DE2452879B2 - Magnetwalze - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetwalzegemäßdem Oberbegriff des Anspruchs I.

Derartige Magnetwalzen werden bei elektrostatischen Entwicklungseinrichtungen verwendet, bei denen ein Entwickler oder Toner elektrostatisch an das elektrostatische latente Bild gebunden wird, das clektrophotographisch auf einem elektrostatischen Kopierpapier mit einer Schicht eines lichtempfindlichen oder eines photoleitenden Isolierstoffs ausgebildet ist. Verwendbare Entwickler sind Zweikomponenten-Entwickler aus einem magnetischen Träger und einem Toner sowie Einkomponenten- Entwickler aus einem selbst ferromagnetischen Toner. Bei der Entwicklung wird üblicherweise ein sogenanntes Magnetbürsten-Entwicklungsverfahren verwendet, bei dem -,'er Entwickler an die Oberfläche einer Magnetwalze angezogen und in eine Stellung gefördert wird, in der die Magnetwalze dem elektrostatischen Kopierpapier gegenüberliegt, wobei dann eine Magnetbürste auf der Magnetwalze gebildet wird. Die Magnetbürste reibt die Oberfläche des elektrostatischen Kopierpapiers, damit der Entwickler oder Toner auf dem elektrostatischen latenten Bild anhaftet, um dort ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Da die Magnetbürste bei einer derartigen elektrostatischen Entwicklungsvorrichtung die entwickelnde Oberfläche gleitend reibt, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen, muß die Magnetbürste auf der Oberfläche der Magnetwalze aufgerichtet sein und außerdem ausreichende Festigkeit besitzen.

Die eingangs genannte Magnetwalze wird dazu verwendet und ist bekannt (vgl. US-PS 31 76 652). Bei der bekannten M^gnetwalze sind zwar mehrere Magnetpole gleicher Polarität in einem Teil des Dauermagneten angeordnet, der dem das latente Bild tragenden Glied gegenüberliegt. Jedoch ist zwischen zwei Magnetpolen gleicher Polarität stets ein Magnetpol entgegengesetzter Polarität mit im wesentlichen gleicher Ausbildung vorgesehen. Bei einer Anordnung der Magnetpole in abwechselnder Polaritätsfolge kehren die von einem Magnetpol einer Polarität austretenden magnetischen Flußlinien zum benachbarten Magnetpol entgegengesetzter Polarität zurück. Folglich werden zahlreiche magnetische Flußlinien erzeugt, die sich parallel oder im wesentlichen parallel zum unmagnetischen Hohlzyiinder erstrecken, während dagegen die Komponente der magnetischen Flußlinien, die zum Hohlzylinder senkrecht ist, relativ klein ist.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der bekannten Magnetwalze ist ein exzentrischer Dauermagnet vorgesehen, der lediglich einen /V-Magnetpol und einen diesem diametral gegenüberliegenden S-Magnetpol besitzt. Bei dieser Magnetwalze dürfte zwar der Anteil der zum Hohlzylinder senkrechten magnetischen Flußlinien größer sein als zuvor, jedoch ist die Dichte dieser Komponente senkrecht zur Magnetwalze bzw. zum Hohlzylinder nur sehr gering.

Bei einer anderen bekannten Magnetwalze (vgl. US-PS 34 02 698) ist ein Dauermagnet mit mehreren Magnetpolen einer Polarität innerhalb eines unmagnetisehen Hohlzylinders dem Träger des elektrostatischen latenten Bildes gegenüberliegend angeordnet. Jedoch lediglich ein Magnetpol, der dem Träger genau gegenüberliegt, dient zur Ausbildung der Magnetbürste und weist beiderseits Magnetpole entgegengesetzter Polarität »"^f Die anderen Magnetpole gleicher Polarität, die sich im wesentlichen über dem gesamten Umfang des Dauermagneten verteilen, dienen lediglich dazu, den Entwickler aus dem Entwickler-Behälter über die Außenfläche des unmagnetischen Hohlzylinders zu der Stelle zu bringen, an der die Magnetbürste ausgebildet werden soll. Zu diesem Zweck besitzen auch die dem Träger genau gegenüberliegenden Magnetpole höhere magnetische Feldstärke als die übrigen Magnet-

pole. Das bedeutet, daß die magnetischen Flußlinien, die von dem dem Träger genau gegenüberliegenden Magnetpol einer Polarität ausgehen, zwischen den benachbarten Magneten gleicher Polarität zu den Magneten entgegengesetzter Polarität zurückkehren, weshalb, wie bei der ersteren bekannten Magnetwalze, die Magnetbürste nur relativ klein ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Magnetwalze der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Magnetbürste großer Festigkeit und Ausdehnung erzeugbar ist, die sich senkrecht zur Oberfläche der Magnetwalze erstreckt, um so ein deutliches und einheitliches sichtbares Bild erzeugen zu können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Dadr.rch, daß mehrere Magnetpole gleicher Polarität als Entwicklungsmagnetpole verwendet werden, wird eine Magnetbürste großer Weite und Festigkeit erzeugt. Die Abstoßungskräfte der Magnetpole gleicher Polarität erreichen nämlich in ihrem mittleren Bereich sine hohe Dichte einer Komponente des magnetischen Flusses, die senkrecht zur Magnetwalze ist. D. h, magnetische Kraft- oder Flußlinien, die von einem der Pole gleicher Polarität austreten, wirken simultan mit magnetischen Kraft- oder Flußlinien, die vom benachbarten Magnetpol gleicher Polarität austreten so zusammen, daß eine synergetische Gesamtwirkung erreicht wird, wodurch die Dichte der Komponente der magnetischen Flußlinien senkrecht zur Oberseite der Magnetwalze bzw. des unmagnetischen Hohlzylinders entsprechend der Vektorensumme der benachbarten Magnetpole gleicher Polarität erhöht wird. Diese synergetische Wirkung wird auch nicht verändert, wenn zwischen den die Entwicklungsmagnetpole bildenden benachbarten Magnetpole gleicher Polarität kleine Magnetpole entgegengesetzter Polarität mit vergleichweiser geringer magnetischer Feldstärke vorgesehen sind.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Querschnitt eine elektrostatische Kopiervorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Magnetwalze,

Fig.2 im Querschnitt eine herkömmliche Magnetwalze,

Fig.3 Kurven zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Umfang^-Stellungen der Magnetwalze und der Magnetflußdichte,

Fig.4 und 5 die Magnetflüsse um den Rand der herkömmlichen bzw. der erfindungsgemäßen Magnetwalze, und

F i g. 6 und 7 Magnetbürsten, die auf der herkömmlichen bzw. der erfindungsgemäßen Magnetwalze erzeugt sind.

Eine elektrostatische Entwicklungsvorrichtung besteht aus einem elektrostatischen Kopierpapier, einer Magnetwalze, die nahe dem und parallel zum Kopierpapier angeordnet ist. und aus einer Einrichtung zur Zufuhr eines Entwicklers zur Magnetwalze gegenüber dem Kopierpapier, und sie zeichnet sich dadurch aus. daß die Magnetwalze einen festen Dauermagneten und einen unmagnetischen Hohlzylinder hat, der um den Dauermagneten umläuft, und daß der Dauermagnet mehrere längliche Entvv^;<;klungsmagnetpole besitzt, die die gleich Polarität aufweisen und sich parallel zur Mittellinie des unmagnetischen Hohlzylinders in einem Teil erstrecken, der gegenüber dem elektrostatischen Kopierpapier liegt.

Bei der Entwicklungsvorrichtung bewegt sich das elektrostatische Kopierpapier relativ zur Magnetwalze, während der unmagnetische Hohlzylinder hinsichtlich des ortsfesten Dauermagneten umläuft, wobei eine Magnetbürste aus dem Entwickler auf den Entwicklungsmagnetpolen gebildet ist, d. h. an der Stelle der Magnetwalze, die gegenüber dem elektrostatischen Kopierpapier liegt, so daß die so erzeugte Magnetbürste gleitend die Oberfläche des elektrostatischen Kopierpapiers reibt, um ein sichtbares Bild zu erzeugen.

Es müssen wenigstens zwei Entwicklungsmagnetpole gleicher Polarität vorgesehen sein. Wenn die Entwicklungsmagnetpole mit zwei oder mehr Polen gleicher Polarität benachbart in Umfangsrichtung vorgesehen sind, können die von diesen Magnetpolen in Radialrichtung der Magnetwalze ausgehenden magnetischen Kraftlinien einander abstoßen und sich weiter in Radialrichtung ausdehnen, so cü3 die durch den Entwickler auf den Magnetpolen gebildete Magnetbürste stark ist und eine Umfangsausdehnung aufweisen kann, die gleich der mehrere Magnetpole ist.

Vorzugsweise sind drei Entwicklungsmagnetpole gleicher Polarität und benachbart zueinander in Umfangsrichtung vorgesehen. In diesem Fall werden die magnetischen Kraftlinien von einem mittleren Entwicklungsmagnetpol durch die Magnetpole an dessen entgegengesetzten Seiten abgestoßen und können sich daher linear in Radialrichtung erstrecken, wodurch eine Magnetbürste mit großer Höhe gebildet wird.

Wenn der stärkste Magnetpol unter mehreren Entwicklungsmagnetpolen gleicher Polarität als Hauptmagnetpol verwendet wird und die übrigen Magnetpole, die auf beiden Seiten des Hauptmagnetpoles vorgesehen sind, als Hilfsmagnetpole dienen, und wenn die Magnetflußdichte des Hilfsmagnetfeldes 20-70% der Magnetflußdichte des Hauptmagnetpoles beträgt, kann die so erhaltende Magnetbürste ihre geeigneste Form haben. Wenn die Magnetflußdichte der Hilfsmagnetpole kleiner als 20% ist, können die Hilfsmagnetpole die Magnetflüsse vom Hauptmagnetpol nicht weiter linear ausdehnen, so daß die erzeugte Magnetbürste in ihren Abmessungen kleiner ist. Wenn andererseits die Magnetflußdichte der Hilfsmagnetpole 70% überschreitet, kann eine Beeinflussung zwischen dem Hauptmagnetpol und den Hilfsmagnetpolen auftreten, wodurch ein Zustand entsteht, der nicht zwischen dem Hauptmagnetpol und den Hilfsmagnetpolen unterscheidet.

Vorzugsweise liegt kein Magnetpol entgegengesetzter Polarität zwischen benachbarten Entwicklungsr.;agnetpolen gleicher Polarität.

V»etin ein starker Magnetpol entgegengesetzter Polarität zwischen Entwicklungsmagnetpolen vorgesehen ist, können die von den Entwieklungsmagnetpolen ausgehenden magnetischen Kraftlinien zu den Magnetpolen mit entgegengesetzter Polarität angezogen werden, so daß keine Magnetbürste mehr gebildet werden kann. Wenn nun Magnetpole entgegengesetzter Polarität zwischen den Entwieklunpmagrietpölen vorgesehen sind, müssen die magnetischen Kräfte dieser Magnetpole entgegengesetzter Polarität in ihren Absolutbetrag kleiner als die magnetische Kraft des schwächsten Magn.'tpoles der mehreren Entwicklungsmagnetpolen sein.

Insbesondere sollten die magnetischen Kräfte der Magnetpole entgegengesetzter Polarität halb so eroß

wie die magnetischen Kräfte der Entwicklungsmagnetpole sein.

Im folgenden werden Ausführungsbcispicle der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die elektrostatische Entwicklungsvorrichtung (Fig. I) besteht aus einem elektrostatischen trommelförmigen Kopierpapier II, einer Magnetwalze 12. die nahe dem elektrostatischen Kopierpapier 11 vorgesehen ist. und aus einer Einrichtung /ur Zufuhr eines Entwicklers 15 zu einem Teil 14 zwischen dem elektrostatischen Kopierpapier Il und der Magnetw.il ze 12.

Das elektrostatische Kopierpapier 11 bewegt sich relativ zur Magnetwalzc 12 in Pfeilrichtung Λ.

Die Magnetwalzc 12 besieht aus einem ortsfesten Dauermagneten 121 und einem unmagnetischen Hohlzylinder 122. der um den Dauermagneten 121 in Mleiinchtung «umläuft. Bei diesem Austuhrungsbeispiei besteht der Dauermagnet 121 aus einem säulenförmigen Keramik-Magnctwerkstoff, wie beispielsweise aus einem Ba Ferrit-Magnetwerkstoff, und ist koaxial zum unmagnetischen Hohlzylinder 122.

Im Dauermagnet 121 liegt auf der Seite gegenüber dem elektrostatischen Kopierpapier 11 ein Hauptmagnetpol /Vi für die Entwicklung, während Hilfsmagnetpoie π·,. n> hierzu benachbart sind. Diese Magnetpole Nt. Πι. ni erstrecken sich parallel zur Mittellinie des Dauermagneten 121. Der Hauptmagnetpol /V₁ und die Hilfsmagnetpole n\ und n₂ haben gleiche Polarität.

Der Entwickler 15 ist in einem Bad oder Behälter 13 und wird zum unmagnetischen Hohlzylinder 122 aufgrund des Magnetpolcs S\ des Dauermagneten 121 angezogen und dann zum Entwicklungs-Tei¹ 14 gegenüber dem elektrostatischen Kopierpapier 11 geführt, wenn der unmagnetische Hohlzylinder 122 umläuft. Im allgemeinen liegt ein Flügel- oder Schaufelrad 16 im Behälter 13. um den Entwickler 15 umzuwälzen, während ein Abstreifer 17 längs des unmagnetischen Hohlzylinders 122 \orgesehen ist, um die Menge des zuzuführenden Entwicklers 15 einzustel- ^:en. Zusätzlich wird der Entwickler 15. der die Entwicklung bereits abgeschlossen hat. mittels eines Abstreichers 18 mit der Drehung des unmagneti-ichen Hohlzylinders 122 abgestreift und kehrt in den Behälter 13 zurück.

Die Magnetflußdichte auf dem unmagnetischen Hohlzylinder 122 der Magnetwalze 12 ist in der F i g. 3 durch Volumen dargestellt. In dieser Figur ist die Viagnetflußdichte in G auf der Ordinate abhängig vom Mittelpunktswink-I der Magnetwalze 12 dargestellt. Die Kurven der Hilfsmagnetpole /7i, n₂ treten beiderseits der Kurve des Hauptmagnetpoles N] auf. Wie aus dieser Figur hervorgeht, liegt ein kleines Tal a der Magnetflußdichte zwischen dem Hauptmagnetpol /V₁ und den Hiifsmagneipolen n-. n₂, was erklärt, daß die Hilfsmagnetpole n-. Th unabhängig vom angepassten Magnetpol /V· sind.

Eine herkömmliche Magnetwalze (F i g. 2) besteht aus einem ortsfesten säulenförmigen Dauermagneten 221 und einem unmagnetischen Hohlzylinder 222, der um den äußeren Umfang des Dauermagneten 221 umläuft. In dieser Figur hat ein Entwicklungsmagnetpol N₂ lediglich einen Pol. Die Verteilung der Magnetflußdichte, die auf dem unmagnetischen Hohlzylinder 222 auftritt, ist durch eine Strichpunktlinie in F i g. 3 dargestellt. Der Magnetfluß des Entwicklungsmagnetpoles N₂ ergibt wie die Magnetflüsse der übrigen Magnetpole eine einfache Sinuskurve.

Die F i g. 4 und 5 zeigen Eisenpulverdarstclliingcn, die die Magnetflußverteilung um die herkömmliche und die crfindungsgeniäße Magnctwalze erläutern. Wie aus der I'ig. 5 hervorgeht, werden magnetische Kraftlinien einer beträchtlichen Breite oder Weite senkrecht zur Oberfläche der Magnetwalze durch den f lauptmagnctpol N] und die Hilfsmagnetpole n\. n₂ beiderseits des Hauptmagnetpoles N\ hervorgerufen. Im CJcgensatz hierzu sind die auf der herkömmlichen Magnetwalzc ei /engten magnetischen Kraftlinien in der in der F i g. 4 dargestellten Weise verteilt, so daß die von dem I ntwicklungsmagnctpol N₂ ausgehenden magnetischen Kraftlinien zu den Magnetpolen .S'i. S₂ gezogen werden, wodurch ein geringer Anteil an magnetischen KruftIinicn verbleibt, die senkrecht zur Magnet walze sind.

Die F i g. b und 7 zeigen entsprechend dem Entwickler 15 ausgebildete Magnetbürsten, wobei diese Magnetwaizen verwendet werden. Eine magnetbürste 9 wird unmittelbar oberhalb des Entwieklungsmagnetpoles aber überlagert zu einer Schicht 8 aus dem Entwickler 15 mit einheitlicher Dicke gebildet. Die Fig. b bezieht sich auf die in der F i g. 2 gezeigten Magnetwal/e und zeigt die kleinere Weite Wi und Höhe h\ der Magnetbürste 9 (Unter »Höhe« wird die Höhe des von der Oberfläche der Schicht 8 des Entwicklers 15 aufgebauten Teils des Flntu.cklers 15 verstanden). Dagcgc.i bezieht sich die F i g. 7 auf die erfindungsgemäße Magnetwalz.e (F ig. I). wobei eine vergrößerte Weite W₂ und Höhe h_: des aufgebauten Teils der Magnetbürste 9 dargestellt ist. die wie der Strunk einer Ananasfrueht aussieht.

Wie aus der F i g. 7 hervorgeht, sind die Weite W₂ und die Höhe h, beträchtlich vergrößert. Die Abmessungen herkömmlicher Magnetbürsten 9 sind: W₁ = 4 bis 5 mm. h-, = 2 bis 3 mm. Dagegen betragen die Abmessungen sei der Erfindung: W. = 9 bis Il mm. /7, = 5 bis 7 mm. was doppelt soviel wie bei der herkömmlichen Magnetbürsten 9 ist.

Selbst wenn ein kleiner Magnetpol 5 zwischen den Entwicklungsmagnetpolen /Vi. r?i und n^der Magnetwalze 12 vorgesehen ist. wie durch eine Strichlinic in der F i g. 3 angedeutet, werden die von den Hilfsmagnetpolen /Ji. n₂ ausgehenden magnetischen Kraftlinien nicht vollständig im Magnetpol S absorbiert, sondern tragen zur Erregung des Hauptmagnetpoles N₁ bei, was einen gleichbleibenden Effekt darstellt, solange der Magnetpol .Skieiner als die Hilfsmagnetpole n\, n₂ ist.

Erfindungsgemäß sind nahe zueinander mehrere Magnetpole gleicher Polarität vorgesehen, so daß die von diesen Magnetpolen erzeugten magnetischen Kraftlinien einander abstoßen können, damit sie sich senkrecht zur Oberfläche der Magnetwalze erstrecken. Wenn so eine Magnetbürste mit einem Entwickler gebildet wird, sind die Weite und Höhe der Magnetbürste vergrößert, was eine sog. starke Magnetbürste ergibt. Wenn demgemäß das auf dem elektrostatischen Kopierpapier vorgesehene elektrostatische latente Bild mit der so ausgebildeten Magnetbürste gerieben wird, wird eine ausreichende Merge Entwickler angezogen, was zu einem gut sichtbaren Bild führt.

V'ährend bei den bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Entwicklungsmagnetpol eine /V-PoIarität aufweist, wird mit einem Entwicklungstr jmetpoi einer £ Polarität die gleiche Wirkung erzielt. Weiter ist die Anzahl der an der Oberfläche des säulenförmigen Dauermagneten vorgesehenen Magnetpole -ntsprechend dem Bedarf frei wählbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Magnetwalze Für die Entwicklung elektrophotographischer Ladungsbilder mit einem unmagnetischen Hohlzylinder und einem in diesem ortsfest angeordneten Dauermagneten mit mehreren länglichen sich in Achsrichtung des Hohlzylinders erstreckenden Magnetpolen, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwalze (12) mehrere längliche Magnetpole (N,, n,, ni) als Entwicklungsmagnetpole an dem Dauermagneten (121) so aufweist, daß sie gleiche Polarität besitzen und zueinander benachbart in Umfangsrichtung an dem Teil (14) der Oberfläche der Magnetwalze (12) vorgesehen sind, in dem die Entwicklung des Ladungsbildes erfolgt, wodurch eine Magnetbürste (9) großer Ausdehnung (W* hi) im Entwicklungsbereich gebildet wird.

2. Magnetwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetwalze (12) drei längliche Magnetpole (Ni, n\, ni) gleicher Polarität als Entwicklungs-Magnetpole aufweist.

3. Magnetwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußdichte des mittleren Magentpols (N\) der drei Magnetpole (Nu η,, ni) größer als die Magnetflußdichten der beiden übrigen Magnetpole (n,, ni) fet, die beiderseits des mittleren Magnetpols (Ni) liegen.

4. Magnetwalze nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußdichten der beiden seitlichen Magnetpole (n,, /J₂) 20 bis 70% der Magnetflußdichte des mittleren Magnetpols (N,) betragen.

5. Magnetwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mag ?twalze (12) zwei längliche Magnetpole gleicher Polarität als Entwicklungsmagnetpole ausweist.

6. Magnetwalze nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußdichten der beiden Magnetpole verschieden sind.

7. Magnetwalze nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußdichte des einen Magnetpols 20 bis 70% der Magnetflußdichte des anderen Magnetpols beträgt.

8. Magnetwalze nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetpole entgegengesetzter Polarität zwischen den länglichen Magnetpolen (Nu /Ji, ni) der Entwicklungsmagnetpole angeordnet sind, deren Magnetflußdichte in ihrem Absolutbetrag kleiner als die Magnetflußdichte des schwächsten der Magnetpole (N\, n\. ni) der Entwicklungsmagnetpole ist.

9. Magnetwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußdichte des Magnetpols entgegengesetzter Polarität zwischen den länglichen Magnetpolen (N₁, n\, ni) der Entwicklungsmagnetpole höchstens halb so groß wie deren Magnetflußdichten ist.