DE19652860A1

DE19652860A1 - Vorrichtung zum Fördern von Tonermaterial aus einem Vorratsbehälter

Info

Publication number: DE19652860A1
Application number: DE19652860A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Dr Schoch; Edmund Dipl Ing Creutzmann; Robert Dipl Ing Lang
Original assignee: Oce Printing Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1996-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2016-12-19
Also published as: DE19652860C2; US5915154A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum För dern eines feinpulvrigen Tonermaterials aus einem Vorratsbe hälter, insbesondere von Toner für einen Drucker oder Kopie rer.

Bei Druckern oder Kopierern, die elektrophotographisch Toner auf ein Trägermaterial aufbringen, wird dieser Toner in einem Vorratsbehälter aufbewahrt und über eine Fördereinrichtung einer Entwicklerstation zugeführt. Hierbei wird z. B. ein Unterdruck erzeugt, der dazu benutzt wird, Toner aus dem Vorratsbehälter zu saugen. Das Toner-Luft-Gemisch wird durch Kanäle, Rohre und Schläuche zu einer Abscheidevorrichtung gefördert, in der die Luft vom Toner-Luft-Gemisch getrennt wird, um den Toner der Entwicklerstation zuzuführen. Bei derartigen Unterdrucksystemen kommt es häufig zur Verstopfung der Kanäle, Rohre und Schläuche. Durch die Erhöhung der Ge schwindigkeit des Toner-Luft-Gemisches in den Kanälen, Rohren und Schläuchen wird zwar die Wahrscheinlichkeit einer Ver stopfung verringert, doch sind dafür mechanische und elektro statische Veränderungen des Toners in Kauf zu nehmen. Spezi ell bei mechanischen Fördersystemen, wie Förderschnecken oder Schaufeln, ist eine sinnvolle Förderung nur über kurze För derstrecken und mit bedingter Zuverlässigkeit möglich, und der Toner wird durch Reiben und Quetschen beschädigt. Um den Vorratsbehälter möglichst restfrei zu entleeren, werden me chanische Rüttler oder Klopfer eingesetzt, die den Toner jedoch verdichten und dadurch eine Unterdruckförderung er schweren. Durch das Rütteln und Klopfen wird der Toner eben falls mechanisch beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Tonerpulver aus einem Vorratsbehälter mit geringer mechanischer und elektro statischer Veränderung des Toners zu fördern und einen ver stopfungsfreien Weitertransport des Tonerpulvers zu ermögli chen.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art gemäß Anspruch 1 gelöst mittels einer Saug-Druck- Einheit mit einem Überdruckeinlaß, einem Überdruckauslaß und einem Unterdruckanschluß, an den eine Saugleitung angeschlos sen ist, die in den Vorratsbehälter ragt, wobei durch den Überdruckeinlaß Gas unter Überdruck einleitbar ist und wobei in der Saug-Druck-Einheit das eingeleitete Gas mit dem aus dem Vorratsbehälter angesaugten feinpulvrigen Tonermaterial zu einem Pulver-Gas-Gemisch vermischbar und das Gemisch über eine am Überdruckauslaß angeschlossene Überdruckabführleitung abführbar ist.

Durch das Absaugen des Toners aus dem Vorratsbehälter kommt es zu einer. minimalen mechanischen und elektrostatischen Veränderung der Tonerpartikel. Die durch die Saug-Druck-Ein heit aus dem Vorratsbehälter abgesaugten Tonerpartikel werden in der Saug-Druck-Einheit mit dem in sie eingeleiteten Gas zu einem Pulver-Gas-Gemisch vermischt und über eine Überdruckab führleitung in die Kanäle, Rohre und Schläuche abgeführt. Im Falle einer Verstopfung dieser Kanäle, Rohre und Schläuche, in denen der Toner transportiert wird, baut sich ein höherer Staudruck auf, der gegen die Verstopfung drückt und sie schließlich beseitigt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält der Vorratsbehälter eine Fluidisierungseinheit, durch die Pulver in der Umgebung des zweiten Endes der Saugleitung fluidisierbar ist. Durch die Fluidisierung des Toners in dem Vorratsbehälter wird das Absaugen des Toners aus dem Vorrats behälter durch die Saug-Druck-Einheit erleichtert. Das Flui disieren wird dadurch bewirkt, indem Luft mit dem Tonerpulver vermischt wird, z. B. im Verhältnis 9 : 1. Dieses Gemisch ver hält sich wie eine Flüssigkeit mit geringem spezifischen Gewicht und kann leichter abgesaugt werden.

Zweckmäßigerweise ist die Fluidisierungseinheit an dem in dem Vorratsbehälter ragenden zweiten Ende der Saugleitung ange bracht und enthält mindestens ein in den Vorratsbehälter ragendes Fluidisierungselement, durch das Gas, insbesondere Druckluft, fein verteilt dem Innenraum des Vorratsbehälters zuführbar ist. Dies ermöglicht eine besonders gute Durchmi schung mit Luft und eine starke Fluidisierung des Toners in der Umgebung der Fluidisierungseinheit. Es läßt sich dadurch auch eine restlose Entleerung des Vorratsbehälters leichter erzielen, und man muß nicht auf mechanische Rüttler, Klopfer etc. zurückgreifen, die den Toner in seinen mechanischen und elektrostatischen Eigenschaften beeinträchtigen.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform hat das in den Vorratsbehälter ragende Fluidisierungselement einen Hohlraum, der von einer porösen Wand umgeben ist, durch deren Poren dem Innenraum des Vorratsbehälters Druckluft zuführbar ist, wobei der Durchmesser der Poren vorzugsweise kleiner als der Durch messer der Tonerpartikel ist. Diese Anordnung ermöglicht eine optimale Fluidisierung des Tonerpulvers und verhindert auch, daß im Falle eines in diesem Hohlraum entstehenden Unterdrucks Tonerpartikel in das Fluidisierungselement gera ten.

Vorzugsweise wird dem Fluidisierungselement über mindestens eine gesonderte zweite Überdruckzuführleitung Druckluft zur Fluidisierung des Pluvers zugeführt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn dem Fluidisierungselement über mindestens eine von der ersten Überdruckzuführleitung abzweigende zweite Überdruckzuführleitung Druckluft zur Flui disierung des Pulvers zugeführt wird. Dadurch wird der Auf wand zur Herstellung der Vorrichtung verringert und größere Kompaktheit erzielt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung hat die Saug-Druck-Einheit zwischen dem Überdruckeinlaß und dem Über druckauslaß einen kanalartigen Abschnitt mit einer sich vom Überdruckeinlaß zum Überdruckauslaß im wesentlichen entlang der Strömungsrichtung der Druckluft erstreckenden Längsachse, entlang derer eine Düse vom Überdruckeinlaß ins Innere des kanalartigen Abschnitts ragt und zum Überdruckauslaß gerich tet ist, wobei der kanalartige Abschnitt senkrecht zur Längs achse eine Verengung hat und das erste Ende der Saugleitung in einem Bereich, der sich bezüglich der Strömungsrichtung der Druckluft stromaufwärts von der Verengung befindet, in den kanalartigen Abschnitt mündet. Die Saug-Druck-Einheit bildet somit einen Saug-Druck-Injektor, der nach dem Prinzip einer Venturi-Düse arbeitet. Hierbei entsteht im Bereich der Verengung ein Unterdruck, durch den Tonerpartikel aus dem Vorratsbehälter über die Saugleitung in die Saug-Druck-Ein heit gesaugt werden.

Weiterhin kann bei einer Weiterbildung der Erfindung die Überdruckabführleitung der Vorrichtung an ein Verteilersystem angeschlossen sein, das mehrere zueinander parallel geschal tete Druckluftleitungen enthält, entlang derer das Pulver- Druckluft-Gemisch transportierbar ist, wobei das Verteilersy stem vorzugsweise mindestens eine steuerbare Weiche und Ver zweigung enthält, mit der Pulver-Druckluft-Gemisch durch das Verteilersystem gezielt einem Bestimmungsort, wie z. B. einem Luftabscheider mit nachgeschalteter Entwicklerstation, zu führbar ist. Dies hat den Vorteil, daß Druckluft über nur einen Überdruckeinlaß der Saug-Druck-Einheit zugeführt werden muß und nicht, wie bei der Unterdruckförderung des Stands der Technik, der Unterdruck an den verschiedenen Bestimmungsorten angreifen muß. Konkret bedeutet dies, daß nur ein Anschluß für die Saug-Druck-Einheit benötigt wird anstatt mehrerer Unterdruckanschlüsse an den einzelnen Luftabscheidern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevor zugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge mäßen Vorrichtung. Die in einem Drucker oder Kopierer ange ordnete Vorrichtung enthält einen Saug-Druck-Injektor 20 mit einem Überdruckeinlaß 22, einem Überdruckauslaß 24 sowie einem Unterdruckanschluß 26. Eine erste Überdruckzuführlei tung 32 ist an dem Überdruckeinlaß 22 des Saug-Druck-Injek tors angeschlossen. Eine Überdruckabführleitung 34 ist an dem Überdruckauslaß 24 des Saug-Druck-Injektors 20 angeschlossen. An dem Unterdruckanschluß 26 des Saug-Druck-Injektors 20 ist eine Saugleitung 12 mit ihrem ersten Ende 14 angeschlossen. Das zweite Ende 16 der Saugleitung 12 ragt in einen Vorrats behälter 10, der mit feinpulvrigen Toner 2 gefüllt ist. Der Vorratsbehälter 10 steht mit der Umgebungsluft 4 in Verbin dung, die sich auf Normaldruck befindet.

Der Saug-Druck-Injektor 20 verwendet die Saugwirkung einer Venturi-Düse (siehe Fig. 3) und wird in Betrieb gesetzt, indem man über die erste Überdruckzuführleitung 32 Druckluft 8 zuführt, die dann im wesentlichen entlang der Strömungs richtung S durch den Saug-Druck-Injektor 20 strömt und ihn durch die Überdruckabführleitung 34 verläßt. Dadurch entsteht am Unterdruckanschluß 26 des Saug-Druck-Injektors 20 ein Unterdruck, der zum Ansaugen von Tonerpartikeln aus einem Vorratsbehälter (nicht gezeigt) dient. Die in den Saug-Druck- Injektor 20 angesaugten Tonerpartikel 2 vermischen sich mit der über die erste Überdruckzuführleitung 32 zugeführte Druckluft 8 und ergeben am Überdruckauslaß 24 ein Toner- Druckluft-Gemisch, das durch die Überdruckabführleitung 34 zu einem Verteilersystem (nicht gezeigt) geführt wird. Über dieses Verteilersystem wird das Toner-Druckluft-Gemisch z. B. einem oder mehreren Luftabscheidern mit jeweils nachgeschal teter Entwicklerstation zugeführt.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs gemäßen Vorrichtung. Sie enthält im wesentlichen die Bauteile des Ausführungsbeispiels von Fig. 1, nämlich den Saug-Druck- Injektor 20 mit Überdruckeinlaß 22, Überdruckauslaß 24 sowie Unterdruckanschluß 26, die jeweils mit der ersten Überdruck zuführleitung 32, der Überdruckabführleitung 34 bzw. dem ersten Ende 14 der Saugleitung 12 verbunden sind. Das Ausfüh rungsbeispiel von Fig. 2 enthält zusätzlich eine Fluidisie rungseinheit, die aus einem Fluidisierungselement 36 und einer zweiten Überdruckzuführleitung 42 besteht. Das Fluidi sierungelement 36 befindet sich am zweiten Ende der Sauglei tung 12 in dem Vorratsbehälter (nicht gezeigt), der Toner 2 enthält. Das Fluidisierungselement 36 besteht aus einer porö sen Wand 40, die die Form einer Fingerkuppe hat und die einen Hohlraum 38 umschließt, der mit der zweiten Überdruckzuführ leitung 42 in Verbindung steht.

Die zweite Überdruckzuführleitung 42 hat einen kreisringför migen Querschnitt, der sich konzentrisch um den Querschnitt der Saugleitung 12 erstreckt. Am unteren Ende 16 des aus der Saugleitung 12 und der zweiten Überdruckzuführleitung 42 bestehenden Rohres ist mindestens ein Fluidisierungselement 36 befestigt. Es ist im Form einer Fluidisierungskerze ausge bildet, die in das untere Ende 16 einschraubbar ist. Dies ermöglicht ein leichtes Wechseln des Fluidisierungselements 36 zum Zwecke seiner Reinigung oder seines Austausches.

Im Betrieb wird der Fluidisierungseinheit über die zweite Überdruckzuführleitung 42 Druckluft 6 zugeführt, die über das mindestens eine Fluidisierungselement 36 durch dessen poröse Wand 40 feinverteilt in die mit Toner 2 gefüllte Umgebung in den Vorratsbehälter (nicht gezeigt) geblasen wird. Dadurch kommt es zu einer Vermischung des Toners 2 in der unmittelba ren Umgebung des unteren zweiten Endes 16 der Saugleitung 12 mit Luft, was als Fluidisierung bezeichnet wird. Dieses flui disierte Toner-Druckluft-Gemisch hat z. B. ein Toner-Druck luft-Volumenverhältnis von etwa 1 : 10. Dieses Verhältnis und somit das Ausmaß der Fluidisierung läßt sich durch den Druck der Druckluft 6 in der zweiten Überdruckzuführleitung 42 beeinflussen. Durch die Fluidisierung des Toners 2 wird die zum Ansaugen des Toners aus dem Vorratsbehälter benötigte Saugleistung des Saug-Druck-Injektors 20 beachtlich verrin gert. Befindet sich das untere zweite Ende 16 der Saugleitung 12 am tiefsten Punkt des Tonervorratsbehälters, so wird durch die Fluidisierung auch ein restfreies Entfernen des Toners aus dem Vorratsbehälter ermöglicht.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht den Aufbau des Saug-Druck-Injektors 20. Er enthält im wesentlichen einen kanalartigen Abschnitt 18 mit einer Verengung 46. Vom Über druckeinlaß 22 erstreckt sich eine Düse 44 in den kanalarti gen Abschnitt 18 entlang der Längsachse A. Auf der von der Düse 44 abgewandten Seite der Verengung 46 weitet sich der kanalartige Abschnitt 18 entlang der Strömungsrichtung S der Druckluft 8 zum Überdruckauslaß 24 hin auf. Das erste Ende 14 der Saugleitung 12 mündet in den kanalartigen Abschnitt 18 in einen Bereich stromauf von der Verengung 46.

Wenn im Betrieb die Düse 44 und der kanalartige Abschnitt 18 von Druckluft 8 entlang der Strömungsrichtung S durchströmt wird, entsteht an der Verengung 46 ein Unterdruck, der sich in den die Düse 44 konzentrisch umgebenden Raum des kanalar tigen Abschnitts 18 bis zum Unterdruckanschluß 26 erstreckt.

Dadurch kann Toner 2 aus dem Vorratsbehälter 10 durch die Saugleitung 12 in den kanalartigen Abschnitt 18 gesaugt wer den, wo er mit der zugeführten Druckluft 8 zu Toner-Druck luft-Gemisch vermischt wird, das den kanalartigen Abschnitt 18 am Überdruckauslaß 24 verläßt. Der an der Verengung 46 entstehende und für die Saugwirkung entscheidende Unterdruck ist um so größer, je ausgeprägter die Verengung 46 ist. Durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der in der Strömungs richtung S strömenden Druckluft kann der Unterdruck und damit die Saugwirkung ebenfalls gesteigert werden.

Bezugszeichenliste

2

feinpulvriges Material, Pulver, Toner

4

Umgebungsluft

6

Gas, Druckluft

8

Gas, Druckluft

10

Vorratsbehälter

12

Saugleitung

14

erstes Ende

16

zweites Ende

18

kanalartiger Abschnitt

20

Saug-Druck-Einheit, Saug-Druck-Injektor

22

Überdruckeinlaß

24

Überdruckauslaß

26

Unterdruckanschluß

32

erste Überdruckzuführleitung

34

Überdruckabführleitung

36

Fluidisierungselement

38

Hohlraum

40

poröse Wand

42

zweite Überdruckzuführleitung

44

Düse

46

Verengung
A Längsachse
S Strömungsrichtung

Claims

1. Vorrichtung zum Fördern von Toner (2) aus einem Vorrats behälter (10), insbesondere Toner für einen Drucker oder Kopierer, mit einer Saug-Druck-Einheit (20) mit einem Überdruckeinlaß (22), einem Überdruckauslaß (24) und ei nem Unterdruckanschluß (26), an den eine Saugleitung (12) angeschlossen ist, die in den Vorratsbehälter (10) ragt, wobei durch den Überdruckeinlaß (22) Gas (8) unter Über druck einleitbar ist, und wobei in der Saug-Druck-Einheit (20) das eingeleitete Gas (8) mit dem aus dem Vorratsbe hälter (10) angesaugten feinpulvrigen Tonermaterial (2) zu einem Pulver-Gas-Gemisch vermischbar ist und das Ge misch über eine am Überdruckauslaß (24) angeschlossene Überdruckabführleitung (34) abführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsbehälter eine Fluidisierungseinheit (36, 42) enthält, durch der Toner (2) in der Umgebung des zweiten Endes (16) der Saugleitung (12) fluidisierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidisierungseinheit (36, 42) an dem zweiten Ende (16) der Saugleitung (12) angebracht ist, das in den Vor ratsbehälter (10) ragt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß die Fluidisierungseinheit (36, 42) mindestens ein in den Vorratsbehälter (10) ragendes Fluidisierungs element (36) enthält, durch das Gas (6), insbesondere Druckluft, fein verteilt dem Tnnenraum des Vorratsbehäl ters (10) zuführbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Vorratsbehälter (10) ragende Fluidisierungs element (36) einen Hohlraum (38) hat, der von einer porö sen Wand (40) umgeben ist, durch deren Poren dem Innen raum des Vorratsbehälters (10) Druckluft (6) zuführbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Poren kleiner als der Durchmesser der Tonerpartikel ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß dem mindestens einen Fluidisierungsele ment (36) über mindestens eine gesonderte zweite Über druckzuführleitung (42) Druckluft (6) für die Fluidisie rung des Tonerpulvers (2) zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem mindestens einen Fluidisierungs element (.36) über mindestens eine von der ersten Über druckzuführleitung (32) abzweigende zweite Überdruckzu führleitung Druckluft (6) für die Fluidisierung des To nerpulvers (2) zuführbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug-Druck-Einheit (20) zwischen dem Überdruckeinlaß (22) und dem Überdruckauslaß (24) einen kanalartigen Abschnitt (18) mit einer sich vom Überdruckeinlaß (22) zum Überdruckauslaß (24) im wesent lichen entlang der Strömungsrichtung (S) der Druckluft (8) erstreckenden Längsachse (A) hat, entlang derer eine Düse (44) vom Überdruckeinlaß (22) ins Innere des ka nalartigen Abschnitts (18) ragt und zum Überdruckauslaß (24) gerichtet ist, wobei der kanalartige Abschnitt (18) senkrecht zur Längsachse (A) eine Verengung (46) hat und das erste Ende (14) der Saugleitung (12) in einem Be reich, der sich bezüglich der Strömungsrichtung (S) der Druckluft (8) stromauf von der Verengung (46) befindet, in den kanalartigen Abschnitt (18) mündet.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Überdruckabführleitung (34) an ein Verteilersystem angeschlossen ist, das mehrere zu einander parallel geschaltete Druckluftleitungen enthält, entlang derer das Tonerpulver-Druckluft-Gemisch transpor tierbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilersystem minde stens eine steuerbare Weiche und Verzweigung enthält, wo durch das Pulver-Druckluft-Gemisch durch das Verteilersy stem gezielt einem Bestimmungsort zuführbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das feinpulvrige Material der Toner in einem Drucker oder Kopierer ist und der Bestimmungsort für das Toner-Druck luft-Gemisch ein Luftabscheider mit nachgeschalteter Ent wicklerstation ist.