DE2602134A1

DE2602134A1 - Xerographische entwicklungsvorrichtung fuer eine xerographische kopiermaschine

Info

Publication number: DE2602134A1
Application number: DE19762602134
Authority: DE
Inventors: William Raymond Buchan; Edward Francis Mayer
Original assignee: Itek Corp
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 1975-01-21
Filing date: 1976-01-21
Publication date: 1976-07-22
Also published as: GB1533933A; US4007707A; JPS5949584B2; CA1082449A; JPS5199532A

Description

--- PatsntamvSlfe: ²¹· Januar 1976

Dr. !ns. Welter Abltz
Dr, Diotsrr-. M₀ rf
Dr. {,'ans-A. Brauns

8 läüiiciiaa 88, Planzanaueretr. 28

ITEK CORPORATION
IO Maguire Road, Lexington, Mass., V.St.A.

Xerographie ehe Entwicklungsvorrichtung für eine xerographische Kopiermaschine

In bekannten Kaskadenentwicklern werden grosse Entwicklermengen an die xerographische Trommel herangeführt und zirkulieren durch das System mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit, wodurch als Folge von Abrieb eine Abnützung des Entwicklers hervorgerufen wird. Ferner arbeiten die Förderbänder zur Überführung des Toners von den unteren Abschnitten des Systems zu den oberen Abschnitten desselben zwecks erneuter Zuführung zur Trommel normalerweise mit verhältnismässig hohen Geschwindigkeiten von etwa 24- Eimern/Sekunde. Es ist sehr erwünscht, einen mit beträchtlich niedrigeren Geschwindigkeiten •arbeitenden Bandförderer einzusetzen, um die Abnützung und entsprechende Wartung zu verringern. Wird eine längliche, eine enge Entwicklerzone begrenzende Entwicklerelektrode verwendet, ist es ferner sehr erwünscht, am Eingang der engen Entwickler-

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zone eine konstante Drucksäule des Entwicklers aufrechtzuerhalten, damit die Entwicklerzone beim Einschalten sehr schnell gefüllt werden kann und eine verhältnismässig gleichmässige Strömungsgeschwindigkeit und gleichmässige Betriebsbedingungen einer teilweisen Tonerverwirbelung aufrechterhalten werden.

Die bekannten, vorausgehend erwähnten Förderbänder für den Entwicklungsvorgang sind zusätzlich mit Tonermischvorrichtungen versehen, um eine Mischung von frischem Toner mit verbrauchten Trägerteilchen vorzunehmen. Eine derartige Einrichtung ist verhältnismässig aufwendig, da das Mischen infolge der vorausgehend erwähnten hohen Geschwindigkeiten des Förderers,die zur Aufrechterhaltung eines hohen Entwicklerdurchsatzes erforderlich sind, sehr schnell erfolgen muss. Es wird als erstrebenswert angesehen, eine mit einem Förderband zusammenwirkende Mischvorrichtung zu vermeiden und stattdessen einfachere Tonerabgabe- und Mischvorrichtungen zu verwenden, welche keinen anderenfalls erfοrderlichenjverhältnismässig schnellen und gründlichen . Mischvorgang gewährleisten müssen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein verhältnismässig grosser Entwicklervorrat vorgesehen, damit Entwickler durch einen Zuführkanal in den oberen Bereich einer schmalen Entwicklerzone gelangt. Ein Entwicklerabgabeventil ist dem Zuführkanal zugeordnet, um wahlweise eine Förderung des Entwicklers durch die schmale Entwicklerzone während des Kopierens zu gestatten und eine solche Förderung während der Varteperioden zu verhindern, wenn kein Kopiervorgang erfolgt, obwohl die Maschine eingeschaltet ist. Eine mit dem verhältnismässig grossen Entwicklervorrat in "Verbindung stehende Zuführkammer liefert eine verhältnismässig konstante .Drucksäule, um die Strömungsgeschwindigkeiten des Entwicklers und zumindestens eine teilweise Turbulenz relativ konstant zu halten. Da das Mischen des Toners und der Trägerteilchen im Tonervorrat und der Zuführkammer erfolgt, können im unteren Bereich der Maschine einfachere Tonermischvorrichtungen einge-

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setzt werden, womit der erforderliche Aufwand und die Kosten verringert \j erden.

Ein zusätzlicher grosser Vorteil der Anordnung eines Tonervorrats in Verbindung mit der Zuführkammer liegt darin, dass der Spitzenbedarf im Anfangsteil des Zyklusses als Folge der durch die Zuführkammer erzeugten Druckhöhe ohne weiteres befriedigt werden kann; durch diese Druckhöhe wird eine schnelle Auffüllung der Entwicklerzone und des unteren Bereichs der Maschine gewährleistet. Ist die Periode des Spitzenbedarfs der Entwicklung überschritten, so braucht der Aufwärtsförderer lediglich den mittleren Bedarf zu befriedigen, welcher, sobald das System einen Gleichgewichtszustand erreicht hat, geringer als der Spitzenbedarf ist, so dass infolgedessen eine niedrigere Geschwindigkeit des Tonerförderers verwendet werden kann. Mit anderen Worten, der Aufwärtsförderer braucht den Spitzenbedarf überhaupt nicht zu befriedigen, da derselbe durch den Tonervorrat in Verbindung mit der Zuführkammer befriedigt wird. Darüberhinaus wird durch die Zuführkammer eine bei bekannten Vorrichtungen auftretende zu starke Tonerströmung vermieden, wodurch der mittlere Bedarf selbst verkleinert wird, da kein Verstreuen des Entwicklers über die Entwickler zone hinaus erfolgt. Da sich der Entwickler prozentual zeitlich lange im Entwicklervorrat befindet, wird die Entwicklerabnützung verringert. Überströmende Entwickleranteile treffen ferner den unteren Bereich der Maschine mit beträchtlicher Geschwindigkeit, so dass durch die Beseitigung eines überströmenden Entwickleranteils die Abnützung des Entwicklers weiter verringert wird.

Die Erfindung wird anschliessend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Gemäss der einzigen Figur wird eine xerographische Trommel 1 zur Entwicklung verwendet. Eine Elektrode 2 ist neben der Trommeloberfläche angeordnet und begrenzt eine schmale Entwicklerzone. Die Elektrode ist vorzugsweise aufgerauht, wie dies in der DT-OS 2 460 524 beschrieben ist.

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Die Elektrode wird mittels einer Spannungsquelle 5 in üblicher Weise vorgespannt. Ein mit niedriger Geschwindigkeit arbeitender, zur Förderung des Entwicklers dienender Bandförderer 4 i?t mit üblichen Eimern 6 ausgestattet, um Entwickler aus dem unteren Abschnitt der Maschine 7 an eine Führung 8 zu bringen, wodurch die Förderung des Entwicklers in einem verhältnismässig grossen Entwicklervorrat 9 erleichtert wird, welcher seinerseits über eine Öffnung 12 mit einer Zuführkammer 11 in Verbindung steht. Ein Ventil 13 ist neben dem Zuführkanal 14 angeordnet und wird in beliebiger Weise durch eine übliche Ventilsteuerung 16 betätigt.

Ein Hauptanteil des Entwicklers, und zwar mindestens 50 %, wird innerhalb des Entwicklervorrats 9 gehalten. In einer ersten Stellung des Ventils ist der Magnet 17 derart angeordnet, dass im Zuführkanal ein magnetisches Feld vorhanden ist, wodurch die magnetisierbaren Trägerteilchen in einem Konglomerat zusammengehalten werden und eine Entwicklerströmung vom Förderkanal in den oberen Abschnitt der Entwicklerzone verhindert wird. In einem zweiten Betriebszustand des Ventils ist das magnetische Feld nicht vorhanden und der Entwickler gelangt durch den Zuführkanal als Folge der Schwerkrafteinwirkung. Obgleich das Ventil in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein kann, ist es als beweglicher Magnet dargestellt. Die Ventilsteuervorrichtung 16 kann aus einem üblichen Steuermagneten bestehen, durch welchen die Ventilscheibe 13* verdreht wird, um den Magnet 17 vom Zuführkanal wegzuführen. Bei Verwendung eines in hohem Masse fliessfähigen Entwicklers würde die Überströmkammer an der Oberseite geschlossen, wie dies durch die Linie 21 angedeutet ist, damit die erforderliche konstante Druckhöhe aufrechterhalten wird. In der von den Erfindern verwendeten Anlage besass der Entwickler eine verhältnis-.mässig niedrige Fliessfähigkeit, so dass die zwischen den Einzelteilchen vorhandenen !Reibungskräfte ein derartiges Überströmen verhinderten und den Pegelstand näherungsweise in der in der Figur gezeigten Höhe hielten.

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Ist die Maschine in Wartestellung, in welcher ein Kopiervorgang nicht stattfindet, so verhindert das Ventil 13 eine Zuführung des Entwicklers zur Entwicklerzone. Bei Beginn des Kopiervorgangs veranlasst die Ventilsteuervorrichtung 16 ein Abschalten des magnetischen Flusses am Zuführkanal. Der Entwickler gelangt unter dem konstanten,von der Zuführkammer gelieferten Druck in die Entwicklerzone, wodurch verhältnismässig gleichmässige Strömungsgeschwindigkeiten und mindestens teilweise sich nicht ändernde Turbulenzverhältnisse innerhalb der Entwicklerzone aufrechterhalten werden, was zur Erzielung einer guten Kopierqualität wichtig ist. Wie bereits erwähnt wurde, ermöglicht die Entwicklervorrat-Zuführkammeranordnung eine beträchtliche Vermischung von Toner mit Trägerteilchen, so dass eine verhältnismässig einfache und kostengünstige Tonermischvorrichtung in der Maschine verwendet werden kann. Eine Tonerabgabevorrichtung 22 gibt Toner in die Entwicklerströmung ab und eine Mischvorrichtung 24 ermöglicht eine seitliche Vermischung. Im Hinblick auf die beträchtliche Vermischung im oberen Abschnitt der Maschine kann die Mischvorrichtung 24 verhältnismässig klein und preisgünstig ausgebildet sein und besteht vorzugsweise aus einer Rutsche ohne bewegliche . Teile. Die Rutsche besteht aus Prallelementen, welche den im mittleren Teil liegenden Entwickler gegen die äusseren Bereiche der Strömung leiten und gleichzeitig Entwickler von den äusseren Bereichen bei jedem Durchgang des Entwicklers durch die Mischvorrichtung gegen den mittleren Bereich führen. Die vorausgehend erwähnten, verhältnismässig kompliziert aufgebauten Mischvorrichtungen für Maschinen mit hohem Entwicklerdurchsatz sind daher nicht erforderlich. Eine andere Ausführungsform der Mischvorrichtung könnte gemäss der ÜS-PS 3 697 050 ausgebildet sein. Die Tonerabgahevorrichtung 22 gibt dem Toner verhältnismässig gleichförmig quer zur Entwicklerströmung ab und verwendet eine Schnecke aus geschäumtem Kunststoff, die innerhalb eines mit Austrittsöffnungen versehenen Zuführrohrs liegt und quer zur Strömungsrichtung des Entwicklers angeordnet ist.

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Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform bleibt der Bandförderer zwecks Auffüllung des Entwicklervorrats nach dem Kopier-. Vorgang und während des Reinigungsvorgangs eingeschaltet, so dass etwa 90 % des in der Maschine befindlichen Entwicklers dem Entwicklervorrat zugeführt werden, bevor der Bandförderer stillgelegt wird. Dadurch werden die Eimer des Förderers und der Entwieklersumpf im wesentlichen geleert. Durch den Betrieb des Bandförderers während des Reinigungsvorgangs wird Entwickler aus dem Sumpf 7 entnommen und es erfolgt somit eine Vermischung von frisch zugeführten Toner mit verbrauchten Trägerteilchen im Sumpf sowie eine weitere Mischung,während der Entwickler von den Eimern dem Entwicklervorrat zugeführt wird.

Gemäss einer zweiten Ausführungsform kommt der Bandförderer zum Stillstand,sobald die Entwicklung beendet ist, so dass die Hälfte des Entwicklers in den Eimern des Förderers und Sumpf verbleibt. Bleibt jedoch die Maschine abgeschaltet, beispielsweise während des Wochenendes, so könnte neu zugeführter Toner Agglomerate bilden, so dass der Betrieb der Maschine gemäss der ersten Ausführungsform bevorzugt wird, um den neu zugeführten Toner mit den Trägerteilchen sobald wie möglich zu mischen.

Zusammenfassend ergibt sich, dass die Hauptvorteile des vorausgehend beschriebenen Systems darin liegen, dass ein geringerer Entwicklerabrieb vorhanden ist, so dass die Erneuerung des Entwicklers weniger oft erfolgen muss, dass ferner die Mischvorrichtungen weniger kompliziert sind, eine konstante Druckhöhe für gesteuerte Entwicklungsbedingungen vorhanden ist und ein mit niedriger Geschwindigkeit arbeitender Förderer für den Entwickler verwendet wird.

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Claims

«ν ²¹* ^Januar ^976

Patentansprüche

Xerograpliische Entwicklungsvorrichtung für eine xerographische Kopiermaschine, gekennzeichnet durch

a. ein xerographisches Element (1) zur Aufnahme eines elektrostatischen Bildes,

b. eine neben diesem Element angeordnete Entwicklerelektrode (2), die eine schmale Entwicklerzone begrenzt,

c. einen Entwicklervorrat (9)» welcher einen beträchtlichen Anteil der Gesamtmenge des in der Maschine befindlichen Entwicklers enthält,

d. eine Ventilvorrichtung (13) zur Steuerung der Tonerströmung vom Entwicklervorrat (9) zur schmalen Entwicklerzone und

e. einen Entwicklerförderer (4-) zum Transport des durch die Entwicklerzone hindurchgetretenen Entwicklers zurück zum Entwicklervorrat (9)·
2. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine in Verbindung mit dem unteren Bereich des Entwicklervorrats (9) stehende Zuführkammer (11), durch welche eine im wesentlichen konstante Entwicklerdruckhöhe am Eingang der schmalen Entwicklerzone gebildet wird,

■ so dass eine gewünschte Strömungsgeschwindigkeit des durch die schmale Entwicklerzone fliessenden Entwicklers unabhängig von der Menge des im Entwicklervorrat (9) befindlichen Entwicklers aufrechterhalten wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung (13) einen Magnet (17) enthält, durch den die magnetisierbaren Trägerteilchen in einem Konglomerat zusammengehalten werden, welches die Strömung des Entwicklers in die schmale Entwicklerzone verhindert, wenn sich die Ventilvorrichtung in einem ersten Betriebszustand befindet, wobei in einem zweiten Betriebszustand der magnetische Fluss im Bereich der Entwicklerteilchen unwirksam wird, so dass Entwickler vom Entwicklervorrat

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in die schmale Entwicklerzone fliesst.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i gekennzeichnet durch einen Zuführkanal (14) zur Speisung von Entwickler vom Entwicklervorrat zur Entwicklerzone.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Tonerabgabevorrichtung (22), die in einem unteren Abschnitt der Maschine angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5? gekennzeichnet durch eine neben der Tonerabgabevorrichtung (22) angeordneten Entwicklermischvorrichtung, welche die Verteilung des Toners innerhalb der durch den unteren Abschnitt der Maschine tretenden Entwicklermasse begünstigt, die aus der schmalen Entwicklerzone ausgetreten ist.

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