DE2611995A1

DE2611995A1 - Magnetische buerste zur verwendung beim magnetischen drucken

Info

Publication number: DE2611995A1
Application number: DE19762611995
Authority: DE
Inventors: Ami Emanuel Berkowitz
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Genicom Corp
Priority date: 1975-03-24
Filing date: 1976-03-20
Publication date: 1976-10-07
Also published as: FR2305764B1; DK126076A; US3945343A; FR2305764A1; SE416081B; JPS51118445A; JPS604469B2; GB1539542A; SE7602682L

Description

Magnetische Bürste zur Verwendung beim magnetischen Drucken

Die Erfindung betrifft Strukturen zur Verteilung von Pigmentfarbstoff (Toner) in magnetischen Druckmaschinen. Insbesondere betrifft die Erfindung Strukturen magnetischer Bürsten zur Übertragung eines trockenen teilchenförmigen Pigmentfarbstoffs (Toner) auf latente Bilder auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium.

Magnetische Druckverfahren sind auf dem Gebiet der Kopierverfahren und der Herstellung von Faksimiles bekannt. In einer typischen magnetischen Druckmaschine werden elektrische Signale

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magnetischen Tonköpfen zugeführt, die magnetische Feldveränderungen in der Oberfläche eines sich bewegenden magnetischen Aufzeichnungsmediums induzieren. Die Feldänderungen erzeugen ein latentes magnetisches Bild auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, das zum Anziehen und zur Pesthaltung von magnetischen Tintenteilchen eingerichtet ist. Eine Tinte mit Toner, welche in trockener teilchenförmiger Form vorhanden sein kann, wird auf dem latenten magnetischen Bild aufgebracht und kann auf Papier und andere harte Kopiermittel übertragen werden. In manchen Gesichtspunkten ist das magnetische Drucken ähnlich dem üblicheren elektrostatischen oder xerographischen Drucken, in dem Pigmentteilchen von den elektrischen Feldern angezogen werden, die durch ein latentes Ladungsbild auf einem dielektrischen Medium erzeugt werden.

Das magnetische Drucken mit hoher Qualität erfordert, daß die Parbpigmentteilchen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums gleichförmig verteilt werden. Das Farbpigmentmaterial besteht aus in hohem Maße beweglichen staubähnlichen Teilchen, und es muß dafür gesorgt werden, daß ein Ausbreiten dieser Teilchen auf andere Bauteile des Drucksystems mit einer sich daraus ergebenden Ve-Ps c'h Ie ch te rung des gedruckten Bildes verhindert wird.

Strukturen für magnetische Bürsten wurden daher seit vielen Jahren benutzt zur Übertragung des Farbpigmentes in elektrostatischen Druckmaschinen. Das Farbpigmentmaterial oder der Toner umfaßt ferromagnetische Materialien und isolierende Kunstharze und wird an der Oberfläche eines hohlen Auftragszylinders angezogen, der rotierbar um einen Magnetkern angebracht ist. Die Magnetkernstruktur rotiert bezüglich des umschließenden Zylinders und trägt die Magnetteilchen su der Bildoberfläche in seinem magnetischen Feld. Kürzlich wurden magnetische Bürstenstrukturen benutzt, die einen festen magnetischen Stator und einen rotierenden Auftragszylinder besitzen. In der US-Patentschrift 3 553 ^6^ wird eine typische ihagnetische Bürste mit einem rotierenden Kern beschrieben,und in der US-PS 3 6^3 629

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werden magnetische Bürstensysteme beschrieben, die rotierende Auftragszylinder besitzen.

Obwohl die vorbekannten magnetischen Bürstenstrukturen geeignet sind für die Auftragung von Pigmentstoffen auf elektrostatische latente Bilder, erzeugen sie magnetische Feldkomponenten in der Ebene der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums. Diese Feldkomponenten werden in einer magnetischen Druckmaschine das magnetische latente Bild verzerren und auslöschen, und dies verhindert die Benutzung vorbekannter magnetischer Bürstenstrukturen bei solchen magnetischen Druckmaschinen.

Die vorliegende Erfindung schafft eine magnetische Bürstenstruktur, die magnetische Feldkomponenten in der Bildebene erzeugt, die stark reduziert sind im Vergleich zu den magnetischen Feldkomponenten der vorbekannten Strukturen. Weiterhin sind die magnetischen Feldkomponenten der vorliegenden Erfindung senkrecht zur Bildebene und zu den magnetischen Feldkomponenten des magnetischen latenten Bildes und besitzen daher eine verminderte Neigung zur Wechselwirkung mit dem latenten Bild.

Die magnetische¹ Bürstenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Äüftragszylinder, der drehbar um einen mehrpoligen magnetischen Stator angeordnet ist. Der Stator besitzt eine prismatische Form mit vielen Noppen oder Keulen. Dabei werden die einzelnen Keulen mit verschiedenen magnetischen Polaritäten durch Permanentmagnet oder durch elektromagnetische Energiequellen angeregt. Die beiden Keulen, welche am nächsten zu dem magnetischen latenten Bild liegen, werden mit gleichen Polaritäten angeregt und sindin einer Ebene angeordnet, die parallel zur Ebene des magnetischen latenten Bildes ist. Die übrigen Pole sind mit wechselnder Polarität symmetrisch um die Achse des Auftragszylinders angeordnet.

Der Auftragszylinder rotiert um den Stator und durch einen Vorrat mit ferromagnetischen Tonerteilchen hindurch, welche von

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seiner Oberfläche angezogen werden und dort eine Schicht bilden. Die Oberfläche der Tonerteilchenschicht wird durch ein Abstreifmesser geformt und benachbart zu dem latenten magnetischen Bild gebracht, wo dann die Einfärbung ausgeführt wird.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine magnetische Bürstenstruktur zu schaffen, welche geeignet ist zur Verwendung in magnetischen Druckmaschinen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer- magnetischen Bürstenstrukturj welche Magnetfeldkomponenten besitzt, die senkrecht zur Ebene eines latenten magnetischen Bildes sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer magnetischen Bürstenstruktur zur Verwendung in magnetischen Druckmaschinen, bei der die magnetischen Feldkomponenten in der Ebene des latenten Bildes reduziert sind im Vergleich zu den magnetischen Peldkomponenten von vorbekannten Bürsten.

Ein besseres Verständnis der Erfindung zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen derselben ergibt sich aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

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Figur 1 zeigt ein typisches magnetisches Drucksystem mit magnetischen Bürsten gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist eine Endansicht einer magnetischen Bürste als Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 ist eine Kurve der tangentialen magnetischen Feldkomponenten als Funktion des Winkels der magnetischen Bürste nach Figur 2.

Figur 4 ist eine Kurve der radialen magnetischen Feldkomponente als Funktion des Winkels der magnetischen Bürste nach Figur 2.

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Figur 1 zeigt ein typisches magnetisches Drucksystem mit zwei magnetischen Bürsten gemäß der Erfindung. Für die Veranschaulichung umfaßt das magnetische Drucksystem der Figur 1 eine rotierende magnetische Trommel als magnetisches Aufzeichnungsmedium. Selbstverständlich können jedoch die magnetischen Bürsten gemäß der vorliegenden Erfindung auch mit magnetischen Drucksystemen verwendet werden, welche andere Formen von magnetischen Aufzcichnungsmedien enthalten, beispielsweise ein sich bewegendes magnetisches Aufzeichnungsband. Obwohl das Drucksystei.i nach Figur 1 zwei magnetische Bürsten gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, können auch magnetische Drucksysteme hergestellt werden, welche nur eine magnetische Bürste gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten.

Ein Bildcodierer 10 erzeugt elektrische Signale, die repräsentativ sind für die Helligkeitswerte in einem Originalbild. Der Bildcodierer 10 kann beispielsweise einen optischen Abtaster zur Codierung der Bildinformation umfassen oder kann einen elektronischen Zeichengenerator zur Erzeugung von Informationen gemäß einem Drucktypensatz enthalten. Signale von dem Bildcodierer 10 werden einem magnetischen Aufzeichnungskopf oder Tonkopf 12 zugeführt, der daraus'ein magnetisches Feld mit räumlichen Variationen entsprechend der Helligkeit des codierten Bildes erzeugt. Das vom Aufzeichnungskopf 12 erzeugte magnetische Feld trifft auf die Oberfläche eines sich bewegenden, magnetischen Aufzeichnungsmediums; in dieser Ausführungsform ist dies eine rotierende Magnettrommel 14. Die magnetischen Feldänderungen induzieren ein latentes magnetisches Bild 16 auf der Oberfläche der Trommel 14, das der Helligkeit des ursprünglichen Bildes entspricht.

Die sich bewegende Oberfläche der Trommel lh führt das latente magnetische Bild 16 an einer ersten magnetischen Bürste 18 vorbei. Die Bürste 18 wird nachstehend noch ausführlicher beschrieben und besitzt die Funktion der übertragung des trocknen teilchenförmigen Toners 20 aus einem Vorratsbehälter 22 auf das latente magnetische Bild 16 auf der Oberfläche der Trommel lH.

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Die Tonerteilchen 20 werden durch die magnetischen Feldänderungen des latenten Bildes 16 auf der Oberfläche der Trommel 14 angezogen, haften an der Oberfläche der Trommel und bilden dabei ein Tonerbild 24.

Das Tonerbild 24 wird von der Oberfläche der Trommel 14 auf ein Medium 26 für die Herstellung einer dauerhaften Kopie übertragen, das beispielsweise Papier sein kann. Im magnetischen Drucksystem nach der Figur 1 wird das Tonerbild übertragen durch einen Druck, welcher von einer Walze 28 auf das Kopiermittel 2ö und das Tonerbild 24 ausgeübt wird. Es ist Jedoch zu beachten, daß jedes konventionelle Verfahren zur überführung des Toners in diesem magnetischen Drucksystem verwendet werden kann, beispielsweise ein elektrostatisches übertragungsverfahren. Das Tonerbild auf der Oberfläche des Kopiermittels 26 wird dann auf der Oberfläche des Mediums fixiert, beispielsweise in einem Heizofen 30.

Eine zweite magnetische Bürste 32 ist benachbart zur Oberfläche der magnetischen Trommel 14 nach der Druckwalze.28 angeordnet. Die zweite magnetische Bürste 32 dient dazu, die restlichen Tonerteilchen anzuziehen und von der Oberfläche der Trommel 14 zu entfernen. Die·.Tonerteilchen werden von der Oberfläche der zweiten Bürste 32 durch ein Abstreifmesser 36 entfernt und in einem Behälter 34 gesammelt.

Die erste magnetische Bürste 18 arbeitet in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der magnetischen Trommel 14, auf welcher das latente Bild 16 aufgezeichnet ist. Es ist daher notwendig, daß ein magnetisches Feld, welches durch den Betrieb der ersten magnetischen Bürste 18 erzeugt wird, eine solche Amplitude und Ausrichtung besitzt, daß es das magnetische latente Bild 16 auf der Oberfläche der Trommel nicht beeinträchtigt, verzerrt oder auslöscht. Bei vielen Druckvorgängen wird das latente magnetische Bild 16 wiederholt durch die erste magnetische Bürste 18 eingefärbt, um mehrfache Kopien herzustellen. In diesem Fall

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ist es notwendig, daß irgendwelche beim Betrieb der zweiten magnetischen Bürste 32 erzeugten magnetischen Felder eine hinreichend kleine Amplitude besitzen und so orientiert sind, daß sie das latente magnetische Bild 16 auf der Oberfläche der magnetischen Trommel 14 nicht beeinträchtigen.

Weitere Einzelheiten der magnetischen Bürsten der Figur 1 sind in der Endansicht nach Figur 2 dargestellt. Ein rotierbarer Auftragszylinder 38 umfaßt Materialien mit niedriger magnetischer Permeabilität, welche so ausgewählt werden, wie dies in den vorgenannten Patentschriften beschrieben ist. Typischerweise kann der Auftragszylinder 38 aus Messing oder Aluminium bestehen. Der Zylinder rotiert um einen magnetischen Stator 40 in Form eines Primas mit vielen Keulen (Polstücken), welches mit der Achse des Zylinders 38 ausgerichtet ist. Der Stator 40 umfaßt zwei Magnetpolkeulen 48 und 50, welche der Oberfläche eines zugeordneten magnetischen Aufzeichnungsmediums 46 am nächsten liegen. Die beiden am nächsten liegenden Keulen 48 und 50 sind in einer Ebene angeordnet, die parallel zur Tangente des Auftragszylinders 38 an dem Punkt ist, welcher dem Aufzeichnungsmedium 46 am nächsten liegt. Die übrigen Keulen 52, 54, 56, 58 und 60 des Stat'ors 40 sind symmetrisch um die Achse des Auftragszylinderö"38 angeordnet. In der vorliegenden bevorzugten Ausfuhrungsform umfaßt der Stator 40 sieben Magnetpolkeulen, die unter einem Abstand von 45° um die Zylinderachse 38 angeordnet sind. Die beiden Keulen 48 und 50, welche dem Aufzeichnungsmedium am nächsten liegen, sind unter einem relativen Winkel von 90° um die Achse des Zylinders 38' angeordnet.

Die Statorkeulen 48 bis 60 werden durch Magnetfelder nach irgendeinem konventionellen Verfahren erregt, beispielsweise können die Keulen Permanentmagneten enthalten oder können mit elektrischen Wicklungen zur Induktion elektromagnetischer Felder ausgestattet sein. Das induzierte magnetische Feld ist so ausgerichtet, daß die äußeren Flächen der beiden am nächsten liegenden Keulen 48 und 50 mitlgleicher magnetischer Polarität angeregt werden. In der bevorzugten Ausführungsform nach Figur

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werden die äußeren Flächen der Keulen 48 und 50 als magnetische Nordpole angeregt. Die äußeren Flächen der übrigen magnetischen Pole 52 bis 60 besitzen eine abwechselnde magnetische Polarität gemäß ihrer Anordnung um die Zylinderachse.

Der Auftragszylinder 38 rotiert an einem Vorratsbehälter 32 mit trockenem teilchenförmigen ferromagnetischen Toner 20 vorbei.
Die Tonerteilchen werden an die Oberfläche des Auftragszylinders 38 angezogen und werden in konventioneller Weise auf dem rotierenden Zylinder 38 so getragen, daß sie eine Schicht Tonerteilchen 42 auf der Oberfläche des Zylinders 38 bilden. Die Höhe der Tonerteilchenschicht 42 oberhalb der Oberfläche des Zylinders
wird eingestellt durch ein Abstreifmesser 44. Lediglich zur Veranschaulichung wird bei einer typischen magnetischen Bürste gemäß der Erfindung die Dicke der Tonerteilchenschicht 42 auf der Oberfläche des rotierenden Auftragszylinders 38 durch das Abstreifmesser auf etwa 5 mm geregelt.

Die Oberfläche des rotierenden AuftragsZylinders 38 trägt die
Tonerteilchenschicht 42 in eine Stellung unmittelbar benachbart zur Oberfläche des sich bewegenden magnetischen Aufzeichnungsmediums 46..:Ote\Tönerteilchen werden von der Schicht 42 durch
magnetische Feldänderungen in der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 46 angezogen und bilden ein Tonerbild 62 auf dieser Oberfläche. Die Relativbewegung zwischen der Oberfläche der rotierenden Teilchenschicht 42 und der Oberfläche des. Aufzeichnungsmediums 46 ist nicht notwendig, um die Überführung der Tonerteilchen zu bewirken. Es wurde jedoch festgestellt, daß die zufällige Übertragung von Tonerteilchen auf die Oberfläche des magnetischen Mediums 46 verringert werden kann, wenn die relativen Bewegungen der Oberfläche der Tonerschicht 42 und der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums 46 an dem Punkt der Übertragung
des Toners parallel sind.

Das magnetische Aufzeichnungsmedium 46 in Figur 2 wurde zur Erleichterung der Darstellung als ein sich bewegendes magnetisches Aufzeichnungsband dargestellt. Selbstverständlich können jedoch

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die magnetischen Bürsten gemäß der vorliegenden Erfindung auch in Drucksystemen arbeiten, in denen das magnetische Medium beispielsweise die magnetische Trommel Ik gemäß Figur 1 oder irgendein anderes in diesen Systemen üblicherweise verwendetes Medium ist.

Das latente BiIa wird auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums als Variation der Stärke des magnetischen Feldes aufgezeichnet, welches parallel zur Oberfläche des Mediums orientiert ist. Äußere Magnetfelder, beispielsweise die Magnetfeldkompoaenten einer magnetischen Bürste, werden ein hohes Maß von Wechselwirkung mit einem aufgezeichneten latenten Bild besitzen, wenn sie ebenfalls parallel zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums orientiert sind. In ähnlicher Weise besitzen äußere Magnetfelder ein Minimum an Wechselwirkung mit einem aufgezeichneten latenten Bild, wenn sie senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums orientiert sind. Die magnetische Bürstenstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung bringt die Magnetfeldstärke an der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums auf ein Minimum und orientiert die Magnetfeldkomponente an diesem Punkt senkrecht zur Oberfläche des Aufzeichnungsmediums.

Die Figur 3 ist eine Kurve der tangentialen Magnetfeldstärke in der Nachbarschaft einer magnetischen Bürste gemäß der Erfindung und veranschaulicht die Arbeitsweise der Bürste. Der vertikale Maßstab oder ördinatenmaßstab der Figur 3 stellt die relative Magnetfeldstärke dar, die als Funktion des relativen Winkels um die Achse des AuftragsZylinders von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und auf einem konstanten Radius von der Achse des Auftragszylinders aufgetragen ist. Die Tangentialkomponente des magnetischen Feldes, d. h. diejenige Komponente, welche mit dem latenten magnetischen Bild in Wechselwirkung treten würde, läuft durch Null bei dem Achsenwinkel, welcher dem Ort der magnetischen Aufzeichnungsoberfläche entspricht.

Die Figur 4 zeigt eine ähnliche Kurve des radialen Magnetfeldes als Funktion des Winkels in der Nachbarschaft der magnetischen ' Bürste. Das radiale Feld ist senkrecht zur Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums und besitzt ein Mindestmaß an Wechsel·

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wirkung mit üem latenten magnetischen Bild, welches mit magnetischen Feldkomponenten parallel zur Oberfläche des Mediums aufgezeichnet ist. Das radiale magnetische Feld durchläuft ein Minimum bei dem Achsenwinkel entsprechend dem Ort der magnetischen Aufzeichnungsoberfläche. Für eine typische magnetische bürste gemäß der vorliegenden Erfindung ist die radiale magnetische Feldstärke in der Nachbarschaft der Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums etwa 50 Oersted.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung eine verbesserte magnetische Bürstenstruktur schafft, die geeignet ist zur Verwendung bei der Auftragung eines Toners auf latenten magnetischen Bilaern in einer magnetischen Druckmaschine. Die magnetischen Feldkomponenten, welche aen Betrieb der Bürste gemäß der Erfindung zugeordnet sind, sind senkrecht zur Oberfläche des magnetischen Aufzeichnungsmediums ausgerichtet und besitzen geringere Intensitäten als die magnetischen Feldkomponenten, welche Bürsten nach dem Stand der Technik zugeordnet sind.

Vorstehend wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bestimmte Ausfuhrüngsform beschrieben. Der Fachmann wird jedocii im Rahmen der vorstehend gegebenen Lehre weitere Modifikationen und Abwandlungen erkennen.

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Claims

7611995 Patentansprüche

1. Verbesserte Maschine zum Aufbringen und Entfernen von einem -^ teilchenförmigen ferromagnetischen Toner auf einer Oberfläche eines magnetischen Aufzeichnungsmediums des Typs mit einem Mehrfachpolstator und allgemein in Prismenform, einem hohlen Auftragszylinder, der rotierbar um den Stator angeordnet ist, und Mittel zur Anregung der Pole des Stators mit magnetischen Feldern, dadurch gekennzeichnet,: daß:

der Stator eine Vielzahl von Polen (48, 50, 52, 54, 56, 58, 6ö) umfaßt, die radial um die Achse des Zylinders (38) angeordnet sind,

wobei diese Vielzahl von Polen zwei Hauptpole (48, 50) umfaßt und diese Hauptpole näher zur Oberfläche (46) des Aufzeichnungsmediums angeordnet sind als die übrigen Pole, wobei die magnetische Erregereinrichtung so eingerichtet ist, daß die Hauptpole mit magnetischen Feldern mit gleicher Orientierung erregbar sind.

2. Verbesserte ,Maschine nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i„.c h η e t , daß die Hauptpole (48, 50) gleiche Entfernung von der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums besitzen.

3. Verbesserte Maschine nach Anspruch 2," dadurch gekennzeichnet , daß die vorgenannten Einrichtungen eingerichtet sind zur Erregung jedes der übrigen Pole mit einem Magnetfeld, das eine Orientierung entgegengesetzt zur Orientierung des Magnetfeldes jedes nächst benachbarten Pols besitzt.

4. Verbesserte Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Vielzahl von Polen

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symmetrisch um eine Symmetrieebene angeordnet sind, welche senkrecht zur Oberfläche (46) des Aufzeichnungsmediums liegt und durch die Achse des Zylinders verläuft.

5. Verbesserte Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die übrigen Pole einen Pol (56) umfassen, der am weitesten von der Oberfläche dieses Aufzeichnungsmediums entfernt ist und in dieser Symmetrieebene liegt.

6. Verbesserte Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die magnetische Erregereinrichtung durch Permanentmagneteinrichtungen gebildet ist.

7. Verbesserte Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß sie sieben Pole umfaßt.

8. Verbesserte Maschine nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Hauptpole (48, 50) auf Radien des Zylinders angeordnet sind, welche einen rechten Winkel untereinander bilden.

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