DE2224624C3

DE2224624C3 - Entwicklungsvorrichtung zur elektrostatischen Bildaufzeichnung

Info

Publication number: DE2224624C3
Application number: DE19722224624
Authority: DE
Inventors: Keitaro Kodama Saitama Yamashita
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1971-05-21
Filing date: 1972-05-19
Publication date: 1982-02-11
Also published as: DE2224624B2; GB1359381A; DE2224624A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Entwicklungsvorrichtung zur elektrostatischen Bildaufzeichnung der im Patentanspruch 1 angegebenen Gattung.

Aus der US-PS 34 55 276 ist bereits eine Entwicklungsvorrichtung dieser Art bekannt, bei welcher eine Magnetwalze mit ihrem gesondert drehangetriebenen Walzenmantel teilweise in einen pulverförmigen Entwickler aus magnetisierbaren Trägerpartikeln und Toner eintaucht. Innerhalb des Walzenmantels befindet sich ein Ringkörper, welcher aus einer Vielzahl von permanenten Stabmagneten mit kreissegmentförmigem Querschnitt besteht, die miteinander an ihren Längsseiten verklebt und auf einer gemeinsamen durchgehenden Achse aus einem unmagnetischen Material befestigt sind. Ein Ladungsträger für das latente Bild ist am Umfang einer unmittelbar neben der Magnetwalze angeordneten Drehtrommel vorgesehen, so daß sich bei drehangetriebenem Walzenmantel der Magnetwalze eine sog. magnetische Bürste aus dem vom Walzenmantel mitgenommenen Entwickler im Bereich zwischen der Drehtrommel und der Magnetwalze ausbildet. Die einzelnen sich axial erstreckenden Stabmagnete des Ringkörpers sind so magnetisiert und angeordnet, daß sich über dem gesamten Ringkörperumfang eine gleichmäßig alternierende Magnetpolfolge ergibt, d. h., daß jedem Magnetpol einer Polarität beidseitig je ein Magnetpol der anderen Polarität benachbart ist Durch diese Anordnung ergeben sich bei einer Drehbewegung des Walzenmantels intensive Rclativbewegungen der einzelnen Entwicklerpartikel, welche bis zum Ladungsträger über mehrere Magnetpole abwechselnder Polarität bewegt werden.

Diese auf die Ummagnetisierung zurückzuführenden Relativbewegungen insbesondere der Trägerpartikel

ίο führen zu einer zweckmäßigen Durchmischung der beiden Entwicklerkomponenten während des Transports. Da jedoch auch in Drehrichtung nach dem Ladungsträger die alternierende Magnetpolfolge des Ringkorpers vorhanden ist werden die magnetisierbaren Trägerpartikel von dem vorgesehenen mechanischen Abstreifer nur unvollständig erfaßt und bleiben am Walzenmantel haften. Es kann demzufolge nur ein entsprechend geringerer Teil an neuem Entwickler vom Walzenmantel aufgenommen bzw. angezogen werden, was eine allmähliche Verarmung des dem Ladungsträger zugeführten Entwicklers an Toner-Komponenten und damit eine Verschlechterung der Bildqualität zur Folge hat
Darüber hinaus sind diese bekannten Magnetwalzen außerordentlich aufwendig in ihrer Herstellung, da sie aus einer Vielzahl von gesondert hergestellten Stabmagneten mit jeweils gleichen kreissegmentförmigem Querschnitt zusammengebaut werden müssen.

Ferner ist aus der DE-OS 15 72 348 eine Entwicklungsvorrichtung für elektrostatische Kopierverfahren bekannt, bei welcher die Magnetwalze einen drehangetriebenen Walzenmantel sowie einen darin angeordneten ortsfesten Zylinderkörper hat und mehrere Stabmagnete von rechteckigem Querschnitt sind axial in diesen Zylinderkörper aus unmagnetischem Material so eingebettet, daß am Außenumfang des feststehenden Zylinderkörpers jeweils Magnetpole gleicher Polarität liegen.

Bei einer dieser Ausführungen ist in Drehrichtung des Zylindermantels hinter dem Ladungsträger eine Abwurfzone mit Abstreifer vorgesehen, in welcher der zentrale Trägerkörper nicht mit einem Magneten besetzt ist. Zur Erzielung von langgestreckten aufrechten Büscheln in der magnetischen Bürste sowie zur Ausbildung eines rechteckigen, ausreichend großen Kontaktbereiches der Bürste mit dem Ladungsträger sind an den beiden inaktiven Seitenflächen jedes Stabmagneten je ein weiterer kleiner Stabmagnet befestigt. Die Herstellung einer derartigen Magnetwalze mit stabförmigen Verbund-Magneten ist außerordentlich aufwendig, da die Einzelmagneten sehr genau in das Material des Zylinderkcrpers eingebettet bzw. an diesem befestigt werden müssen. Durch die jeweils gleiche Magnetpolfolge im Anziehungs- und Transportbereich sowie auch im Abwurfbereich der Magnetwalze sind die zyklischen Ummangnetisierungen der Trägerpartikel des Entwicklers und damit deren Relativbewegungen unzureichend, so daß eine intensive Durchmischung zwischen den Trägerpartikeln und dem Toner während des Transport Vorgangs nicht in ausreichendem Maße stattfindet.

Darüber hinaus tritt auch keine ausreichende Verringerung der Anziehungskräfte im Bereich des fehlenden Stabmagneten ein, da sich aufgrund des Verlaufes der Feldlinien in diesem Bereich zwischen den beiden angrenzenden Nordpolen ein fiktiver Südpol ausbildet, so daß die Trägerpartikel mit einer gewissen Anziehungskraft am Walzenmantel gehalten werden.

Aus der US-PS 34 57 900 ist auch bereits eine Magnetbürstenanordnung mit in Umfangsrichtung abwechselnden Polen bekannt, bei der im Abwurfbereich ein größerer Teil des Umfanges nicht mit Magneten besetzt ist. Dies ergibt eine Walze mit einem relativ großen Außendurchmesser.

Im übrigen sind seit längerem Permanentmagneten der unterschiedlichsten Ausgestaltung bekannt; vgL z. B. Valvo-Broschüre »Keramische Bauelemente für Elektronik und Magnetik«, Seiten 98 bis 107, 1966, die z. B. als einstückige Ringkörper ausgebildet und an ihrer äußeren Umfangsfläche mit unterschiedlicher Magnetpolfolge magnetisiert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entwicklungsvorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, welche bei einfacher Herstellung einer Magnetwalze von relativ kleinem Durchmesser ein möglichst vollständiges Entfernen des »verbrauchten« Entwicklers vom Walzenmantel sicherstellt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 eine Magnetwalze in teilgeschnittener schematischer Ansicht,

F i g. 2 die Magnetwalze nach F i g. 1 im Querschnitt zusammen mit einem Ladungsträger,

F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel im Veri.'kalschnitt,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Magnetwalzen im Vertikalschnitt,

F i g. 5 eine weitere Ausführung mit zwei Magnetwalzen und einem rampenförmigen Abstreifer im Vertikalschnitt.

Die Magnetvvalze nach den F i g. 1 und 2 enthält einen hohlzylindrischf η Walzenmantel 1 aus einem unmagnetischen Werkstoff, z. B. aus Messing, Aluminium, rostfreiem Stahl oder Edelstahl, der an seinen Stirnseiten durch zwei Seitenplatten 2,3 abgeschlossen ist. Eine Stummelwelle 4 erstreckt sich von der Seitenplatte 3 nach außen. Im Walzenmantel 1 ist koaxial ein zylinderförmiger Permanentmagnet 5 angeordnet, dessen Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Walzenmantels ist. Eine Achse 6 durchragt den nngzylindrischen Permanentmagneten 5 und ist an diesem befestigt. Ein Ende der Achse 6 ist in einem Lager 7 in der Seitenplatte 3 gelagert. Das andere Ende der Achse 6 ist in einem Lager 8 in der Seitenplatte 2 gelagert und erstreckt sich durch einen Teil eines Rahmens 10, in welchem die Achse 6 durch eine Klemmschraube 11 gesichert ist. Die Stummelwelle 4 ist in einem Lager 9 in einem anderen Rahmenteil 10 gelagert. Auf dem äußeren, in F i g. 1 linken Ende der Stummelwelle 4 sitzt eine Riemenscheibe 12, über die ein Treibriemen 13 läuft. Ein Einstellknopf 14 ist auf dem in F i g. 1 rechten Ende der Achse 6 vorgesehen.

Der ringzylindrische Permanentmagnet 5 weist auf seiner Mantelfläche eine ungerade Anzahl von gleichbreiten streifenförmigen Magnetpolen Λ/und 5 auf, und zwar drei AZ-PoIe und vier S-PoIe. Ein elektrostatischer Ladungsträger 15 ist dicht neben dem Walzenmantel 1 in Richtung des Pfeiles B vorbeigeführt.

Im Betrieb dreht der Walzenmantel 1 in Richtung des Pfeiles A in F i g. 2. Der Permanentmagnet 5 wird durch den Einstellknopf 14 und durch die Klemmschraube U in einer Lage festgelegt, in welcher sich ein Λ/-Ρ0Ι direkt gegenüber dem Ladungsträger 15 befindet und in welcher die beiden unmittelbar benachbarten Magnetpole gleicher Polarität, S-PoIe, auf der nachfolgenden Seite des Ladungsträgers 15 liegen. Der pulverförmige Entwickler 16, bestehend aus einem Gemisch von Trägerpartikein und Toner, wird an die Oberfläche des Walzenmantels 1 durch den ringzylindrischen Permanentmagneten 15 angezogen und nach oben zum Ladungsträger 15 hin gefördert Da der am Walzenmantel 1 anhaftende Entwickler 16 über mehr als einen Magnetpol läuft, bis er den Ladungsträger 15 erreicht hat, treten Relativbewegungen der vom Walzenmantel 1 mitgenommenen Entwicklerpartikel aufgrund von Änderungen des magnetischen Kraftflusses auf. Diese Rdativbewegungen bewirken eine intensive Durchmischung von Toner und Trägerpartikeln sowie eine gleichmäßige Verteilung der Entwicklermischung auf dem Walzenmantel 1. Die sich zwischen dem Walzenmantel 1 und dem Ladungsträger 15 ausbildende magnetische Bürste 17 besteht somit aus einer einheitlichen, gleichbleibenden Mischung aus Toner und Trägerpartikeln, durch welche die Ausbildung von gleichmäßig klaren latenten Bildern auf dem Ladungsträger gewährleistet wird. In dem sich an den Bereich der magnetischen Bürste anschließenden Abwurfbereich kann der »verbrauchte« Entwickler 16 vom Walzenmantel 1 leicht entfernt werden, da sich die von den gleichartigen Polen ausgehenden Feldlinien jeweils nach den benachbarten andersartigen Polen schließen und somit zwischen den beiden gleichartigen Polen ein Bereich mit geringer Magnetfelddichte vorhanden ist

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist ein Abstreifer 18 in Kontakt mit der Oberfläche des Walzenmantels 1 nach den F i g. 1 und 2 dargestellt Der Entwickler 16 wird in einem Behälter 19 durch einen Rührer 20 ständig in Bewegung gehalten, der sich in Richtung des Pfeiles Cdreht Frischer Toner wird in den Behälter 19 aus einem Vorratsspeicher 21 eingespeist. Ein ringzylindrischer Permanentmagnet 5 ist mit einer ungeraden Anzahl von Magnetpolen — drei S-PoIe und vier /V-PoIe — in einer in Fig.3 dargestellten Lage so befestigt, daß der Abstreifer 18 an die Oberfläche des Walzenmantels 1 zwischen den beiden unmittelbar benachbarten ΛΖ-Polen heranreicht. Eine Drehtrommel 22 dicht neben dem Walzenmantel 1 dreht in Richtung des Pfeiles B und trägt an ihrer Oberfläche den Ladungsträger 15. Im Spalt zwischen der Drehtrommel 22 und dem Drehzylinder 1 wird der Ladungsträger 15 in Kontakt mit der magnetischen Bürste 17 gebracht, wobei danach verbrauchter bzw. überschüssiger Entwickler 16 durch den Abstreifer 18 vom Walzenmantel 1 abgekratzt wird. Da die wirksame Kante des Abstreifers 18 zwischen den beiden benachbarten N-Polen liegt, d. h. neben der Führungskennlinie einer magnetischen Bürste 17a aus überschüssigem Entwickler 16, wird dieser Überschuß glatt vom Walzenmantel 1 auf den Abstreifer 18 übertragen. Durch das Zusammenwirken dieses Abstreifers 18 und der zwischen den beiden /V-Polen wirksamen geringen Anziehungskraft wird der »verbrauchte« Entwickler vollständig vom Walzenmantel 1 entfernt und fällt nach unten in den Behälter 19, in welchem er mit frischem Toner durch die Wirkung des Rührers 20 vermischt wird.

Der Spalt zwischen der Drehtrommel 22 und dem Walzenmantel 1, die Lage des wirksamen Magnetpoles im Permanentmagneten 5 gegenüber der Drehtrommel 22 und die Eineriffslaee sowie der Winkpl dp*

Abstreifers 18 können in geeigneter Weise eingestellt werden, die von den Drehzahlen der Drehtrommel 22 und des Walzenmantels 1 sowie von der Eigenschaft des Entwicklers 16 abhängt.

Bei der Ausführung nach F i g. 4 ist ein ringzylindrischer Permanentmagnet 5 mit einer ungeraden Anzahl von Magnetpolen durch die Achse 6 getragen und liegt koaxial in einem Walzenmantel 1 aus unmagnetischem Material. Eine weitere Magnetwalze ähnlicher Ausbildung ist neben dem Walzenmantel 1 angeordnet und weist ebenfalls einen ringzylindrischen Permanentmagneten 5a mit einer ungeraden Anzahl von Magnetpolen auf einer Achse 6a auf, der koaxial in einem Walzenmantel la aus unmagnetischem Material liegt. Der obere Walzenmantel 1 läuft in Richtung des Pfeiles A und der untere Walzenmantel la dreht in Gegenrichtung mit jeweils gleicher Geschwindigkeit. Die beiden benachbarten Magnetpole Sb und S₂^ gleicher Polarität im unteren Permanentmagneten 5a liegen auf einer Seite einer durch die Achsen der beiden Permanentmagneten 5, 5a definierten Ebene, während die beiden benachbarten Magnetpole S₁ gleicher Polarität im oberen Permanentmagneten 5 auf der anderen Seite dieser Ebene liegen.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein latentes Bild durch eine magnetische Bürste auf dem Ladungsträger 15 entwickelt Hierfür werden die Walzenmantel 1 und la und eine Drehtrommel 22 in Richtung der Pfeile A, A, und β angetrieben. Der untere Walzenmantel la taucht mit seinem unteren Teil in den mit Entwickler 16 gefüllten Behälter 19 ein und fördert eine gewisse Entwicklermenge bis in eine Lage direkt neben dem oberen Walzenmantel 1. Dabei überläuft der anhaftende Entwickler 16 mehrere Magnetpole, wodurch Relativbewegungen der Entwicklerteilchen an der Manteloberfläche durch die Wirkung der wechselnden magnetischen Kräfte erzeugt werden. Auf diese Weise werden die Toner- und Trägerteilchen im Entwickler 16 innig miteinander vermischt und einheitlich auf der Oberfläche des unteren Walzenmantels la verteilt. Wenn der Entwickler 16 sich über dem Magnetpol & befindet, hört die zum unteren Walzenmantel la wirkende Anziehungskraft plötzlich auf, weil der Magnet Sb dem Magneten Sb₂ derselben Polarität unmittelbar benachbart ist. Da der obere Walzenmantel 1 dicht danebenliegt, wandert der über den Magnetpol Sb laufende pulverförmige Entwickler 16 auf den Walzenmantel 1, der sich um den ringzylindrischen Permanentmagneten 5 mit großer Anziehungskraft

κ, dreht. Vom oberen Walzenmantel 1 wird der Entwickler 16 zum Ladungsträger 15 gefördert und bildet zwischen diesem und dem Walzenmantel 1 eine magnetische Bürste. Die beiden Walzenmäntel 1 und la können auch in der gleichen Drehrichtung — bei entsprechender

Änderung der Magnetpol-Anordnung — umlaufen.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine rampenförmige Leit- bzw. Abstreiferplatte 18a zwischen dem oberen und dem unteren Walzenmantel 1 und la vorgesehen, um einen besseren Übergang des Entwicklers 16 vom unteren zum oberen Walzenmantel zu gewährleisten. Diese Abstreiferplatte 18a liegt mit ihrer unteren Kante an der Oberfläche des unteren Walzenmantels la zwischen den beiden benachbarten Magnetpolen Sb und 52» der gleichen Polarität an und endet dicht an der Oberfläche des oberen Walzenmantels 1. Im Betrieb wird der an den unteren Walzenmantel 1 a angezogene Entwickler 16 bis über den Magnetpol Sb gefördert und auf die Leitplatte 18a aufgeschoben. Die zum unteren Walzenmantel la wirkende Anziehungs kraft ist gering und es bildet sich keine magnetische Bürste aus, weil die Magnetpole S2 und Sb„ relativ weit voneinander entfernt sind. Wenn der Entwickler 16 die Unterkante der Abstreiferplatte 18a erreicht, wird er durch die nachfolgenden Entwicklerteilchen auf diese Platte 18a nach oben geschoben. Am oberen Ende der Abstreiferplatte 18a wird der Entwickler durch die Anziehungskraft des oberen Permanentmagneten 5 an den Walzenmantel 1 angezogen und von diesem unter Ausbildung einer magnetischen Bürste zum Ladungsträ ger 15 mitgenommen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Entwicklungsvorrichtung zur elektrostatischen Biidaufzeichnung, bestehend aus einem bewegten Ladungsträger für das latente Bild, aus einem pulverförmigen Entwickler und aus einer zumindest teilweise in den Entwickler eintauchenden, eine magnetische Bürste gegenüber dem Ladungsträger ausbildenden Magnetwalze, die einen drehangetriebenen Walzenmantel aus unmagnetischem Werkstoff, einen mehrere unmittelbar nebeneinander liegende Magnetpole mit abwechselnder Magnetpolfolge im Transportbereich enthaltenden Ringkörper sowie eine zentrale Achse aus unmagnetischem Werkstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper in an sich bekannter Weise als einstückiger Permanentmagnet (5) ausgebildet ist, welcher im Abwurfbereich seines Umfanges nach dem Ladungsträger (15) mit gleicher Magnetpolfolge (N, N; S, S) magnetisiert ist, wobei der Abstand aller gleichartigen Pole konstant ist

2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Magnetpolen gleicher Polarität (N, N; S, S) ein Abstreifer (18) angeordnet ist

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei achsparallele Magnetwalzen vorgesehen sind, deren jeweilige hohlzylindrische Permanentmagneten (5, 5a) in einem Transportbereich mit abwechselnder und in einem Abwurfbereich mit gleicher Magnetpolfolge magnetisiert sind.

4. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den beiden Magnetwalzen ein rampenförmiger Abstreifer (18a; angeordnet ist, dessen untere Abstreifkante zwischen den beiden Magneten (S2, S₂₃) gleicher Polarität des unteren Permanentmagneten (5a) am Walzenmantel (lajanliegt