Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer magnetischen Bürste und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Bei der Bilderzeugung nach elektrographischen beziehungsweise elektrophotographischen Verfahren wird ein latentes, elektrostatisches Ladungsbild erzeugt, welches anschliessend entwickelt wird. Ein bekanntes Entwicklungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch aufladbaren Tonerpartikel lose über den das latente Ladungsbild aufweisenden Träger geschüttet werden. Dabei bleiben die eine zur Polarität des Ladungsbildes entgegengesetzte Polarität aufweisenden Tonerpartikel an den entgegengesetzt geladenen Stellen des Ladungsbildes haften, wodurch das latente Bild sichtbar wird. Dabei kann auch das entwickelte Bild auf einen weiteren Träger übertragen werden, wie dies im sogenannten Toner-Transferverfahren der Fall ist.
Üblicherweise folgt noch eine Fixierung des entwickelten Bildes, beispielsweise durch Hitzeeinwirkung.
Nach einem anderen Verfahren werden die Tonerpartikel nicht lose über den Träger des latenten Bildes geschüttet, sondern durch Mischung des Tonerpulvers mit magnetisierbaren Partikeln wird ein Mehrkomponenten-Entwicklungspulver wie beispielsweise Typ V 2044 der Firma Coates Brothers Inks Ltd., in Orpington England, gebildet und dieses wird durch ein Magnetsystem gegen eine aus nichtmagnetischem Werkstoff gefertigte Fläche angezogen. Diese Fläche überzieht sich dabei im Bereich des sie durchsetzenden magnetischen Feldes mit einem Belag aus dem Entwicklungspulver. Durch geeignete Anordnung von Magneten beziehungsweise durch den hierdurch erzeugten besonderen Verlauf der magnetischen Kraftlinien kann zumindest an bestimmten Stellen der genannten Fläche ein bürstenartiger Charakter des genannten Belages erzielt werden.
Eine solche, als magnetische Bürste bekannte Vorrichtung, eignet sich im Prinzip hervorragend für die trockene Entwicklung latenter elektrostatischer Ladungsbilder.
Dabei wird der ein Ladungsbild tragende Träger beispielsweise von einer rotierenden magnetischen Bürste überstrichen.
Im praktischen Einsatz magnetischer Bürsten ergeben sich jedoch mannigfache Schwierigkeiten, insbesondere auch betrieblicher Art. Das hat zur Folge, dass die magnetischen Bürsten, obwohl ihr Prinzip schon etwa 10 Jahre bekannt ist, noch kaum im grösserem Umfang verwendet werden. Nachteilig bei bekannten magnetischen Bürsten ist beispielsweise die Schwierigkeit ihrer Steuerung, das heisst die nur temporäre Erzeugung einer magnetischen Bürste, wie dies in für intermitierenden Betrieb vorgesehenen elektrostatischen Reproduktionsgeräten erwünscht ist.
Bisher wurde diese Aufgabe durch mechanisch wirkende Mittel, beispielsweise durch gegen die den Belag tragende
Fläche gedruckte Abstreifer, gelöst. Dieses Vorgehen führt jedoch zu unerwünschten Verdichtungen beziehungsweise zur
Klumpenbildung des Entwicklungspulvers. Dadurch wird dieses rasch unbrauchbar, da sich keine einwandfreie, gleichmässige Entwicklung latenter Bilder damit erzielen lässt.
Bekannte Magnetbürsten weisen auch eine mechanisch betätigte Fördereinrichtung auf, wie beispielsweise ein Schöpf rad, um der genannten Fläche, insbesondere einer Zylinder fläche, laufend Entwicklungspulver aus einem Vorratsbehälter zuzuführen. Der Antrieb dieser Fördereinrichtung erfordert einen unerwünschten Kraftbedarf. Da die hierbei der Förder einrichtung zugeführte Energie zum grössten Teil im entwick lungspulver durch Reibung umgesetzt wird, wird das Entwick lungspulver stark strapaziert und weist daher erfahrungsgemäss nur eine begrenzte Gebrauchs- beziehungsweise Lebensdauer auf. Magnetische Bürsten mit solchen mechanischen Förderein richtungen weisen meist auch einen relativ komplizierten
Aufbau auf und sie verursachen zudem lästige Geräusche.
Bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, wie sie im Interesse der Steigerung der Leistungsfähigkeit eines damit ausgerüsteten Reproduktionsgeräts erwünscht ist, ergibt sich ausserdem meist eine unbefriedigende. weil ungenügende beziehungsweise ungleichmässige Förderwirkung. Auch hierdurch wird die einwandfreie Entwicklung elektrostatischer Ladungsbilder beeinträchtigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer magnetischen Bürste anzugeben, welches die genannten Nachteile nicht aufweist und eine Vorrichtung zu schaffen. welche bei einfachem Aufbau eine einwandfreie Steuerung des Aufbaues beziehungsweise des Abbaues des bürstenartigen Belages einer magnetischen Bürste bei grösstmöglicher Schonung des Entwicklungspulvers gestattet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder dienenden magnetischen Bürste, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Steuerung des Aufbaues oder des Abbaues des ein magnetisierbare Partikel enthaltenden Entwicklungspulver aufweisenden Bürstenbelages ein auf die magnetisierbaren Partikel wirkendes Magnetfeld in seiner Orientierung und/oder Stärke verändert wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens. welche dadurch gekennzeichnet ist, dass einem Träger für die Aufnahme des Bürstenbelages aus magnetisierbare Partikel enthaltendem Entwicklungspulver Mittel zur Erzeugung eines in seiner Orientierung und/oder Stärke veränderbaren Magnetfeldes zugeordnet sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert. Dabei zeigt:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer magnetischen Bürste;
Figur 2 einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel.
Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet. In allen Figuren sind die sich entsprechenden Teile übereinstimmend bezeichnet.
Die Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine magnetische Bürste 1 eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der Erfindung. Der magnetischen Bürste 1 werden die von ihr zu entwickelnden latenten Ladungsbilder bei der Öffnung 2 im Gehäuse 3 der magnetischen Bürste 1 zugeführt. Neben der Öffnung 2 ist eine Umlenkwalze 4 angeordnet, welche um eine nicht gezeichnete Achse 5 drehbar gelagert ist. Über diese Umlenkwalze 4 läuft ein endloses Band 6 in Richtung des Pfeiles 7 an der magnetischen Bürste 1 vorbei. Auf der äusseren Oberfläche des Bandes 6 befinden sich die zu entwickelnden Ladungsbilder und sie werden der magnetischen Bürste 1 bei deren Öffnung 2 zur Entwicklung zugeführt.
Die magnetische Bürste 1 weist einen aus nicht-magnetischem Material bestehenden Träger 8 für den gewünschten bürstenartigen Belag auf. Vorzugsweise hat der Träger 8 zylindrische Form beispielsweise kann ein Stück Messingrohr dafür benützt werden. Der Träger 8 ist im vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel um eine Achse 9 drehbar gelagert, und er kann über eine mit dem Träger starr verbundene Antriebsscheibe 10 in Rotation um die Achse 9 versetzt werden. Die Antriebsscheibe 10 wird über einen Riemen 11 von einem nur andeutungsweise gezeichneten Motor 12 angetrieben. Der Träger 8, beziehungsweise dessen Achse 9, ist im Gehäuse 3 der magnetischen Bürste 1 drehbar gelagert. Der vorzugsweise anzuwendende Drehsinn des Trägers 8 ist durch einen Pfeil 13 markiert. Der Träger 8 wird im Bereich des vorbeilaufenden Bandes 6 vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung zu diesem bewegt.
Im Innern des Trägers 8 ist ein Magnetsystem 14 angeord net. Das Magnetsystem 14 besteht aus mehreren innerhalb eines Winkelbereiches a angeordneten Gruppen 15, 16, 17, 18 und 19 von permanenten Magneten. Diese Gruppen 15 bis 19 sind starr zu einander an einem in Figur 1 nicht gezeichneten Magnetträger 20 befestigt. In der in Figur 1 gezeichneten Lage des Magnetsystems 14 steht die erste Gruppe 15 schräg nach rechts unten, die Gruppe 16 steht ganz unten, die Gruppe 17 steht links unten und die Gruppe 19 steht wenigstens annähernd der Umlenkrolle 4 gegenüber. Die Mittellinie m der Gruppe 19 verläuft somit wenigstens annähernd in der durch die Achse 5 der Umlenkrolle 4 und die Achse 9 des Trägers 8 bestimmten Ebene, welche in Figur 1 durch eine strichpunktierte Linie m angedeutet ist. Die Magnetgruppe 19 wird im weiteren als Hauptgruppe bezeichnet.
Die weitere Gruppe 18, welche zwischen der Gruppe 17 und der Hauptgruppe 19 angeordnet ist, und zwar vorzugsweise näher bei der Hauptgruppe 19, weist vorzugsweise eine geringere Stärke auf, und sie dient zur Beeinflussung des Verlaufes des Magnetfeldes in der Nähe der Hauptgruppe 19. Sie stellt somit eine Korrekturgruppe dar.
Die Magnetgruppen 15 bis 19 werden vorzugsweise aus einzelnen handelsüblichen Magnetblöcken zusammengestellt.
Diese Gruppen erstrecken sich parallel zur Richtung der Achse 9 über die ganze axiale Länge des Trägers 8. Zur Erreichung eines möglichst homogenen Feldverlaufes in axialer Richtung des Trägers 8 erweist es sich dabei als vorteilhaft, die aufeinander liegenden Einzelmagnete innerhalb jeder Gruppe parallel zur Richtung der Achse 9 gegeneinander in der Art einer Backsteinmauer zu versetzen.
Die Magnetpole der Gruppen 15... 18 sind abwechselnd orientiert wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Dagegen ist die Polorientierung der Korrekturgruppe 18 und der Hauptgruppe
19 gleich. Beispielsweise liegt bei den Gruppen 18 und 19 der Nordpol je auf der Seite des Trägers 8, während der zugehörige Südpol gegen die Achse 9 gerichtet ist.
Es ist nun zu beachten, dass das Magnetsystem 14 als Ganzes um die Achse 9 schwenkbar gelagert ist. Die in Figur 1 durch ausgezogene Linien dargestellte Lage zeigt die Lage A.
Das Magnetsystem 14 ist nun beispielsweise durch einen in Figur 1 nicht gezeichneten Hebelmechanismus, welcher am Magnetträger 20 angreift um einen Winkel von 90"in Uhrzeigersinn in die gestrichelt angedeutete Lage B schwenkbar. (Der zeichnerischen Übersicht wegen ist nur die Lage der Gruppen 15 und 19 gestrichelt in der Lage B angedeutet).
Im Gehäuse 3 ist unterhalb und etwas seitlich des Trägers 8 ein Verschalungsblech 21 vorgesehen, um allfällig loses Entwicklungspulver aufzufangen. Das für die Bildung des genannten Belages vorgesehene Entwicklungspulver befindet sich als Vorrat in der Ausgangslage, das heisst bei Beginn der Rotation des Trägers 8 hauptsächlich im Raum 22, das heisst oberhalb eines Führungsbleches 23, neben einem Abstreifer 24 und oberhalb einer Dosierleiste 25.
Durch das Magnetfeld der Gruppe 15 wird zufolge der magnetisierbaren Partikel im Entwicklungspulver dieses gegen den Träger 8 angezogen und, wenn der Träger 8 rotiert, von letzterem mitgenommen. Es bildet sich dabei ein mehrere Millimeter dicker Belag 27 auf dem Träger 8. Die Menge des für die Bildung des Belages abgegebenen Entwicklungspulvers wird mittels der vorzugsweise mit einer einstellbaren Schwenkvorrichtung 25A versehenen Dosierleiste 25 auf das gewünschte Mass begrenzt.
Zufolge der abwechselnden Polarität der Gruppen 15... 18 haftet der Belag 27 weiter am Träger 8, und er wird durch seine Rotation dadurch über den Bereich der Hauptgruppe 19 hinweg mitgenommen. Unterwegs wird die Dicke des Belages
27 durch eine Begrenzerleiste 26 auf das gewünschte Mass begrenzt. Zufolge der gewählten räumlichen Anordnung der Hauptgruppe 19 mit einem relativ breiten Polschuh 19A, vorzugsweise aus permanent magnetischem Material, und zufolge der gewählten Polarität dieser Hauptgruppe 19 und der vorangehenden Korrekturgruppe 18 richtet sich im Bereich 28 der Hauptgruppe 19 der Belag 27 bürstenartig auf, wobei die Höhe der Borsten sehr gleichmässig ist. Diese Gleichmässigkeit.
ist einerseits eine Folge der genauen Dosierung mittels der Dosierleiste 25, welche eine gleichmässige Beschickung des Trägers 8 gewährleistet und andererseits der Begrenzerleiste 26.
Die Höhe der Borsten des bürstenartigen Belages im Bereich 28 und der Abstand des Trägers 6 für das latente Ladungsbild vom Träger 8 sind nun so gewählt, dass die Oberfläche des Trägers 6 gleichmässig und dicht bestrichen wird, wodurch sich eine gleichmässige Entwicklung des bestrichenen latenten Ladungsbildes ergibt.
Nach der Hauptgruppe 19 wird der Belag durch die Rotation des Trägers 8 und zufolge inneren Reibung beziehungsweise Haftung noch weiter gefördert, bis er schliesslich vom Abstreifer 24 wieder dem Raum 22 zugeführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Lebensdauer, beziehungsweise die Dauer der einwandfreien Verwendbarkeit eines bestimmten Quantums Entwicklungspulvers in einem elektrostatischen Reproduktionsgerät, welches die beschriebene Vorrichtung benützt, beträchtlich verlängert werden kann gegenüber magnetischen Bürsten mit separater Fördereinrichtung. Die Dauer der Verwendbarkeit kann ausserdem nochmals gesteigert werden, wenn der bürstenartige Belag nicht länger als für die Entwicklung eines zugeführten latenten Ladungsbildes erforderlich erzeugt wird, das heisst, wenn das Entwicklungspulver nicht nunnötig in Bewegung gehalten wird.
Bei bekannten Reproduktionsgeräten, beziehungsweise magnetischen Bürsten mit zugeordneter Fördereinrichtung für das Entwicklungspulver wird dieses jedoch dauernd in Bewegung gehalten und es wird zusätzlich durch auftretenden Stauwirkung an Abstreifern beansprucht. Solche Abstreifer werden nämlich in den bekannten Vorrichtungen vorgesehen, um das Entwicklungspulver, beziehungsweise den durch dieses gebildeten Belag auf dem Träger 8 immer dann abzustreifen, wenn momentan kein latentes Bild an der Öffnung 2 vorbeiläuft.
Diese Beanspruchung des Entwicklungspulvers entfällt bei der Vorrichtung nach der Erfindung, weil zum Abbau des Belages auf dem Träger 8 durch Steuerung des Magnetfeldes, das heisst gemäss diesem ersten Ausführungsbeispiel durch Schwenkung des Magnetsystems 14 um den Winkel ss von beispielsweise etwa 90"die Gruppe 15 ausserhalb des Entwicklungsvorrates im Raum 22 zu liegen kommt, wodurch der Nachschub von Entwicklungspulver auf dem Träger 8 unterbleibt, so dass sich in der Folge kein Belag mehr bildet.
Da die Bildung des Belages nicht von der Förderleistung einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einem Schöpfrad, abhängig ist, ergibt sich auch bei sehr rascher Rotation, beispielsweise 200 Umdrehungen pro Minute, ein äusserst gleichmässiger Belag, das heisst eine magnetische Bürste gleichbleibender Qualität.
Die gleichmässige Beschaffenheit des bürstenartigen Belages gewährleistet auch bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit eine exakte gleichmässige Bestreichung der latenten Bilder, wie sie beispielsweise auf einem auf dem Band 6 aufgebrachten Fotoleiter der magnetischen Bürste zugeführt werden.
Die stets gleichbleibende Beschaffenheit des bürstenartigen Belages ist besonders wichtig zur Vermeidung des sogenannten Hintergrund-Schleiers, das heisst der Toner-Ablagerung an weisszubleibenden Stellen des Trägers 6.
Obwohl die anhand der Figur 1 beschriebene magnetische Bürste bereits sehr gute Ergebnisse zeitigt, konnte durch weitere Ausgestaltung der Vorrichtung eine nochmalige Steigerung der Entwicklungsqualität erzielt werden.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit einer magnetischen Bürste gemäss der Erfindung. Die Vorrichtung als Ganzes ist mit 1' bezeichnet, und sie weist eine Öffnung 2 in ihrem Gehäuse 3 auf. In die Öffnung 2 ragt die Umlenkrolle 4, welche um die Achse 5 drehbar ist. Über die Umlenkrolle 6 läuft der Träger 6 mit dem latenten elektrostatischen Bild in analoger Weise wie in Figur 1 dargestellt. Die Vorrichtung nach Figur 2 ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der Belag 27 aus Entwicklungspulver nicht nur einen Teil des Trägers 8' überdeckt, sondern dass er sich nach Durchlaufen eines Bereiches 28'in der Nähe der Hauptgruppe 19 vom Träger 8' ablöst und auf einen weiteren Träger 8" mit einem Magnetsystem 14" übertritt. Der Übertritt des Belages 27 vom Träger 8' auf den Träger 8" erfolgt in einem Bereich 29'.
Der Belag 27 haftet in diesem Bereich zufolge innerer Reibung und unter der Wirkung benachbarter Magnetfelder fliesartig zusammen und wölbt sich um eine virtuelle Achse 29, welche parallel zu den Achsen 9' beziehungsweise 9" der Träger 8' beziehungsweise 8" verläuft, angenähert halbkreisförmig herum. Sowohl der Träger 8' als auch 8" ist in analoger Weise wie in Figur 1 beim Träger 8 dargestellt, temporär in Rotation versetzt, und zwar in Richtung der Pfeile 13 beziehungsweise 13'.
Der Magnetsystem 14" besteht aus den Gruppen 30,31, 32 und 33 und die Anordnung der genannten Gruppen ist so gewählt, dass sich in einem Bereich 28" ausserhalb der Hauptgruppe 31 wieder ein bürstenartiger Charakter des Belages 27 ergibt.
Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, erfolgt demnach eine Bestreichung des Trägers 6 sowohl im Bereich 28' als auch im Bereich 28". Durch diese zweimalige Bestreichung des Trägers 6 ergibt sich eine nochmalige Verbesserung der Entwicklungsqualität für die zugeführten latenten Ladungsbilder auf dem Träger 6. Nach dem Bereich 28" wird der Belag durch die Gruppen 32 und 33 gegen den Träger 8" angezogen und er gelangt schliesslich in den Bereich des Abstreifers 24', in welchem Bereich das Magnetfeld des Magnetsystems 14" vernachlässigbar ist. Somit wird das Entwicklungspulver wieder dem Raum 22 zugeführt und steht für weiteren Gebrauch wieder zur Verfügung.
Es ist zu beachten, dass die Dosiervorrichtung 15 durch eine in Figur 1 und 2 nur andeutungsweise gezeichnete Schwenkvorrichtung 25A von aussen derart geschwenkt und fixiert werden kann, dass sich der Abstand zwischen den Träger 8 beziehungsweise 8' und der benachbarten Kante der Dosierleiste 25 verändern lässt.
Während in den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen für die Erzeugung der benötigten Magnetfelder permanente Magnete vorgesehen sind, und für die Steuerung des Aufbaues beziehungsweise Abbaues des Belages eine Änderung der Lage beziehungsweise der Orientierung der genannten Magnetfelder gewählt ist, wäre es natürlich auch möglich, anstelle mindestens eines Teiles der Permanent-Magnete Elektro-Magnete vorzusehen. Dies hätte zwar den Nachteil eines zusätzlichen Energieverbrauches und einer entsprechenden Erwärmung, würde aber andererseits die Möglichkeit bieten, die Steuerung des Aufbaues beziehungsweise Abbaues des Belages durch temporäre Ein- beziehungsweise Ausschaltung des Erregerstrom mindestens der Elektro-Magnete im Bereich der Dosierleiste 25, das heisst der Übernahme des Entwicklungspulvers, zu bewirken.