DE2815841B2 - Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen der Tonerteilchenkonzentration in einem Entwicklerpulver - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art, wie sie bei elektrostatischen Druckgeräten od. dgl. verwendet ■wird.

In einer Vorrichtung, in der ein elektrostatisches Latentbild durch das Entwicklerpulver aus einer Mischung von ferromagnetischen Trägerteilchen und nichtmagnetischen pigmentierten Tonerteilchen entwickelt wird, werden die Tonerteilchen verbraucht, während die ferromagnetischen Trägerteilchon unverbraucht zurückbleiben und im Lauf der Entwicklungsprozesse wieder verwendet werden. Nach wiederholter -Verwendung des Entwicklerpulvers sinkt allmählich die Konzentration der Tonerteilchen im Entwicklerpulver. Um eine hohe Entwicklungsqualiiät aufrechtzuerhalten, muß die Konzentration der Tonerteilchen konstant oder in einem bestimmten Bereich gehalten werden, was seinerseits die Erfassung der Konzentration der Tonerteilchen erfordert Es wurden Tonerkonzentrationserfassungsgeräte angegeben, die im Ansprechen auf Änderungen der Permeabilität des Entwicklerpulvers arbeiten. Solche Vorrichtungen sind in den US-PS 72 551 und 39 99 687 beschrieben.

Andererseits wurde in der DE-OS 27 46 352 eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art vorgeschlagen, bei der die Spule oder Spulen zur Erfassung der Tonerteüchenkonzentration vorzugsweise nahe dem Behälterboden in der Entwicklerströmung unterhalb der Magnetbürstenwalze angeordnet ist bzw. sind. Diese Anordnung befriedigt noch nicht völlig, da der Strom bzw. dis Dichte des auf die Spule einwirkenden Entwicklerpulvers instabil oder durch einen äußeren Magnetkreis beeinflußbar ist.

Die US-PS 38 02 381 beschreibt im Gegensatz dazu, die Spule in einen Spulenzylinder einzusetzen. Eine solche Vorrichtung weist ebenfalls das Problem auf, daß die Strömung des Entwicklerpulvers durch die Spule gestört wird und daher eine Messung hoher Genauigkeit erschwert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs vorausgesetzte Entwicklungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß die Einrichtung zum Erfassen der Tonerteüchenkonzentration mit höherer Genauigkeit arbeit _t und nicht leicht durch andere magnetische Faktoren als das Entwicklerpulver beeinflußt wird.

•p Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die (kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 «gelöst.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wird also das Entwicklerpulver von der Magnetbürstenwalze zu einem Hohlkörper geführt, den es in laminarer Strömung durchströmt und in dem die flache Spule ohne Beeinträchtigung der laminaren Strömung angeordnet

so ist, so daß die Strömung des Entwicklerpulvers stabil ist und aufgrund des magnetischen Abschirmeffekts des Entwicklerpulvers selbst nicnt leicht durch äußere Bedingungen beeinträchtigt wird.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Entwicklungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1;

F i g. 3 eine entsprechende elektrische Schaltung;

F i g. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Erfassungscharakteristikkurven;

F i g. 5 einen Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der 'Erfindung;

Fig.6 einen Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 6

so und

F i g. 8 eine Perspektivdarstellung der vergrößerten Spule.

In Fig. 1 und 2 deutet die Bezugsziffer 1 zwei Seitenplatten in bestimmtem Abstand zueinander an, die zwischen sich eine im wesentlichen U-förmige Bodenplatte 2 halten und einen Entwicklerbehälter 2a !bilden. Man erkennt weiter eine Magnetbürstenwalze 3, tieren Außenumfang zu S, N, S usw. in dieser Reihenfolge magnetisiert ist Die Magnetbürstenwalze 3 .ist zwischen den Seitenplatten i in einer solchen Stellung befestigt, daß der Magnetpol N einem zu entwickelnden Objekt 4 gegenübersteht, das sich in der Richtung des Pfeils A bewegt Außerdem ist ein unmagnetischer Mantel 5 drehbar um den Außenumfang der Magnetbürstenwalze 3 konzentrisch zu dieser montiert Man erkennt weiter das Entwicklerpulver 6, das auf dem Boden des Entwicklerbehälters 2a aufgenommen ist, und ein Teil des Entwicklerpulvers 6

wird am Außenumfang des Mantels 5 durch die magnetische Anziehungskraft der Magnetbürstenwalze

3 gehalten. Der Mantel 5 wird durch einen nicht abgestellten Antriebsmechanismus in der Richtung des Pfeils B gedreht, so daß sich das am A'jßenumfang des Mantels 5 haftende Entwicklerpulver ebenfalls in der Richtung des Pfeils B bewegt und somit eine magnetische Purste 6a bildet Die Dicke der magnetischen Bürste 6a ist durch eine Abstreifmesserkante 2b an der Bodenplatte 2 so begrenzt, daß die Oberfläche der magnetischen Bürste 6a die Oberfläche des Objekts

4 leicht reibt. Man erkennt weiter einen zylindrischen Hohlkörper 7 zum Durchlaß des Entwicklerpulvers, der eine obere, zum Außenumfang des Mantels 5 hin gekrümmte öffnung aufweist. Der Teil des gekrümmten Teils des Hohlkörpers 7, der dem Außenumfang des Mantels 5 näher ist, reicht zu einem dem Außenumfang des Mantels 5 näheren Punkt als sein übriger Teil und bildet einen Abstreifer 7a zum Trennen der magnetischen Bürste 6a vom Außenumfang des Mantels 5 und zum Führen des Materials der magnetischen Bürste zur oberen öffnung des Hohlkörpers 7. Das untere Ende -des Hohlkörpers 7 hat einen Boden mit einer Vielzahl von Perforationen 7b, durch die das Entwicklerpulver 6 in den Entwicklerbehälter 2a ausgelassen wird, so daß •eine laminare Strömung des Entwicklerpulvers 6 gebildet wird, die sich in F i g. 1 im Hohlkörper 7 nach unten bewegt. Am mittleren Teil der vertikalen Seitenwände des Hohlkörpers 7 sind Spulenmontagefenster 7c und 7d einander gegenüber ausgebildet Die flache Spule 8 wird durch das Fenster 7c eingesetzt, und deren vorderes Ende wird in das andere Fenster 7d eingepaßt, so daß die Spule 8 mit ihren Oberflächen

--parallel zur Strömung des Entwicklerpulvers 6 im mittleren Teil der Strömungsbahn im Hohlkörper 7 fest angeordnet ist. Wie im einzelnen in F i g. 2 und 8 gezeigt ist, weist die flache Spule 8 einen ovalen Spiralleiter 8a mit dünner Harzeinbettung auf (wobei die Kantenabmessungen derart sind, daß die Strömung des Entwicklerpulvers nicht merklich gestört wird). Ein 'Ende der flachen Spule 8 ist mit einem Flansch 8b ausgebildet, mittels dessen Anschlüsse 8c und Bd herausgeführt sind. Man erkennt weiter eine magnetische Abschirmplatte 9 zur Abschirmung des Hohlkörpers 7 gegenüber den magnetischen Flüssen der 'Magnetbürstenwalze 3. Die magnetische Abschirmplatte 9 ist an den Seitenplatten 1 befestigt, und der Hohlkörper 7 liegt an einer Seite der magnetischen Abschirmplatte 9 an. Rührer 10 und 11 rotieren in den Richtungen der Pfeile C bzw. D zwecks Rührens des Entwicklerpulvers im Behälter 2a. Es ist weiter eine Trennwandplatte zur Abgrenzung eines oberen Teils des Entwicklerbehälters 2 vorgesehen, wodurch ein Trichter 14 zum Speichern der Nachschubtonerteilchen 13 gebildet wird. Arn unteren Ende des Trichters 14 ist ein Zuleitungsventil 15 vorgesehen, das durch Drehung in der Richtung des Pfeils fsdie Tonerteilchen 13 auffüllt Die oberen Teile des Entwicklerbehälters 2a und des Trichters 14 sind durch einen Deckel 16 abgeschlossen, 'der in der Richtung des Pfeils Fschwenkbar montiert ist

Eine entsprechende elektrische Schaltung ist in F i g. 3 dargestellt Der Leiter 8a der flachen Spule 8 und ein Drehkondensator 20 bilden einen mit einem Oszillator 21 verbundenen Reihenresonanzkreis. Man erkennt weiter eine Diode 22 zur Gleichrichtung der Anschlußspannung der Spule 8, einen Glättungskondensator 23 zum Glätten des gleichgerichteten Ausgangs, einen Zeiger 24 und einen Ventilsteuerkreis 25 zum Betrieb des Zuleitungsventils 15. Der Zeiger 24 dient zum Anzeigen eines Mangels oder Überschusses der Konzentration der Tonerteilchen im Vergleich mil einem Sollwert Die Konstanten des Ventilsteuerkreises 25 !sind so eingestellt, daß, wenn die Konzentration der Tonerteilchen dem Sollwert entspricht, der Resonanzkreis dem Zwischenteil des Anstiegsgradienten der Schwingungscharakteristik entspricht und der Zeiger 24 auf den Sollwert zeigt An der unteren Grenze der Konzentration der Tonerteilchen betätigt der Ventilsteuerkreis 25 das Ventil 15, um so die Tonerteilchen 13 in bestimmter Menge aufzufüllen.

Beim Entwicklungsvorgang werden das Objekt 4, der Mantel 5 und die Rührer 10 und 11 synchron in den Richtungen der zugehörigen Pfeile durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus angetrieben. Am Boden des Entwicklerbehälters 2a wird das Entwicklerpulver 6 zum Außenumfang des Mantels 5 angezogen und bildet die magnetische Bürste 6a, die das Latentbild im Objekt 4, indem sie dieses leicht reibt, entwickelt. Der {Teil der magnetischen Bürste 6a, der über die [Entwicklungsstelle hinaus gelangt ist, wird von der Oberfläche des Mantels 5 durch den Abstreifer 7a getrennt und in den Hohlkörper 7 durch dessen obere ^öffnung geführt Der Hohlkörper 7 hat wesentliche Vertikale Teile darin und einen Boden mit einer Vielzahl fvon Perforationen 7b. Das Entwicklerpulver im Hohlkörper 7 fällt auf den Boden des Entwicklerbehälters 2a durch diese Perforationen und wird nach der Durchrührung durch die Rührer 10 und 11 vom Mantel 5 (wieder angezogen, um erneut die magnetische Bürste 6a zu bilden.

Dieses Zirkulationssystem des Entwicklerpulvers 6 enthält die flache Spule 8 im Hohlkörper 7. Das jEntwicklerpulver strömt in Form einer laminaren ^Strömung längs beider Seiten der Spule nach unten. Die ^magnetische Permeabilität des Entwicklerpulvers ist daher ein Faktor zui Bestimmung der Größe der 'Induktivität der flachen Spule 8. Falls die Konzentration der Tonerteilchen hoch ist, ist die Permeabilität niedrig und daher die flache Spule 8 von niedriger Induktivität ^!Mit dem Sinken der Konzentration der Tonerteilchen wächst die magnetische Permeabilität und damit die Induktivität der flachen Spule 8. Als Ergebnis ändert sich die Größe der AnschluSspannung über die flache ,Spule 8, so daß der Zeiger 24 den Mangel oder ^Überschuß der Konzentration der Tonerteilchen anzeigt Wenn die Konzentration der Tonerteilchen die untere Grenze erreicht, wird der Ventilsieuerkreis 25 betätigt, um das Ventil 15 zu drehen, so daß die Tonerteilchen 13 in den Entwicklerbehälter 2a nachgefüllt werden.

Bei diesem Verfahren zum Erfassen der Konzentration der Tonerteilchen ist die Spule 8 flach und in die laminare Strömung des Entwicklerpulvers eingesetzt, und daher hat das Entwicklerpulver eine starke magnetische Wirkung auf die flache Spule 8 mit dem Ergebnis, daß sich die Induktivität der flachen Spule 8 stark mit der magnetischen Permeabilität des Entwicklerpulvers ändert Eine Eigenschaftskurve nach dem betrachteten Ausführungsbeispiel ist in der Kurve I in F i g. 4 gezeigt, v/ährend die Kurve II die entsprechende Charakteristik für eine Vorrichtung zeigt, in der das Entwicklerpulver durch die Spule hindurchgeleitet wird. Man sieht, daß die Ansprechempfindlichkeit auf Änderungen der Konzentration der Tonerteilchen oder Permeabilität im Fall der Kurve I größer als im Fall der Kurve II ist

Weiter lassen sich, da die laminare Strömung des Entwicklerpulvers zu beiden Seiten der flachen Spule 8 auftritt, die magnetischen Flüsse, die von äußeren magnetischen Kreisen austreten und sonst die korrekte Funktion der flachen Spule 8 stören* durch die Abschirmplatte 9 und die laminare Strömung des Entwicklerpulvers als solche abschirmen. Das Ende der flachen Spule 8 ist von niedrigem Widerstand gegen den Abwärtsstrom des Entwicklerpulvers im Hohlkörper 7, so daß die Störung der laminaren Strömung (Änderungen in der Strömungsrichtung oder Dichte des Entwicklerpulvers) sehr gering gehalten wird.

Fig.5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wonach der mechanische Rührer 11 der Entwicklungsvorrichtung nach F i g. 1 durch einen Rührer 11a des Magnetwalzentyps ersetzt ist In diesem Ausführungsbeispiel wird die magnetische Walze 11a nach einem Magnetmuster, wie durch die Symbole N₁S, N usw. angedeutet ist, an ihrem Außenumfang in einer der Magnetbürstenwalze 3 ähnlichen Weise magnetisiert und in der Richtung des Pfeils D gedreht. Während das Entwicklerpulver 6 die Flügel des mechanischen Rührers 11 (Fig. 1) leicht verläßt, löst sich das vom magnetischen Rührer 11a angezogene Entwicklerpulver nicht leicht von dessen Oberfläche. Aus diesem Grund ist das untere Ende der magnetischen Abschirmplatte 9 hier in der Nähe des Außenumfangs des Rührers 11a haftende Entwicklerpulver 6 zwangsläufig abzustreifen. Die anderen Teile sind mit denen des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 identisch.

Der in Fig.5 gezeigte Rührer Ha wirkt auch zur Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Hohlkörper 7 ausströmenden Entwicklerpulvers.

Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.6 und 7 veranschaulicht In diesen Figuren erkennt man Seitenphtten 61, eine Bodenplatte 62 und das im aus den Seitenplatten 61 und der Bodenplatte 62 gebildeten Entwicklerbehälter enthaltene Entwicklerpulver 63. Weiter sind Abstandshalter 64 zur Ermöglichung des Zusammenbaus der Seitenplatten 61 und der Bodenplatte 62 mit hoher Genauigkeit, eine an den Seitenplatten 61 befestigte Magnetbürstenwalze 65 und ein Mantel 66 aus unmagnetischem Material dargestellt, der am AuBenumfang der Magnetbürstenwalze 65 durch einen äußeren Antriebsmechanismus in der Richtung des Pfeils drehbar gehalten ist

Man erkennt außerdem ^wci Rührschnecken 67, die an den Seitenplatten 61 in den Richtungen der zugehörigen Pfeile gemeinsam mit dem Antriebsmechanismus für den Mantel 66 drehbar gehalten sind. Die Drehung der Rührschnecken 67 rührt einerseits das Entwicklerpulver und liefert andererseits Reibungsladungen für die Tonerteilchen.

Die Vorrichtung ist mit einem Abdeckteil 68 mit einer Tonerzuführöffnung 69 am oberen Teil abgedeckt Man erkennt weiter einen Abstreifer 70 zum Führen des Entwicklerpulvers vom Außenumfang des Mantels 66 in eine Ausbuchtung 71, die durch Extrudieren des ansteigenden Teils der Bodenplatte 62 in Ausbuchtungsform gebildet ist Ein Teil des Abstreifers 70 ist an der

Bodenplatte 62 zur Bildung eines Teils des Hohlkörpers .montiert (F ig. 7).

Die Spulen 8 weist gemäß Fig.8 einen flach gewickelten Spulenleiter 8a, einen Flansch 8b, eine Kunstharzeinformung und Anschlüsse 8c, 8t/ auf und ist

ίο innerhalb des Hohlkörpers'70^7.i angeordnet

Ein kompakter Steuermagnet 73 in Walzenform ist auf der Welle 74 montiert, die drehbar von den Seitenplatten 61 gehalten ist und mit dem Antriebsmechanismus für den Mantel 66 in Verbindung steht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Mantel 66 durch einen äußeren Antriebsmechanismus während des Entwicklungsvorganges gedreht wird, eine magnetische Bürste auf dem Außenumfang des Mantels 66 gebildet, und ein Teil des Entwicklerpulvers 63 wird durch den Abstreifer 70 in den Hohlkörper 70, 71 eingeführt Durch die Drehung des Steuermagnets 73 unter dem Hohlkörper wird das Entwicklerpulver im Hohlkörper begrenzt heraus in das drehende Magnetfeld gefördert und zur Bodenplatte 62, die den Entwicklerpulverbehälter bildet, zurückgeführt

Zu anderen Zeiten als beim Entwickeln ist weder der Mantel 66 noch der Steuermagnet 73 in Rotation, und daher wird der untere Teil des Entwicklerpulvers im Entwicklerbehälter 71 durch die Magnetkraft des Steuermagnets 73 festgehalten und am Ausfließen verhindert Als Ergebnis wird die Konzentration der Tonerteilchen im Entwicklerpulver ohne Rücksicht darauf erfaßt, ob die Vorrichtung zur Entwicklung betrieben wird oder nicht Im betrachteten Ausführungsbeispiel spielen die Bodenplatte 62 und der Abstreifer 70 zusätzlich zu ihren jeweiligen eigenen Funktionen eine weitere Rolle als Hohlkörper zur Erfassung des Entwicklerpulvers, so daß die Anzahl der erforderlichen Bestandteile verringert is* und eine kompakte Vorrichtung erhalten wird.

Auch wird eine weitere Kompaktheit der Vorrichtung dadurch erreicht, daß der Strömungssteuermagnet 73 im Totraum unterhalb des Hohlkörpers 70,71 angeordnet ist. Weiter ist unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Steuermagnet 73 außerhalb des Entwicklerpulverbehälters ohne Berührung mit dem Entwicklerpulver angeordnet ist, das Organ, das sonst zur Entfernung des Entwicklerpulvers vom Steuermagnet 73 benötigt wird, das ein magnetisches Fördermittel bildet einerseits eingespart, und der Dreheffekt des Fördermittels kann mit gleicher Wirkung andererseits reduziert werden.

Außerdem sind, da der Steuermagnet 73 außerhalb des Entwicklerpulvers angeordnet ist, die Lagenelemente, die den Steuermagnet 73 halten, nicht dem Entwicklerpulver ausgesetzt, wodurch sich eine höhere Betriebslebensdauer der Lagerelemente.ergibt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen der Tonerteüchenkonzentration in einem Entwicklerpulver aus ferromagnetischen Trägerteilchen und nichtmagnetischen Tonerteilchen, mit einem Entwicklungsbehälter, einer Magnetbürstenwalze zum Transport des Entwicklerpulvers vom Sumpf des F-: wicklungsbehälters zu dem zu entwickelnden Aufzeichnungsträger, einem Abstreifer zum Abtrennen des Entwicklerpulvers von der Walzenoberfläche und einer auf den Magnetismus des Entwicklerpulvers ansprechenden, als flache Platte ausgebildeten und parallel zur Strömungsrichtung im umlaufenden Entwicklerpulver angeordneten Spule, g e kennzeichnet durch einen an die der Magneibürstenwalze (3, 65) abgewandte Seite des Abstreifers (7a, 70) sich anschließenden, das abgetrennte Entwicklerpulver aufnehmenden Hohlkörper (7), durch den das Entwicklerpulver in aufgestauter Form zum Behältersumpf zurückströmt, und dadurch, daß die Spule (8) innerhalb des Hohlkörpers (7) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper durch eine Ausbuchtung (71) in der Seitenwand des Behälters und eine einen Teil der Ausbuchtung schließende Führungsplatte (70) gebildet ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) durch Einführen in den Hohlkörper (7) durch ein darin ausgebildetes Fenster (Jc) fest montiert ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) in Kunstharz eingebettet ist.