DE1497126A1

DE1497126A1 - Tonerkopf und System zum Aufbringen eines Toners auf einem Aufzeichnungstraeger zum Entwickeln einer unsichtbaren elektrostatischen Aufzeichnung

Info

Publication number: DE1497126A1
Application number: DE1965C0037294
Authority: DE
Inventors: Lewis Arthur M; Hartley Maurice S
Original assignee: Clevite Corp
Current assignee: Clevite Corp
Priority date: 1964-11-04
Filing date: 1965-11-03
Publication date: 1969-04-17
Also published as: FR1457014A; DE1497126B2; DE1497126C3; GB1099813A

Description

Olevite Corporation, Olevel-nd/Ohio, "JSA

Tonerkopf und System zuci Aufbringen eines Toners euf einem Aüfaeichnungstr^ger zu,.i x/nt wickeln einer unsichtbGren elektrostatischen Aufzeichnung,

Die Erfindung "betrifft ein uerii.t und System zum Aufbringen eines flüssigen oder gasförmigen Toners ;-aif einen jaifzbichnungs tril'g.^r affin Lntwickeln einer unaichfb^ran elektrost-ctischen Aufzeichnung. Die ^rfindun^ v/ird z^'-v fm Beispiel eines flüssigen Toners beschrieben, Die ist aber ^!uch auf gasförmige Toner -vii

■flüssige Toner fär elektrostatische i-ufzoichnunj-.-n sind svfsν bekannt, sind fb&r im ..-ill^eaeinen dicht voll befriedigend im Vergleich zu Trocke;:j.pulYerent .-/icklern, &;■■■ tamer ein Überschuiä des fläösi^Gii Toners eaf dem Auf3&ichnun_ü-strl^er verbleibt und es l?ii£e dauert, bis der "Aufaeichnun^stri'.^er getrocknet ist.

wenn es jedoch gelingt, die Trockenzeit von flüssigen Tonern zu verringern, dann sind diese den Trockenpulver at v/i cklern in vieler Hinsicht überlegen.

ang versuchte mim, die Trockenzeit der flüssigen Toner dadurch zu verkürzen, daß man die überschüssige Flüssigkeit mit v/slz-.n von dem Aufzeichnungsträger aufsaugte oder eine geneu dosierte, geringfügige Menge des flüssigen Toners

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Guf den Aufzeichnungsträger sprühte nnd den Aufzeichnungsträger in "beiden ]?&.lleri snschliessend in Heißluft völlig trocknete. Obwohl diese "Verfahren bereits beim Kopieren einzelner Aufzeichnungsbögen oder -blätter eine gewisse wirtschaftliche ' Bedeutung erlangt h^ben," ist keines dieser Verfahren schnell genug, um es in Direktschreibern anwenden zu können.

Bei Direktschreibern sollte die Relativgeschwindigkeit von Aufzeichnungsträger und Schreibfeder zwischen sehr hohen und sehr niedrigen Geschwindigkeiten eingestellt werden können, so daß die zunächst unsichtbare Aufzeichnung entsprechend schnell entwickelt werden muß, d.-rait sie praktisch sofort sichtbar wird.·

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit derin, ein G-erj-'t" au schaffen, mit dem ein flüssiger oder gasförmiger Toner auf einem Aufzeichnungsträger aufgebracht werden kann, der eine unsichtbare elektrostatische Aufzeichnung trägt, bei dem verhältnismäßig grosse Mangen von Tonerflüssigkeit dem Aufzeichnungsträger zugeführt werden und bei dem jedö überschüssige Tonerflüssigkeit sofort entfernt wird, nachdem die Aufzeichnung entwickelt ist, um ein schnelles Trocknen des Aufzeichnungsträgers zu erleichtern.

Das Mtwickein und Trocknen soll sehr schnell erfolgen und zwar noch während sich der Aufzeichnungsträger bewegt. Ein Toner- oder Entwicklerkopf soll den flüssigen Toner auf einem sich schnell bewegenden elektrostatischen Aufzeichnungsträger aufbringen und überschüssige Tonerflüssigkeit v/i ed er entfernen.

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Der breite Ausdruck "elektrostatische Aufzeichnung" soll Xerogrcfie, Elektrografie und -~iidere Aufzeichnungsverfahren umfassen. Die Erfindung befaßt sich mit denjenigen elektrostatischen Geraten, "bei denen eine latente oder unsichtbare Aufzeichnung ε-uf einem Aufzeichnungsträger gespeichart und dann durch Aufbringen eines Toners sichtb-r gemacht wird.

Ein Beispiel eines xerografischen Gerütes ist in der 1942 erteilten US-iPatentshrift 2 297 691 beschrieben. D°s Entwiekeln eines ruhenden Aufzeichnungsträgers mit einem flüssigen (Doner ist in der 19^4 erteilten US-P?tentse-hrift 3 12 9 beschrieben.

Die Erfindung schafft dafür ein Zuführsystem und einen Entwicklerkopf, mit dem ein flüssiger oder gasförmiger Toner einem Aufzeichnungsträger zugeführt werden k-^nn, 9uf dem eine unsichtbare elektrostatische "ufzeichnung gespeichert ist.

Gemäß der Erfindung ist dieses Gerät und 3ystem dadurch gekennzeichnet, daß es an Gehäuse mit einer Öffnung enthalt, die von dem Aufzeichnungsträger geschlossen wird, so daß eine Entwicklungskammer entsteht, dpß Mittel vorgesehen sind, die den Toner in die Entwicklungskammer leiten, und daß Mittel vorgesehen sind,die den Toner eus der Entvicklungsk^ramer entfernen.

Das heißt, ein G-ehäuse bildet zusammen mit dem Aufzeichnungsträger eine Entwicklungskammer-, durch die ein flüssiger oder gasförmiger Toner geleitet wird, so daß er mit der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers in Berührung kommt. Ein oder mehrere

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Säuberungsdüsen sind in der Nähe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers angeordnet, und zwar vorzugsweise in der Eahe der Entwicklungskammer, um jede überschüssige lonerflüssigkeit von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers zu entfernen.

Me Erfindung wird nun auch anhand der beiliegenden Abbildungen ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgebe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.

In Pig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Direktsehreiber gezeigt. Pig. 2 ist eine Ansicht des Entwicklerkopfes.

Fig. 3 ist eine Ansicht des Sntwicklerkopfes bei e tfernter Prontplatte, um das Innere zu zeigen.

Pig- 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4^4 von Pig. 2. Pig. 5 ist ein Schnitt entlang der Linie 5-5 von Pig. 2-r

Pig. 6 ist eine Ansicht einer anderen Aus führ ungs form eines Entwicklerkopfes bei entfernter Prontplatte.

Pig. 7 ist eine Seitenansicht der in Pig. 6 gezeigten Vorrichtung und

Pig. 8 ist ein Schnitt entlang der Linie 8-8 von Pig. 7.

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Der in Pig. 1 gezeigte Direktschreiber ist auf einer Bodenplatte Io befestigt. Die Abdeckung des Schreibers ist abgenommen, • Der Schreiber enthält eine elektromagnetische Vorrichtung 12, die eine Sehreibfeder 13 entsprechend einem von einer QuäJLe •14 über Anschlüsse 15, 16 in an sich bekannter Weise zugeführten elektrischen Signal suslenkt. Die Schreibfeder 13 zeichnet elektrostatisch ein unsichtbares Bild auf einen sich bewegenden streifenförmigen Aufzeichnungsträger 17, dessen Vorschub auf verschiedene Geschwindigkeiten umgeschaltet werden kann.

Die Schreibfeder 13 ist mit einer Quelle 2o verbunden, die die Aufzeichnungsspannung liefert. Die quelle 2o kann beispielsweise negative oder positive Gleichspannungen von 5oo bis Too V liefern,

Nachdem der zeitliche Verlauf des Signales unsichtbar auf dem sich bewegenden Aufzeichnungsträger 17 aufgezeichnet ist, läuft der Streifen unter einem Entwicklerkopf 21 entlang, wo ein flüssiger Toner auf der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers aufgebracht wird, um die unsichtbare Aufzeichnung sichtbar zu machen. Die hierfür verwendbaren Tonerflüssigkeiten sind an sich bekannt.

Der Sntwicklerkopf 21 liegt vorzugsweise in einem abgeschlossenen Flüssigkeitszirkuliersystem, des einen Behälter 25 mit dem Toner 26 enthält. Ein Auslaßrohr 23 des Behälters ist mit dem. Einlaß 27 des Entwicklerkopfes 21 verbunden» und der Auslaß 28 des Entwicklerkopfes 21 ist durch einen Schlauch an den Einlaß einer Pumpe 3o angeschlossen, die von einem Motor 31 angetrieben wird* Der Auslaß der Pumpe ist durch

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einen Schlauch. 32 mit dem Behälter 25 verbunden, um den fönerÜberschuß und von dem Kopf 21 angesaugte Luft wieder in äen Behälter zurückzuleiten, In dem Behälter 25 ist eine Öffnung 24 vorgesehen, durch die überschüssige luft ausströmen kann, die zusammen mit dem überschüssigen ioner in den Behälter gepumpt worden sein kann.

Es ist wichtig, daß die Pumpe 3o an den Auslaß 28 des Entwicklerkopfes 21 engeschlossen ist, weil dadurch ein partieller Unterdrück in dem Elton, cklerkopf 21 erzeugt wird. Der Aufzeichnungsträger 17 lauft unmittelbar unter dem Entwicklerkopf 21 entlang und dichtet dadurch - was am besten in !ig» 4 zu sehen ist - einige Öffnungen oder Schlitze 33 und eine Entwicklungskammer 34 auf der Unterseite 35 des Entwicklerkopfes 21 ab. Während die Pumpe 3o den Toner. 26 durch den Entwicklerkopf 21 saugt, erzeugt sie gleichzeitig einen partiellen Unterdruck, der den Aufzeichnungsträger 17 an die Unterseite 35 des Entwicklerkopfes saugt. Dadurch werden die darin befindlichen Öffnungen 33 und 34 praktisch abgedichtet und gleichzeitig wird verhindert, daß der Toner aus dem Entwioklerkopf abfliesst,

In den üguren 2-8 ist der Entwicklerkopf im einzelnen dargestellt. In den Figuren 2 und 3 ist er umgekehrt dargestellt als er in dem in ]?ig* 1 gezeigten Gerät angeordnet ist, und in !ig» 3 ist eine Platte entfernt worden, um das Innere zu zeigen. Ein Torteil dieses erfindungsgemäßen Systems und Kopfes ist, daß es oder er in jder beliebigen Stellung arbeitet, -

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Der Entwieklerkopf 21 hat ein Gehäuse 4o, das hohl und auf der einen Seite 35 mit einer Öffnung 41 versehen ist. In dem Gehäuse 4o "befindet sich eine kleine Kammer 5o, die durch Wände" 44, 45 gebildet wird, die unter einem "bestimmten Abstand zu den Seitenwänden 46, 47 engeordnet sind. Wie in 3?ig. 4 zu sehen ist, reichen die Wände 44, 45 nicht soweit nach unten, wie die Seitenwinde 46, 47· Eine mit einer Öffnung 53 versehene Irontplatte 5o ist durch Schrauben

51 in der Öffnung 41 befestigt, so daß sie die Kammer 52 absehließt und mit der Entwicklungskammer 34 verbindet. Zwei weitere kleine Öffnungen 54 befinden sich in dem der Öffnung 53 gegenüberliegenden Ende der Prontplatte 5o. Das Einlaßrohr 27 steht mit der Kammer 52 in Yerbindung, so daß der Toner durch die Kammer 52 fliesst. Durch die Öffnung 53 in der Platte 5o kann der loner aus der Kammer

52 in die Entwicklungskammer 34 zwischen dem Aufzeichnungsträger 17 und der Irontplatte 5o fliessfrn. Anschliessend fließt der Toner durch die beiden kleinen Öffnungen 54 in einen Durchgang 6o zurück und von dort durch das Ausleßrohr 28 zur Pumpe 3o. Somit berührt immer nur eine sehr kleine Menge des Toners die Oberfläche des _ufZeichnungsträgers, so dfeß, wenn die Papierzufuhr aufhört, praktisch keine Tonerflüss,igkeit vergossen wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel in dem Behälter unter dem Entwicklerkopf liegt. Dadurch wird eine ssughebe^srtige Wirkung vermieden, die andernfalls auftreten würde. Aufgrund der Querschnittsfläche der Entwicklungskammer 34 und durch das Hindurchströmen des Toners steht die Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 17 unter dem Entwicklerkopf 21 in enger Berührung mit einer ausreichenden Menge eines ständig ersetzten Toners.

Die 3?rontpl8tte 5o ist vorzugsweise aus Metall hergestellt, und die Entwicklerkammer 34 ist sehr fisch, so daß ihre Seite

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nahe en der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 17 liegt, währe.nd die unsichtbare Aufzeichnung entwickelt wird. Biese unter geringem Abstand angeordnete, leitende Hache 36 wirkt als Entwicklerelektrode zur Beschleunigung der Entwicklung. Die !Frontplatte ' 5o schließt die Öffnung 41 in der Seite 35 des Entwicklerkopfes 21 zwar fast, aber nicht völlig und bildet dabei mit den Seitenwänden des Gehäuses eine oder mehrere langgestreckte, schmale Schlitzöffnungen oder Düsen 33. Vorzugsweise ist zu beiden Seiten der Entwicklerkammer ein langgestreckter, schmaler Schlitz 33 angeordnet und zwar dort, wo der Toner auf den Aufzeichnungsträger gebracht wird, obv/ohl der Entwicklerkopf such nur mit einem Schlitz 33 zufriedenstellend arbeitet, wenn dieser an der Seite des Kopfes angebracht ist, gegsn die sich der Aufzeichnungsträger bewegt, d.h. auf der rechten Seite in lig. 4. Me Schlitze 33 münden in die Kammer 6o, und die Kammer 6o ist mit den Auslaßrohren 28 verbunden, so daß

darin
die Pumpe 3o einen Unterdruck erzeugt. Überschüssiger Toner, der aus der Entwicklerkammer 34 entweicht, wird in die Kammer 6o gesaugt und dann zusammen mit ,irgendwelcher Luft, die zwischen die Yiande 46, 47 und den Aufzeichnungsträger 17 gelangt, wieder zurück in den Behälter 25 gepumpt. Dieser Unterdruck oder dieses partielle Vakuum an den Schlitzen 33 ^aui> beiden Seiten des Entwicklerkopfes 21 gewährleistet, daß der Aufzeichnungsträger eng an der Suite 35 des Kopfes anliegt und dadurch weitgehend verhindert, daß Tonerflüssigkeit aus der Entwicklungskammer 34 entweicht. Somit erfüllt der Unterdruck in der Kammer 6o und in den Schlitzen 33 einen doppelten Zweck: einmal wird der Aufzeichnungsträger gegen die Seite 35 des Entwicklerkopfes 21 gedruckt, und zum anderen wird überschüssiger Toner abgesaugt.

Die Öffnungen 54 behindern absichtlich die Tonerströmung, ' damit sich eine Druckdifferenz zwischen den Kammern 34 und 6o

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ausbildet. Dieses Druckgefelle verhindert» daß Luft in die Entwicklungskammer 34 entweicht und gewährleistet, daß die Entwicklungskammer 34 während des Hormalbetriebs ständig mit Tonerflüssigkeit gefüllt ist.

Wenn der. entwickelte Aufzeichnungsträger den Entwicklerkopf verläßt, ist er praktisch trocken, da der !Toner nur eine Fläche des Aufzeichnungsträgers für eine sehr" kurze Zeitspanne "berührt und überschüssiger loner sofort von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers abgesaugt wird* Die Aufzeichnung wird praktisch sofort sichtbar und der Schreiber braucht nicht erst eine lange Schleife zu bilden, in der der Aufzeichnungsträger geheizt wird, um das Trocknen zu erleichtern. Bine andere Ausführung eines Kopfes ist in den Figuren 6-8 gezeigt. In dieser Ausführung ist der Entwicklerkopf 21 mit einem Einlaßrohr 27' und einem Auslaßrohr 28' versehen» Tonerflüssigkeit und Luft werden von einer Pumpe 3o aus dem AusHa3ro.hr 28' gesaugt, wobei sich gleichzeitig der erforderliche Unterdruck in dem Kopf ausbildet, und schliesslich wird der Toner wieder in das Einlaßrohr 27* gepumpt. Zusätzlich ist ein Bohr 65 sn die £umpe 3o angeschlossen, um den nicht verbrauchten Toner wieder in den Behälter zurückzupumpen. Das Rohr 65 verläuft durch den Kopf 51 und die Frontplatte 5o in die Kammer 34', wo die Entwicklung stattfindet. Die Kammer 60', die in dem Kopf 21' gebildet ist, und Aussparungen 68 in den Seitenwänden des Kopfes stehen an mehreren Stellen mit den Schlitzen 33' in Verbindung. Überschüssiger Toner wird durch die Schlitze 33' von dem Aufzeichnungsträger abgesaugt und gelangt durch die Aussparungen 68 in die Kammer 60 * und wird dann durch das Rohr 28^{ in den Behälter 25 geleitet. ·

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Da s Rohr 65' ist mit der Pumpe 3ο Ii)er Behinderungsmittel verbunden, die das Druekgefälle zwischen den Kammern 34' und 60^f hervorrufen. Die Behinderungsmittel können einfach ein langes, enges Rohr oder ein Drosselventil sein.

Der Strömungsverlauf des Toners ist am besten in Mg. 7 zu erkennen. Der Toner strömt von dem Einlaßrohr 27' in die Kammer 52', dsnn durch die Auslaßöffnung 53' in die Entwicklerkammer 34' und von dort durch das Rohr 65 zur Pumpe 3o, wie es durch die Pfeile 67 engedeutet ist. Tonerflüssigkeit, die aus der Entwicklungskammer-34' entweicht, wird von den Schlitzen 33' abgesaugt und gelangt durch die Aussparungen 68 in die Kammer 60' zusammen mit Luft, die in den Kopf zwischen den Aufzeichnungsträger und die Seitenwände 46', 47' strömt (wie durch Pfeile 69 angedeutet), und das G-emisch wird über das Rohr 28' von der Pumpe 3o in den Behälter 25 zurückgepumpt.

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Claims

Pa tentansprüche

Gerät und System zum Aufbringen eines flüssigen oder gasförmigen loners auf einen Aufzeichnungsträger, auf dem eine unsichtbare Aufzeichnung elektrostatisch aufgebracht wurde, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gehäuse (4o) mit einer öffiiur/; (41) enthält, die von dem Aufzeichnungsträger (17) verschlossen wird, so daß eine Entwicklungskammer (34) entsteht, daß Mittel vorgesehen sind, die einen flüssigen oder gasförmigen Toner (26) in die Entwicklungskammer (34) leiten, und daß Mittel vorgesehen sind, die den Toner aus .der Entwicklungskammer atfernen.
2. Gerät und System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4o) Mittel (33) enthalten sind, die getrennt von oäer neben der Entwicklungskammer (34) und dicht über dem Aufzeichnungsträger (17) angeordnet sind und überschüssigen Toner von dem Aufzeichnungsträger entfernen.
3. Gerät und System nach Anspruch 2, da durch g e k e η nz ei e hn e t, daß die Mittel zum Entfernen des Toners und die Mittel zum Entfernen des überschüssigen Toners an einer Vakuumpumpe (3o) angeschlossen sind.
4. Gerät und System nach einem aäer mehreren der voranstehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß der Aufzeichnungsträger (17) den To5überschuß, der über das zur Entwicklung der Auf ζ eixhnung erforderliche Maß hinausgeht, in dem Gehäuse (4o) einschließt.

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5. Gerät und System iicch einem oder mehreren der voranstellenden·' Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, ds;ß Einrichtungen, die den Toner umlaufen lassen, ?n des-Gehäse (4o) angeschlossen sind.
6. Gerät und System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, d?ß ein Behälter (26) c-ußerhelb des Gehäuses einen Tonervorrrt (26) enthält und llittel, die den Toner uml uf erlassen, mit dem Behälter verbinden,, so d?ß der Toner von dem· Behälter zum Gehäuse und überschüssiger Toner zurück in den Behälter geleitet wird.
7. Gerät und System"nach einem oder mehreren der vorenstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichn e. t, daß der Toner eine Flüssigkeit ist.
8. Gerät und System nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-7, d r- durch gekennzeichnet, daß der Urals uf in einem geschlossenen Kreis erfolgt und die Mittel, die den Umlauf bewirken, einen Unterdruck in der !entwicklungskammer erzeugen.
9. Gerät und System nsch einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, da durch gekennz"aichne t, dsß Saugmittel Säuberungaäüsen (33) in der Hähe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers (17) zum Entfernen überschüssigen Toners von der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers enthalten.
10. Gerät und System nsch Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Saugmittel mit den-Umlaufmitteln verbunden sind und den übetschüssigen Toner in den Behälter zurückleiten.

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11. Gerät und Srstem nach einem oder mehreren der

6-8, da durch gekennzeichnet, daß die Umlauf mi tt.el eine an d?s Gehäuse und -^n den Behälter engeschlossene Pumpe entholten, die den Toner eus der weitgehend geschlossenen Ksramc.r entfernt und in den Behälter zurückpumpt und da"bei in der Kammer einen Unterdrück erzeugt, der "bestrebt ist, den Aufzeichnungsträger an dem Gehäuse festzuhalten, und d' ß mindestens eine Säuberungsdüse neben der Seite der Kammer ongeordnet ist, gegen die sich der Aufzeichnungsträger bewegt, n^chden er entwickalt worden ist.
12. Gerät und System nach Anspruch 11, d ;- d u r c h g e kennz eichnet, d-ß die Saugmittel sn die Pum"pe angeschlossen sind und dadurch der überschüssige 'Toner in den Behälter zurückgeleitet wird.
13. Gerat und System nach Anspruch 11 oder 12, d g d ur c h gekennz eichnet, daß die Säuberungsdüsen in der liähe der Oberfläche des Aufzeichnungsträgers und zu beiden Seiten der Entwicklungskammer angeordnet sind.

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