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Toner-Trägerrohr für elektrographische Kopier-
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geräte mit einer Magnetwalze Die Erfindung betrifft ein Toner-Trägerrohr
für elektrographische Kopiergeräte mit einer Magnetwalze mit über deren Umfang und
Länge verteilten Polstücken aus einem permanentmagnetischen Material, über denen
ein Material mit hoher magnetischer Permeabilität angeordnet ist.
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Derartige Toner-Trägerrohre bestehen üblicherweise aus diamagnetischem
Material und sind um eine in ihrem Inneren angeordnete Magnetwalze drehbar, die
mehrere in axialer Richtung nebeneinanderliegende magnetische Polstücke mit axial
ausgerichteten Polflächen aufweist. Das Toner-Trägerrohr dient zusammen mit der
Magnetwalze der Zufuhr eines magnetisch anziehbaren Tonerpulvers von einem Pulverbehälter
auf ein auf einem geeigneten Trägermaterial erzeugtes latentes elektrostatisches
Bild, für dessen gleichmäßige Entwicklung es erforderlich ist,
daß
das Toner-Trägerrohr mindestens im Bereich der Entwicklungszone eine gleichmäßige
Pulverschicht aufweist. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn in der Entwicklungszone
über den gesamten Arbeitsbereich der Magnetwalze ein homogenes Magnetfeld vorhanden
ist. Um zu verhindern, daß das Tonerpulver bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des
Trägerrohres weggeschleudert wird, ist es ferner erforderlich, daß durch die Magnetwalze
nahe der Oberfläche des Tonerträgerrohres ein möglichst starkes Magnetfeld erzeugt
wird. Ein solches starkes Magnetfeld ist auch bei Entwicklungseinrichtungen erforderlich,
bei denen ein elektrostatisches Bild mittels eines elektrisch leitfähigen, magnetisch
anziehbaren Tonerpulvers entwickelt wird, um zu verhindern, daß Tonerpulver auf
den Restladungen abgelagert wird, die in den Randbereichen der das Bild tragenden
Oberfläche vorhanden sind.
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Zum Erzeugen starker Magnetfelder sind verschiedene permanentmagnetische
Materialien bekannt, wie zum Beispiel aus gesinterten Ferriten bestehende Magnetkeramiken,
in denen zumindest der überwiegende Teil der Ferritteilchen die gleiche, quer zur
Längsausdehnung des Magneten verlaufende magnetische Orientierung oder Magnetisierung
aufweist. Diese Magnetmaterialien können isotrop oder anisotrop sein. Im allgemeinen
können aus solchen Materialien nur relativ kurze Magnete hergestellt werden. Bei
Verwendung solcher Materialien für eine Magnetwalze müssen mehrere kurze Magnete
in axialer Richtung nebeneinander angeordnet werden, um die gewünschte Arbeitsbreite
der Walze zu erreichen. Um bei einer solchen Anordnung auf der gesamten Arbeitsbreite
ein homogenes Magnetfeld zu erzeugen, müssen die einzelnen Magnetabschnitte in axialer
Richtung dicht aneinanderliegen, was insofern schwierig ist, als die anisotropen
Materialien sehr brüchig sind und daher bei der Oberflächenbearbeitung an ihren
Kanten leicht ausbrechen können. An diesen Stoßstellen entsteht ein inhomogenes
Magnetfeld, was zur Streifenbildung auf den hergestellten Kopien führt.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bereits bekannt (DT-OS
26 46 166), bei Magnetwalzen mit einem Magnetkern, der aus gleichartigen, in axialer
Richtung nebeneinanderliegenden dauermagnetischen Polstücken mit axial ausgerichteten
Polflächen besteht, zwischen mindestens einer der axial ausgerichteten Polflächen
und dem Toner-Trägerrohr ein Material mit hoher magnetischer Permeabilität anzuordnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei über mindestens einer der axial
ausgerichteten Polflächen der Magnetwalze ein Streifen ferromagnetischen Materials
befestigt, wobei die Breite des Streifens nicht größer als die Breite der Polfläche
ist. Dabei ist es auch möglich, die Streifen aus dem Material mit der hohen magnetischen
Permeabilität nicht auf dem Magnetkern, sondern in oder auf einem Rohr aus diamagnetischem
Material anzuordnen, das zwischen den Magnetkern und das Toner-Trägerrohr eingeschoben
und derart ausgerichtet wird, daß die Streifen aus dem magnetisch durchlässigen
Material genau oberhalb der axial ausgerichteten Polflächen angeordnet sind, worauf
das Rohr am Magnetkern oder an der Welle der Magnetwalze befestigt wird.
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Durch den Einbau eines Materials mit hoher magnetischer Permeabilität
zwischen dem diamagnetischen Toner-Trägerrohr und mindestens einer der axial ausgerichteten
und aus gleichartigen, in axialer Richtung aneinanderliegenden, dauermagnetischen
Polstücken gebildeten Polflächen können die Diskontinuitäten bzw.
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die Inhomogenitäten des Magnetfeldes in den Obergangsbereichen zwischen
aneinanderstoßenden Polstücken praktisch vollständig beseitigt werden, so daß auf
diese Weise an der Oberfläche und auf der gesamten Arbeitsbreite des Toner-Trägerrohres
ein für die vorgesehene Verwendung ausreichend homogenes Magnetfeld erzeugt werden
kann.
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Allerdings wirkt sich die Anordnung derartiger zusätzlicher Streifen
an der Oberfläche der Polstücke oder an einem zwischen
Magnetwalze
und Toner-Trägerrohr eingeschobenen Rohr aus diamagnetischem Material insofern nachteilig
aus, als die Anordnung der Streifen oberhalb der Polflächen einen ausreichend weit
bemessenen Luftspalt erfordert, um Fertigungsungenauigkeiten auszugleichen. Dies
führt jedoch zu einer Schwächung des Magnetfeldes an der Oberfläche des Toner-Trägerrohres.
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Bei elektrostatischen Entwicklungseinrichtungen, bei denen sich die
Magnetwalze in einem stillstehenden Toner-Trägerrohr dreht, ist es außerdem erforderlich,
über jedem Magnetstreifen einen derartigen Streifen aus Material mit hoher magnetischer
Permeabilität anzuordnen, was eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit bedingt, wenn
der Nachteil größerer Luftspalte gegenüber dem Toner-Trägerrohr vermieden werden
soll. Auch kann die Befestigung der Streifen an den Polflächen Schwierigkeiten bereiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu
vermeiden, was gemäß der Erfindung dadurch erreicht wird, daß das Toner-Trägerrohr
ein ferromagnetisches Material von einer solchen Dicke oder einer solchen magnetischen
Beschaffenheit aufweist, daß eine Homogenisierung des Magnetfeldes eintritt, dieses
aber nur teilweise kurzgeschlossen wird.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß an den Polflächen
der Magnetwalze keine zusätzlichen Materialstreifen befestigt zu werden brauchen.
Es genügt vielmehr, lediglich das Toner-Trägerrohr so auszubilden, daß die von den
Ubergängen zwischen den Polstücken herrührenden Diskontinuitäten des Magnetfeldes
der Magnetwalze durch das Material des Toner-Trägerrohres kompensiert werden, um
auf diese Weise eine gleichmäßige und streifenfreie Zufuhr des Tonerpulvers zur
Entwicklung des latenten elektrostatischen Bildes zu erreichen.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Toner-Trägerrohr aus
einem dünnen Eisenblech bestehen. Es ist aber auch möglich, das Toner-Trägerrohr
aus einem diamagnetischen oder unmagnetischen Material, wie Aluminium, Magnesium,
Kupfer, Zink, oder aus einer dia- oder unmagnetischen Mischlegierung dieser Metalle,
wie aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung, aus Messing oder einer Feinzinklegierung,
aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff auszubilden und mit einem dünnen Überzug
aus einem ferromagnetischen Material zu versehen. Das Rohr kann dabei entweder mit
einem dünnen Überzug aus Weicheisenmaterial plattiert sein. Es kann aber auch einen
flammgespritzten Überzug mit ferromagnetischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Eisen-Aluminium-Pulver
auf einem Leichtmetall-Träger, aufweisen.
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Ferner kann es einen galvanischen Überzug aus ferromagnetischem Material,
wie Nickel, auf einem Messing-Trägerrohr haben. Das ferromagnetische Material hat
zweckmäßig eine Dicke von etwa 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise etwa 0,4 bis 0,6 mm.
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Die erfindungsgemäßen Überzüge aus ferromagnetischem Material können
sowohl auf der Außenseite als auch auf der Innenseite des Toner-Trägerrohres aufgebracht
sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch
dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch ein Toner-Trägerrohr mit einer
darin angeordneten Magnetwalze quer zu deren Längserstreckung, Fig. 2 einen teilweisen
Längsschnitt durch eine solche Anordnung gemäß Schnittlinie II - II in Fig. 1, Fig.
3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Toner-Trägerrohres
und Fig. 4 einen Schnitt durch eine teilweise in perspektivischer Darstellung gezeigte
weitere Ausführungsform.
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Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform besteht das Toner-Trägerrohr
1 aus einem ferromagnetischen Material, wie zum Beispiel Eisenblech. Eine im Inneren
des Trägerrohres 1 angeordnete Magnetwalze 2 hat mehrere Magnetstreifen 31, 32,
33 ... 38, die jeweils aus einer Anzahl von Polstücken 31a, 31b ... bzw.
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34a, 34b ... usw. zusammengesetzt sind, die an ihren Stirnflächen
aneinanderstoßen. Das ferromagnetische Material des Toner-Trägerrohres 1 hat eine
solche Dicke und eine solche magnetische Beschaffenheit, daß das Magnetfeld der
Magnetpole 31a, 31b, 31c ... 38a, 38b, 38c ... homogenisiert, aber nur teilweise
kurzgeschlossen wird.
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Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform besteht das Toner-Trägerrohr
1 aus einem diamagnetischen oder unmagnetischen Material und trägt einen dünnen
Überzug 11 aus einem ferromagnetischen Material, der auch an der Rohrinnenseite
angeordnet sein kann. Für das Rohrmaterial selbst kommen Aluminium, Magnesium, Kupfer,
Zink oder eine unmagnetische Mischlegierung dieser Metalle in Frage, wie zum Beispiel
eine Aluminium-Magnesium-Legierung, Messing oder eine Feinzinklegierung. Das Rohr
1 kann auch aus rostfreiem Stahl oder aus Kunststoff bestehen und an der Rohrinnen-
oder an der Rohraußenseite mit einem dünnen Überzug 11 aus Weicheisenmaterial plattiert
sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten weiteren Ausführungsform weist das Toner-Trägerrohr
1 einen flammgespritzten Überzug 11 mit ferromagnetischen Eigenschaften auf. Der
flammgespritzte Überzug kann zum Beispiel aus einem Eisen-Aluminium-Pulver auf einem
Leichtmetallträger bestehen und wie bei den anderen Ausführungsformen an der Rohrinnen-
oder an der Rohraußenseite angeordnet sein.
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Statt eines flammgespritzten Überzuges 11 ist auch ein galvanischer
Überzug aus ferromagnetischem Material möglich, wie zum Beispiel Nickel auf einem
Messing-Trägerrohr.
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Das ferromagnetische Material hat zweckmäßig eine Dicke von 0,1 bis
1 mm und vorzugsweise von etwa 0,4 bis 0,6 mm.
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