DE2245294C3

DE2245294C3 - Vorrichtung zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder

Info

Publication number: DE2245294C3
Application number: DE2245294A
Authority: DE
Inventors: G Dietz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-09-29
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1980-01-24
Also published as: DE2245294A1; JPS543625B2; CH548055A; CA968552A; SE376099B; NL7113329A; US3823689A; FR2155436A5; GB1363334A; IT966057B; DE2245294B2; JPS4843639A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ei'itwikkeln von auf einem Träger gebildeten elektrostatischen Ladungsbildern, welche Vorrichtung aus einer trogförmigen Kammer mit zwei Seitenwänden, einer Vorder- und einer Rückwand besteht, wobei der Träger übtfr den oberen Rand jener Vorderwand in einer senkrecht zum genannten oberen Rand verlaufenden Richtung geführt wird, wobei er die offene Oberseite der Kammer zumindest teilweise abdeckt, welche Kammer ein aus Toner- und Trägerteilchen bestehendes Entwicklerpulver enthält, das mittels eines am Boden der Kammer mit Abstand zum Träger angeordneten Schaufelrads aufwärts gegen die das Ladungsbild tragende Unterseite des Trägers geschoben wird, welches Schaufelrad um eine parallel zum oberen Rand verlaufenHe Achse drehbar ist

Elektrostatische Ladungsbilder können auf einem dazu geeigneten Träger gebildet werden, indem der Träger mit Hilfe eines elektrostatischen Druckknopfs örtlich aufgeladen wird. Bei einem anderen Verfahren wird ein photoleitender Träger homogen aufgeladen, wonach eine Abbildung auf den Träger projiziert wird, wobei die Ladung an den belichteten Stellen abfließt.

Nach dem Anbringen des Ladungsbilds wird dies dadurch entwickelt, daß der Träger mit einem aus Farbstoffkörnern (Toner) und gegebenenfalls Trägerkörnern bestehenden Entwicklerpulver in Berührung gebracht wird. Hierdurch kann das sichtbar gewordene Bild etwa durch Erwärmung des Trägers fixiert werden. Zum Entwickeln des elektrostatischen Ladungsbildes enthalten bekannte Vorrichtungen im allgemeinen eine Kammer mit einer durch den zu entwickelnden Träger abzuschließenden Öffnung. In der Kammer dreht sich ein Schaufelrad beim Betrieb so schnell, daß das Entwicklerpulver eine mit dem Träger in Berührung stehende Wolke bildet Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung ist inder US-PS 22 21 776 beschrieben.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (DE-OS 19 62 933) wird das durch ein Schaufelrad vom Kammergrund aufgewirbelte Entwicklerpulver durch besondere Strömungsleitplatten gezielt zum Träger hin gerichtet und beim Rückfall in Richtung auf den Kammergrund so geleitet, daß es größtenteils gegen das neu aufgewirbelte Pulver trifft. Dadurch entsteht eine intensive Wolkenbildung.

Beide bekannten Entwicklervot richtungen sind jedoch nur dann gut wirksam, wenn sie nur eine verhältnismäßig geringe Entwicklerpulvermenge enthalten. Hierdurch muß der Vorrat des Entwicklerpulvers häufig durch einen frischen ersetzt oder ergänzt werden. Um zu verhindern, daß das in der Kammer herumwirbelnde Pulver aus dieser austritt und die Umgebung verunreinigt, ist eine sehr gute Abdichtung der Kammer notwendig. Hierdurch ist das Auswechseln des die Kammer teilweise abschließenden Trägers aufwendig und zeitraubend.

Weiterhin ist aus der DE-OS 19 00 805 eine Entwicklervorrichtung bekannt, bei der auf dem Kammerboden ein Schaufelrad angeordnet ist und der Träger eine ganze Kammerseite bildet. Die Abdichtung der Kammer wird dadurch besonders schwierig und aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entwicklungsvorrichtung zu schaffen, bei der die Verschmutzung der Umgebung durch das Entwicklerpulver vermieden wird und trotzdem eine optimale Entwicklung des Ladungsbildes stattfindet Der Aufbau der gesamten Entwicklervorrichtung und der Austausch des Trägers soll darüber hinaus einfach sein.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kammer eine parallel zur genannten Achse verlaufende, etwa vertikal stehende Trennwand enthält, die eine Begrenzung eines spaltförmigen Raums bildet, dessen andere Begrenzung durch die Vorderwand gebildet wird,

welcher spaltförmige Raum eine Verbindung zwischen dem Schaufelrad und dem die Kammer abdeckenden Teil des Trägers bildet, durch die das Entwicklerpulver aufwärts gegen den Träger geschoben wird, bevor es über den oberen Rand und die Rückseite der "> Trennwand zum Schaufelrad zurückfällt.

Ein besonderer Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, daß das Schaufelrad verhältnismäßig langsam rotieren kann, so daß das Entwicklerpulver in den spaltförmigen Raum hinaufgedrängt wird und ohne ι ο ϊμ stauben am oberen Raumteil mit dem Träger in Berührung kommt

An sich ist eine langsame Förderung des Entwicklerpulvers aus der FR-PS 12 07 385 bekannt. In der dort beschriebenen Vorrichtung wird das Pulver jedoch r> durch zwei nebeneinander angeordnete und sich in entgegengesetzter Richtung drehende Schaufelräder bewegt, so daß die Abmessungen der Kammer in der Transportrichtung des Trägers nahezu verdoppelt werden. Da jedoch möglichst kleine Abmessungen für :u diese Art von Vorrichtungen angestrebt werden, ist dies ein wesentlicher Nachteil, der durch die Vorrichtung nach der Erfindung vermieden wird.

Damit der Inhalt der Kammer gut gemischt wird, ist das Schaufel- oder Schöpfrad vorzugsweise als ein >ί zylinderförmiger Käfig von Schaufeln in Form von parallel zur Zylinderachse verlaufenden Streifen gebildet, deren Breite höchstens ein Sechstel des Außendurchmessers des Schöpfrads beträgt

Der Kontakt zwischen dem Träger und dem κι Entwicklerpulver kann durch Anwendung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert, werden, welche Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, daß ein zweiter Spalt zwischen dem oberen Rand der Vorderwand und einem r. über dem zuerstgenannten spaltförmigen Raum befindlichen, sich über dessen Gesamtlänge erstreckenden Magnetsystem vorhanden ist, welcher zweite Spalt einen Teil des Transportwegs für den zu entwickelnden Träger bildet. Das Entwicklerpulver mi-Q dann außer w den Tonerkörpern, auch Körner aus einem ferromagnetischen Material, etwa Eisenpulver, enthalten, so daß es durch das Magnetsystem an den Träger gezogen wird. Muß der Träger ausgewechselt werden, so ist es erwünscht, diese magnetische Anziehung zu unterbre- r> chen. Hierzu kann das Magnetsystem etwa aus einer Anzahl von Elektromagneten bestehen, deren Stromzufuhr gewunschtenfalls unterbrochen wird. Ein derartiges System erfordert jedoch beim Betrieb zusätzliche Energie. Deshalb wird eine weitere Ausführungsform ><i der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Magnetsystem aus einem zylinderförmigen, um seine parallel zum zweiten Spalt verlaufende Achse drehbaren Körper besteht, der über einen Teil seines Umfangs aus einem sich über die ·. > Gesamtlänge des Zylinders erstreckenden, dauermagnetisierten Material besteht, während die diametral gegenüber diesem magnetisierten Teil liegende Hälfte des Zylinders einen aus einem Material mit einer magnetisch abschirmenden Wirkung bestehenden mi Schirm enthält, Wenn man den Zylinder über 180° um sein« eigene Achse dreht, erreicht man, daß die Wirkung des magnetisierten Teils in Richtung des Trägers abgeschirmt wird, so daß das Entwicklerpulver nicht mehr an den Träger gezogen wird. b^r>

Die Erfindung tvi^rd anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen elekrostatischen Drucker mit einer erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den in F i g. 1 dargestellten Drucker,

Fig.3 einen Schnitt zur Illustrierung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung, und

Fig.4 einen Längsschnitt durch ein in der Entwicklungsvorrichtung nach Fig.3 verwendetes Magnetsystem.

Der in F i g. 1 und 2 als Beispiel der Anwendung einer Entwicklungsvorrichtung schematisch dargestellte elektrostatische Drucker ist zum Drucken von Zeichen auf einem Träger eingerichtet der aus einem Papierstreifen 1 besteht, der von einer Vorratsrolle 3 abgewickelt und entlang einem Druckkopf 5 geführt wird. Der Druckkopf 5 enthält einige nadeiförmige Bildelektroden 7, die in Zusammenarbeit mit einer Gegenelektrode 9 ein Ladungsbild auf das Papier 1 bringen. Aufbau und Wirkungsweise des Druckkopfs ν sind allgemein bekannt und eine nähere Beschreibung wird zum Verständnis der Erfindung nicht für notwendig gehalten.

Nach dem Passieren des Druckkopfs 5 wird der Papierstreifen 1 entlang einer Kammer Il geführt, die einen Tail einer Entwicklungsvorrichtung bildet, die im weiteren ausführlich erläutert wird. In dieser Entwicklungsvorrichtung wird an den Stellen, an denen das Papier t elektrostatisch geladen ist, ein Tonerpulver an das Papier angelagert, wodurch das elektrostatische Ladungsbild in ein sichtbares Bild umgesetzt wird.

Danach wird das Papier 1 über eine mittels eines Heizelements 15 elektrisch erwärmte Fixierplatte 13 geführt. Durch diese Erhitzung schmilzt das Tonerpulver, wodurch es dauernd an dem Papier festhaftet Dies nennt man Fixieren des Bilds. Hiermit ist der Druckvorgang beendet, und der Papierstreifen 1 kann nun weiter zu einer (nicht dargestellten) FaIt- oder Schneidevorrichtung transportiert werden.

Der Papiertransport erfolgt mit Hilfe von zwei Paar Rollen 17 und 19 bzw. 17' und 19'. Die Rollen 17 und 17' sinu auf einer Achse 21 mit einer Riemenscheibe 23 befestigt, während die Rollen 19 und 19' auf einer Achse 25 mit einer Riemenscheibe 27 befestigt sind.

Die Achsen 21 und 25 sind in einem Rahmen 29, 29' gelagert, der auch die Fixierplatte 13 trägt und der an den Seitenplatten 31 und 31', in denen auch die Achse 33 der Vorratsrolle 3 gelagert ist, drehbeweglich befestigt ist. Durch die drehbewegliche Befestigung des Rahmens 29, 29' kann die Transportvorrichtung mit dem Papierstreifen I von der Entwicklungsvorrichtung 11 weggeklappt werden, wodurch die Wartung der Entwicklungsvorrichtung und die Einlage eines neuen Papicrstreifens beträchtlich vereinfacht werden. Die Riemenscheiben 23 und 27 werden mit Hilfe eines Bands durch einen Elektromotor angetrieben. (Der Deutlichkeit halber nicht dargestellt). Die Entwicklungsvorrichtung (siehe auch F i g. 3) besteht aus einer trogförmigen Kammer 11 mit einer Vorderwand 35, einer Rückwand 37 und den beiden Seitenwänden 39 und 39'. Der obere Rand 41 der Yorderwand 35 ist umgebogen um eine Führung für den Papierstreifen 1 zu bilden. In der Kammer 11 befindet sich das Entwicklerpulver 43, das etwa aus einem Gemisch von Eisenkörnern mit einer Korngröße von 100—150 μΐπ besteht, dem 2 Gewichtsprozent Tonerpulver mit einer Korngröße von 5—15 μιη beigegeben sind, welches Tonerpulver an den Eisenkörnern haftet. Das Entwicklerpulver 43 kann

durch ein um eine in den Seitenwänden 39 und 39' gelagerte Achse 47 drehbares und durch einen Elektromotor 49 angetriebenes Schöpfrad 45 in Bewegung versetzt werden. Das Schöpfrad 45 wird durch einen zylinderförmigen Käfig von Schaufeln 51 in Form von parallel zur Achse 47 verlaufenden Streifen gebildet. Diese Streifen sind vorzugsweise gerade, sie können jedoch gewünschtenfalls etwas gebogen oder geschränkt sein. Die Streifen 51 setzen sich nicht bis zur Achse 47 fort, sondern ihre Breite ist vorzugsweise höchstens gleich einem Sechstel des Durchmessers des Schöpfrads 45. Würden sie sich weiter fortsetzen, so wurden sie die Kammer Il in eine Anzahl von mehr oder weniger gesonderten Abteilungen unterteilen. Hierdurch wäre ein Mischen des in der Kammer vorhandenen Entwicklerpulvers schwieriger als bei der nun angewendeten offenen Käfigstruktur. Dies ist von Bedeutung, weil dem Entwicklerpulver durch den Entwicklungsvorgang fortwährend örtlich Toner entzogen wird. Das verarmte Entwicklerpulver muß deshalb fortwährend mit dem in der Kammer 11 vorhandenen Vorrat frischen Entwicklerpulvers 43 vermischt werden. Auf diese Weise kann die Füllung der Kammer 11 kontinuierlich verwendet werden, bis der Prozentsatz von Farbstoffpulver auf etwa eins gesunken ist. Gegebenenfalls kann dem Entwicklerpulver 43 kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit frisches Tonerpulver beigegeben werden, wodurch es stets regeneriert wird.

Parallel zur Achse 47 ist in der Kammer 11 eine etwa vertikal stehende Trennwand 53 vorgesehen. Gemeinsam mit der Vorderwand 35 begrenzt diese Trennwand einen spaltförmigen Raum 55, der eine Verbindung zwischen dem Schöpfrand 45 und dem Träger I bildet. Vorzugsweise endet die Trennwand 53 in einem geringen Abstand von den beiden Seitenwänden 39 und 39'. Parallel zu dieser. Seitenwänden erstrecken sich dann zwei Trennwände 56 und 56', deren Höhe gleich derjenigen der Trennwand 53 ist, und die diese Wand mit der Vorderwand 35 verbinden.

Ein zweiter Spalt 57 befindet sich zwischen dem oberen Rand 41 der Vorderwand 35 und einem über dem spaltförmigen Raum 55 befindlichen Magnetsystem /~:t~ _i— c—i»-

Kammer 11 um eine Achse 56 kippen kann. Die Einstellung erfolgt mittels einer unter der Kammer 11 vorgesehenen Stellschraube 58. Das Magnetsystem 59 (siehe auch F i g. 4) besteht vorzugsweise aus einem zylinderförmigen Körper, der um seine parallel zum Spalt 57 angeordnete Längenachse mittels einer im Rahmen 29, 29' gelagerten Achse 61 drehbar ist. Zum Drehen des Magnetsystems befindet sich an einem Ende der Achse 61 ein Handgriff 63. Ein Teil des Umfangs des Zylinders wird über die Gesamtlänge des Spalts 55 durch einen Stab 63 aus dauermagnetisiertem Material, etwa Ferrit, beansprucht. Die Magnetisation des Materials 63 ist derart, daß sich das erzeugte Magnetfeld bis in die Kammer 11 erstreckt. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, daß der Magnet 63 in radialer Richtung magnetisiert wird. In den F i g. 3 und 4 ist der magnetische Nordpol mit N und der Südpol mit S angegeben. Die diametral gegenüber dem Magneten 63 liegende Hälfte des Zylinders enthält einen sich über die Gesamtlänge des Zylinders erstreckenden Schirm 65 aus einem Material mit magnetisch abschirmender Wirkung, zum Beispiel Permalloy.

Die Wirkung der beschriebenen Entwicklungsvorrichtung ist wie folgt Das durch den Druckkopf 5 mit einem elektrostatischen Ladungsbild versehene Papier 1 wird über den Spalt 57 mit Hilfe der Transportroller 17, 19 und 17', 19' entlang dem Magnetsystem 59 transportiert. Dabei gleitet das Papier über der umgebogenen oberen Rand 41 der Vorderwand 35 und ) entlang den Ausnehmungen in den beiden Seitenwänden 39 und 39'. Das Papier 1 schließt den Spalt 57 zwischen dem Magnetsystem 59 und dem oberen Rand 41 vollständig ab. Das Schöpfrad 45 wird durch den Motor 49 in der in F i g. 3 angegebenen Richtung (nach

ίο links) mit einer niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit etwa sechs Umdrehungen je Minute, herumgedreht. Die Schaufeln 51 drängen dann das Entwicklerpulver 42 nach oben in den spaltförmigen Raum 55. An der Oberseite dieses Raums liegt das angestaute Entwickle lerpulver 43 dann am Papier 1 an, an dessen Rückseite sich der Magnet 63 befindet. Die Eisenteilchen im Entwicklerpulver 43 werden hierdurch mit den an ihner haftenden Tonerteilchen an das Papier 1 gezogen. Die Tonerteilchen haften dabei an den elektrostatisch geladenen Stellen des Papiers 1, wodurch das Ladungs bild sichtbar wird. Das nahe den Enden des Magnetsy stems 59 befindliche Pulver wird nicht an das Papier I gezogen. Dieses Pulver fällt über die Trennwände Sf und 56' und gelangt in die Räume zwischen dieser

.'"> Trennwänden und den Seitenwänden 39 und 39', wo e< sich wieder mit dem Entwicklerpulvervorrat vermi sehen kann. Dank dieser Konstruktion werden keine Anforderungen an die Abdichtung zwischen Papier 1 und den Stitenwänden 39 und 39' gestellt.

ίο Das in den spaltförmigen Raum 55 gedrängte Entwicklerpuiver 43 wird durch die Reibung mit derr Papier 1 zu einer Stelle mitgenommen, an der da; Magnetfeld nahezu keinen Einfluß mehr hat. Hier faller die Eisenteilchen und die nicht zum Entwickelr verwendeten Tonerteilchen in die Kammer 11 zurück Sie vermischen sich wieder mit dem dort befindlicher Entwicklungspulver 43. Die Strömungsrichtung de! Entwicklerpulvers 43 ist in F i g. 3 mit einer Reihe vor Pfeilen 65 angegeben.

Ist der auf der Vorratsrolle 3 vorhandene Papiervorrat erschöpft, so muß der Papierstreifen 1 durch einer neuen ersetzt werden. Hierzu kann wie beschrieben der

Papier 1 frei v/ird. Um zu verhindern, daß hierbei dei Magnet 63 einen Teil des Entwicklerpulvers mitnimmt was zu einer Verunreinigung der Umgebung führer würde, dreht man das Magnetsystem 59 erst mit Hilfe des Handgriffs 63 über 180° um seine Längenachse wodurch der Schirm 65 zwischen dem Magneten unc dem Papier 1 angeordnet wird. Hierdurch fällt da:

Entwicklerpulver 43 in die Kammer 11 zurück, wonach der Rahmen 29, 29' ohne weiteres emporgenippi werden kann.

Obwohl im vorhergehenden die Anwendung dei Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung in einerr bestimmten Typ von elektrostatischem Drucker beschrieben wurde, versteht es sich, daß sie ebenso gut mil anderen Apparaten zusammenarbeiten kann, die einer Träger mit einem elektrostatischen Ladungsbild liefern So kann etwa auch ein Zwischenträger verwendei werden, auf dem das Ladungsbild angebracht und entwickelt wird, wonach das entwickelte Bild auf einer definitiven Träger übertragen wird. Ebenso kann das Ladungsbild statt durch den elektrostatischen Druck kopf 5 andersartig auf dem Träger angebracht werden etwa durch Projizieren eines Bildes auf einen homogen geladenen photoleitenden Träger.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entwickeln von auf einem Träger gebildeten elektrostatischen Ladungsbildern, welche Vorrichtung aus einer trogförmigen Kammer mit zwei Seitenwänden, einer Vorder- und einer Rückwand besteht, wobei der Träger über den oberen Rand jener Vorderwand in einer senkrecht zum genannten oberen Rand verlaufenden Richtung geführt wird, wobei er die offene Oberseite der Kammer zumindest teilweise abdeckt, weiche Kammer ein aus Toner- und Trägerteilchen bestehendes Entwicklerpulver enthält, das mittels eines am Boden der Kammer mit Abstand zum Träger angeordneten Schaufelrads aufwärts gegen die das Ladungsbild tragende Unterseite des Trägers geschoben wird, welches Schaufelrad um eine parallel zum oberen Rand verlaufende Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (11) eine parallel zur genannten Achse (47) verlaufende, etwa vertikal stehende Trennwand (53) enthält, die eine Begrenzung eines spaiiförmigen Raums (55) bildet, dessen andere Begrenzung durch die Vorderwand (35) gebildet wird, v/elcher spaltförmige Raum (55) eine Verbindung zwischen dem Schaufelrad (45) und dem die Kammer (11) abdeckenden Teil des Trägers (1) bildet, durch die das Entwicklerpulver (43) aufwärts gegen den Träger (1) geschoben wird, bevor es über den oberen Rand und die Rückseite der Trennwand (53) zum Schaufelrad (45) zurückfällt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das -Schaufe^lrad (45) durch einen zylinderförmigen Käfig von Schaufeln (51) in Form von parallel zur Zylinderachse verlaufenden Streifen gebildet wird, deren Breite höchstens ein Sechstel des Außendurchmessers des Schaufelrads (45) beträgt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Spalt (57) zwischen dem oberen Rand (41) der Vorderwand (35) und einem sich über dem erstgenannten spaltförmigen Raum (55) befindenden, sich über dessen Gesamtlänge erstreckenden Magnetsystem (59) vorhanden ist, welcher zweite Spalt (57) einen Teil des Transportwegs für den zu entwickelnden Träger (1) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetsystem (59) aus einem zylinderförmigen Körper besteht, der um seine parallel zum zweiten Spalt (57) verlaufende Achse drehbar ist, und der über einen Teil seines Urnfangs aus einem sich über die Gesamtlänge des zuerstgenannten spaltförmigen Raums (55) erstreckenden, dauermagnetisierten Material (63) besteht, während die diametral gegenüber diesem magnetisiert™ Teil (63) liegenden Hälfte des Zylinders einen aus einem Material mit einer magnetisch abschirmenden Wirkung bestehenden Schirm (65) enthält.

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