mit einer Entwicklerwalze als Träger der durch Toner gebildeten Magnetbürste, mit einem Gehäuse, in dem unter der Entwicklerwalze ein Tonersumpf ausgebildet ist und das eine durch eine öffnung definierte Entwicklungszone aufweist, in der die Magnetbürste aus dem Gehäuse heraus in* -Kontakt mit einer benachbart angeordneten fotokonduktiven Fläche treten kann, weiterhin mit einer in der Entwicklerwalze angeordneten Magnetwalze, wobei Entwicklerwalze und/oder Magnetwalze und ihre Längsachse antreibbar sind, um eine magnetische Bürstwirkung zu erzeugen, mit einem Rakelmesser zum Abnehmen

des Toners von der Entwicklerwalze, nach dem dieser die Entwicklungszone durchlaufen hat, und schließlich mit einem im Betrieb umlaufenden magnetischen Element in dem Gehäuse unterhalb der Entwicklerwalze, durch das von dem Rakelmesser abgenommener Toner mitgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbar angeordnete magnetische Element (26 bis 32) mindestens einen Magnet (26, 28) aufweist, der mit dem in dem Tonersumpf befindlichen Toner derart in Kontakt steht, daß sich an ihm durch magnetische Anziehung Tonerklumpen bilden, die eine Bürstwirkung entfalten und den von dem Rakelmesser (22) abgenommenen Toner aufwärts fördern und mit der der Entwicklerwalze (14) zugeführten Tonermenge vereinigen.
2. Entwicklereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse"(To) einen trogförmigen Boden (1oa) aufweist, und daß die Drehachse (35) des umlaufenden magnetischen Elements (26' bis 32) parallel zur Längsachse des trogförmigen Bodens (1oa) verläuft.
3. Entwicklereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der trogförmige Boden (1oa) des Gehäuses (1o) teilzylindrisch ist und daß die Drehachse (35) des umlaufenden magnetischen Elements (26 bis 32) mit der Achse des teilzylindrischen trogförmigen Bodens (1oa) zusammenfällt.
4. Entwicklereinheit nach Anspruch 2 oder 3/ dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerwalze an derjenigen Seite des Troges (1oa) angeordnet ist/ an der dessen Trogseitenwand steiler als die gegenüberliegende Trogseitenwand ist/ und daß längs der gegenüberliegenden flacheren Trogseitenwand eine Zuführöffnung für Toner in Form eines länglichen Schlitzes in einem zylindrischen Aufnahmeraum (35a, 35b) für einen Tonerbehälter (34) ausgebildet ist.
5. Entwicklereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Entwicklerwalze (14) ein zweites Rakelmesser (48) angelegt ist/ und daß eines der Rakelmesser (22, 48) entgegen der Drehrichtung der Magnetbürste und das andere Rakelmesser (48) in Drehrichtung der Magnetbürste angestellt ist, um gegenläufig umlaufende Tonerteilchen von der Entwicklerwalze (14) abzunehmen.
6. Entwicklereinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß parallel und in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Entwicklerwalze (14) in einer Position zwischen dem zweiten Rakelmesser (48) und der Entwicklerzone (44) ein Streichmesser (18) angeordnet ist.
7. Entwicklereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichmesser (18) bezüglich der Entwicklerwalze (14) einstellbar ist.
8. Entwicklereinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rakelmesser (22, 48) von einem Balken (5o) derart gehalten sind, daß zumindest ein Teil des von der Entwicklerwalze (14) durch das erste Rakelmesser (22) abgenommenen Toners über die Rückseite des Balkens (5o) übertreten und hinter dem zweiten Rakelmesser (48) auf die Oberfläche der Entwicklerwalze (14) zurückgelangen kann.
9. Entwicklereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende magnetische Element (26 bis 32) endseitige Stirnplatten (3o, 32) aufweist, die um die Achse (35) drehbar gelagert und durch den exzentrisch bezüglich der Drehachse (35) angeordneten Magnet (26, 28) miteinander verbunden sind.
10. Entwicklereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Magnet (26, 28) schraubenförmig zwischen den Stirnplatten (3o, 32) verläuft.
11. Entwicklereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Magnet (26, 28) geradlinig und parallel zur Drehachse (35) der Stirnplatten (3o, 32) verläuft.
12. Entwicklereinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der die Stirnplatten (3o, 32) verbindende Magnet (26, 28) durch mindestens ein sich zwischen den Stirnplatten (3o, 32) längs erstreckendes Tragelement und eine Anzahl von auf,diesem Tragelement angeordneten

- 5 magnetischen Polen gebildet ist.
13. Entwicklereinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende magnetische Element (26 bis 32) einen offenen Innenraum aufweist, der eine gedachte Zylinderfläche definiert, die von dem Magnet (26, 28) überstrichen wird.
14. Entwicklereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklerwalze (14) und das umlaufende magnetische Element (26 bis 32) zueinander entgegengesetzt rotieren, und daß die in der Entwicklerwalze (14) angeordnete Magnetwalze (16) mit gleicher Drehrichtung, jedoch erheblich höherer Drehgeschwindigkeit als die Entwicklerwalze (14) angetrieben ist.
15. Entwicklereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Magnetwalze (16), die Entwicklerwalze (14) und das umlaufende magnetische Element (26 bis 32) bewegte Teile der Entwicklereinheit sind.