DE2851869C3

DE2851869C3 - Vorrichtung zum Aufbringen von magnetischem Toner auf eine photoleitfähige Fläche in einem elektrostatischen Kopiergerät

Info

Publication number: DE2851869C3
Application number: DE19782851869
Authority: DE
Inventors: Minoru Kumagaya Saitama Arai
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1978-11-30
Publication date: 1981-11-19
Also published as: DE2851869A1; DE2851869B2

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine derartige Vorrichtung gehört gemäß der DE-OS 28 48470 zum Stand der Technik und ist in Fig. 1 dargestellt. Gemäß F i g. 1 wird magnetischer Toner aus ί einem Tonervorratsbehälter durch einen Beschickungsspait d\ transportiert, der durch eine nicht-magnetische, kreisförmige Trommel gebildet wird. Der Toner 4 wird in der durch den Pfeil (b) angedeuteten Richtung entweder dadurch transportiert, daß die nicht-magnetisehe Trommel 1 festgehalten und die magnetische Walze 2 in Richtung des Pfeils folgedreht wird, oder daß die magnetische Walze 2 festgehalten und die nicht-magnetische Trommel 1 in Richtung des Pfeils (b) gedreht wird. Die physikalischen Vorgänge beim Netto-Transport des magnetischen Materials in einem derartigen Tonerzuführmechanismus in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung einer Reihe von Magnetpolen entgegengesetzt ist, sind in der JP-OS 37-14 798 beschrieben.

Wie F i g. 1 zeigt, ist der Zuführspalt efe zwischen einer lichtempfindlichen Walze 5, die sich in der durch den Pfeil (c) angedeuteten Richtung dreht, und der Trommel 1 üblicherweise gleich oder kleiner als der zuvor beschriebene Spalt d\ gewählt, so daß Toner im Übermaß vom Tonervorratsbehälter 3 zugeführt wird, um für den magnetischen Toner 4 einen Speicher 6 zu bilden. Der Tonerspeicher 6 ist so ausgebildet, daß zwischen dem Toner 4 und der lichtempfindlichen Walze 5 über eine größere Fläche hinweg ein Reibkontakt besteht. Dadurch wird das elektrostatische latente Bild auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Walze 5 vom magnetischen Toner 4 im Tonerspeicher 6 vollständig entwickelt. Da der Spalt di jedoch gleich oder kleiner dem Spalt d\ ist, kann das Gleichgewicht zwischen der Menge des durch den Spalt d\ transportierten Toners 4 und der Menge des durch den Spalt c^ hindurchgehenden und über den Weg 4 zum Tonervorratsbehälter 3 zurückgeführten magnetischen Toners 4 häufig nicht eingehalten werden, und es sammelt sich zuviel Toner im Tonerspeicher 6 an. In diesen Fällen kann die im Tonerspeicher 6 enthaltene Menge an Toner allmählich größer werden und diese Menge kann nicht konstant bzw. stabil gehalten werden. Im Lauf der Zeit koaguliert auch der überschüssige magnetische Toner 4 im Tonerspeicher 6, und die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen und stabilen Entwicklungsvorgangs wird unmöglich. Im Hinblick auf die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten wurden bereits Lösungen vorgeschlagen, die jedoch im wesentlichen ohne

to Erfolg blieben. Beispielsweise wurden in einem Teil der Oberfläche der lichtempfindlichen Walze 5 Ausnehmungen gebildet, oder die Entwicklungsvorrichtung wurde periodisch verschoben, so daß der Spalt efe vergrößert wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Entfernung überschüssigen Toners aus dem Bereich der Entwicklungszone und dem Tonerspeicherbereich zu sorgen, dadurch eine Koagulation des Tonermaterials zu vermeiden und somit einen kontinuierlichen und stabilen Entwicklungsvorgang zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 angegeben. Danach überwiegen in der Nähe der Trommel die Reibungskräfte, die einen Transport von Toner aus dem Vorratsbehälter zum

f>5 Tonerzuführspalt bewirken, während in Abstand von der Trommel die durch die Relativdrehung zwischen l'rommel und Magnetwalze bewirkten Gegendrehkräfte überwiegen, die den Rücktransport überschüssigen

Toners längs dem durch die Trennvorrichtung definierten Fließweg bewirken.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Aus der DE-OS 27 06 816 ist eine Entwtcklervorrichtiing bekannt, die zwar in einigen Merkmalen der Vorrichtung der eingangs genanntt-n Gattung entspricht, andererseits jedoch keine in einer Trommel koaxial gelagerte Magnetwalze aufweist, die die für das Erfindungsprinzip wichtigen Gegendrehkräfte en sugen könnte. Auch die bei dieser bekannten Vorrichtung vorhandene Leiteinrichtung hat daher eine andere Wirkungsweise als die im Kennzeichenteii des Patentanspruchs 1 genannte Trenneinrichtung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der weiteren F i g. 2 und 3 näher erläutert.

Bei der in F i g. 2 und 3 dargestellten Tonerzuführvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine magnetische Walze 2 mit einer nicht-magnetischen Trommel 1 zum Entnehmen von Toner 4 aus einem Vorratsbehälter 3 in der üblichen Weise verwendet. Die Trommel 1 wird mit einer herkömmlichen Antriebseinrichtung 10 in einer vorgegebenen Drehrichtung (b) gedreht, so daß der anhaftende Toner durch einen Beschickungsspalt d\ zu einem Zuführspalt c^ transportiert wird, der sich zwischen der Trommel 1 und der sich drehenden, das Bild tragenden Walze 5 befindet. Der Beschickungsspalt d\ ist gleich oder größer als der Zuführspalt 4?, um Toner im Übermaß zu transportieren, der dann durch den Zuführspalt d₂ fließt und auf die das Bild tragende Walze 5 aufgebracht wird, oder der transportierte Toner wird auf der Trommel 1 nach dem Zuführspalt di über den Weg 9 zurück zum Tonervorratsbehälter 3 gebracht. Überschüssiger Toner sammelt sich in Zuführrichtung gesehen vor dem Zuführspalt cfc an und bildet in herkömmlicher Weise den Speicher 6.

Wie an dem in F i g. 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel zu ersehen ist, sind erfindungsgemäße Einrichtungen vorgesehen, die überschüssigen Toner vom Speicher 6 entfernen und den überschüssigen Toner wieder zurück zum Vorratsbehälter 3 bringen. Bei dieser Ausführungsform bewirken die Einrichtungen zum Zurückbringen des überschüssigen Toners, daß sich die Magnetwalze 2 in derselben Drehrichtung wie die nicht-magnetische Trommel 1 dreht. Eine Einrichtung 10, die irgendeine herkömmliche Antriebseinrichtung, beispielsweise ein direkter Motorantrieb, Zahnräder, Getriebe, Antriebsscheiben usw., sein können, und die die Trommel 1 drehen, können in an sich bekannter Weise so ausgebildet werden, daß sie auch die Magnetwalze 2 in derselben Drehrichtung drehen. Vorzugsweise ist die Einrichtung 10 so ausgebildet, daß sie die magnetische Walze 2 mit höherer Drehzahl als die Trommel 1 dreht.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die den überschüssigen Toner zurückbringenden Einrichtungen einen Weg 8 auf, über den der überschüssige Toner zurückgebracht wird. Der Weg 8 ist entgegengesetzt der Richtung gerichtet, in der die Oberfläche der Trommel 1 läuft.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel strömt der überschüssige, magnetische Toner im Tonerspeicher 6 entgegen der Drehrichtung in der durch einen Pfeil (d) angezeigten Richtung auf Grund des sich bewegenden Magnetfeldes der magnetischen Walze, die sich in der durch den Pfeil (a) angedeuteten Drehrichtung dreht. In der Nähe der Trommel 1 überwinden die Reibungskräfte der sich bewegenden Trommel 1 die Gegendrehkrafte, und der übrige Toner fließt zum Zuführspalt c'2 hin. Was den überschussigen Toner im Speicher 6 betrifft, der von der Oberfläche der Trommel 1 weiter abliegt, so herrschen dabei jedoch die Gegendrehkräfte vor. Diese Gegendrehung des überschüssigen magnetischen Toners 4 in Richtung des Pfeils {o^ verhindert eine Koagulation im Tonerspeicher 6 und eine unerwünschte Anlagerung des überschüssigen magnetischen Toners auf der lichtempfindlichen Walze 5, so daß dadurch der Entwicklungsvorgang verbessert

in und eine Entwicklung mit hoher Qualität erreicht wird.

Wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, weisen die Einrichtungen, die den überschüssigen Toner zurückführen, auch eine Einrichtung auf, die den überschüssigen Toner, der aus dem Speicher 6 zurückgeführt werden soll, und der vorzugsweise zum Vorratsbehälter 3 wieder zurückgebracht werden soll, von dem Toner abtrennt, der vom Vorratsbehälter 3 zum Speicher 6 transportiert werden soll. Vorzugsweise besteht die Aufteileinrichtung aus einer Trenn- bzw. Teilerplatte 7, wie dies in den F i g. 2 und 3 dargestellt ist. Die Platte 7 liegt in einer zu den Achsen der Trommel I der Magnetwalze 2 parallelen Ebene. Die Trennplatte 7 ist auch von der nicht-magnetischen Trommel 1 beabstandet, und der kleinste Abstand zwischen der

i', Platte 7 und der Trommel 1 bildet den Beschickungsspalt du Wenn der magnetische Toner im Tonerspeicher 6 allmählich mehr wird und die Höhe der Trennplatte 7 übersteigt, wird der überschüssige magnetische Toner im Tonerspeicher 6 durch die Gegendrehkräfte über

ίο den Weg 8, der durch die Trennplatte 7 und den Rand des Vorratsbehälters 3 gebildet wird, in Richtung des dargestellten Pfeils fejgeschoben, so daß der überschüssige Toner dann zum Vorratsbehälter 3 zurückgeführt wird. Dadurch kann ein unerwünschtes Anwachsen der

Γι Tonermenge im Tonerspeicher 6 vermieden, eine konstante Höhe erreicht und die Tonermenge im Tonerspeicher 6 auf einem konstanten Wert gehalten werden, wodurch der Entwicklungsvorgang verbessert wird.

w F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Drehrichtungen der nicht-magnetischen Trommel 1 und der Magnetwalze 2 gegenüber der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform umgekehrt sind, und zwar für eine Vorrichtung, bei der

4ϊ sich der Tonerspeicher 6 in einem Raum unterhalb des Zufuhrspaltes d-i befindet. Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform kann ein Entwicklungsvorgang mit sehr guter Wirkung durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung in derselben Weise wie bei dem

w in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erzielt werden.

Nachfolgend sollen spezielle Werte angegeben werden, mit denen gute Ergebnisse beim Kopiervorgang mit der erfindungsgemäßen Tonerzuführvorrichtung gemäß den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsformen erzielt werden können. Bei diesem Testvorgang wurden etwa 5000 Kopien hintereinander angefertigt, ohne daß sich der Entwicklungsgrad oder der Entwicklungsvorgang änderte, und die eine

wi ausgezeichnete Gleichmäßigkeil beim Entwicklungsvorgang unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt.

_h) Beispiel

Die lichtempfindliche Walze 5 bestand aus einer Selen-Walze, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa lOOmm/scc drehte. Die nicht-magneti-

sehe ί rommel 1 bestand aus einer Edelstahltrommel mit einem Außendurchmesser von 30 mm und drehte sich mit 70 U/min. Die magnetische Walze 2 bestand aus isotropem Bariumferrit, wies einen Außendurchmesser von 29 mm und 8 Magnetpole auf und drehte sich mit 1200 U/min. De Magnetflußdichte auf der Oberfläche der nicht-magnetischen Trommel 1 betrug etwa 500 Gauß. Der magnetische Toner 4 bestand aus 60% Magnetit, und der übrige Teil aus Kunstharz und Kohle in Partikeln mit Durchmessern von 10 bis 30 μm und einem spezifischen Volumenwiderstand von
d] betrug 0,7 mm und c/2 betrug 0,5 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufbringen von magnetischem Toner auf eine photoleitfähige Fläche in einem elektrostatischen Kopiergerät umfassend

(a) einen Tonervorratsbehälter (3);

(b) eine rotierende Magnetwalze (2) mit einer geraden Anzahl von axial verlaufenden Magnetpolen (N, S) abwechselnd entgegengesetzter Polarität,

(c) eine rotierende, nicht-magnetische, zylindrische Trommel (1), die die Magnetwalze (2) koaxial umgibt;

(d) einen Tonerbeschickungsspalt (d\\ der auf seiner einen Seite von der Trommel (1) begrenzt ist;

(e) einen Tonerzuführspak (d2), der von der Trommel (1) und der lichtempfindlichen Fläche (5) gebildet wird; und

(f) einen Tonerspeicherbereich (6), in dem sich überschüssiger Toner ansammelt und der teilweise durch die lichtempfindliche Fläche (5) begrenzt ist;

(g) wobei die Drehrichtung (b)der Trommel (1) so gewählt ist, daß sich ihre Oberfläche im Bereich des Beschickungsspalts (d 1) vom Tonervorratsbehälter (3) weg zum Tonerspeicherbereich (6) hin bewegt;

(h) und wobei die Drehrichtung (a) der Magnetwalze (2) mit der Drehrichtung (b) der Trommel (1) übereinstimmt,

dadurch gekennzeichnet, daß

(i) die Drehzahl der Magnetwalze (2) höher ist als die der Trommel (1) und

(j) eine Trenneinrichtung (7) vorgesehen ist, die einen dem Einfluß der von der Magnetwalze (2) erzeugten Gegendrehkräfte ausgesetzten Fließweg (8) zum Entfernen überschüssigen Toners aus dem Tonerspeicherbereich (6) in einer zur Drehrichtung (b) der Trommel (1) entgegengesetzten Richtung (e) von dem vom Tonervorratsbehälter (3) zum Tonerzuführungsspalt (W 2) transportierten Toner trennt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine zur Achse der Trommel (1) parallele Platte (7) ist, deren Abstand von der Trommel (1) den Tonerbeschikkungsspalt (d 1) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerbeschickungsspalt (dl) größer ist als etwa 0,3 mm und kleiner als etwa 1,5 mm.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die lichtempfindliche Fläche von der Oberfläche eines zur Achse der Trommel (1) parallelen Zylinders gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Trommel (1) gleich der des Zylinders (5) ist und der Tonerspeicherbereich (6) tiefer liegt als der Tonerzuführspalt (c/2).