DE2913197C2 - Gerät zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes mit Entwicklerpulver der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Ein derartiges Gerät ist aus der deutschen Auslegeschrift 21 61 835 bekannt Dort ist tangential zu einer Magnetbürste eine Gleitfläche angeordnet die das für

den Entwicklungsvorgang nicht verbrauchte Entwicklerpulver von der Magnetbürste abnimmt Dieses überschüssige Pulver fällt durch in der Gleitfläche vorgesehene öffnungen hindurch und gelangt in eine Mischeinrichtung, die mehrere einander kreuzende Kanäle aufweist. Die auf diese Weise gebildeten Teilströme des Entwicklerpulvers werden über die axiale Mitte der Anordnung hinweg abgelenkt und einem im untersten Teil des Gehäuses gebildeten Vorratsbereich zurückgeführt

Bei dem bekannten Gerät erfolgt zwar eine gute Mischung des Entwicklerpulvers in Axialrichtung des Gerätes, doch beschränkt sich der Mischvorgang auf diejenige Menge an Entwicklerpulver, die sich nach dem Entwicklungsvorgang noch auf der Entwicklungswalze befindet. Diese Menge ist verhältnismäßig gering, weil in die Entwicklungszone regelmäßig nicht wesentlich mehr Entwicklungspulver zugeführt wird, als zum Entwickeln sehr dunkler Bilder benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, das eine wesentlich wirksamere Durchmischung des Entwicklerpulvers gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeithenteil des Patentanspruchs 1 angegeben.

Danach ist die Mischvorrichtung im Gegensatz zu dem bekannten Gerät nicht stromabwärts sondern stromaufwärts von der Entwicklungszone von einer Abstreifeinrichtung angeordnet.
An dieser Stelle wird die Menge an Entwicklerpulver durch die magnetische Anziehungskraft der Entwicklungswalze bestimmt. Im Vergleich zu dem bekannten Gerät wird bei bei dem erfindungsgemaßen Gerät eine drei- bis viermal so große Menge an Entwicklerpulver umgesetzt, woraus sich eine entsprechend wesentlich höhere Wirksamkeit der Durchmischung ergibt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In dieser ist

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines elektrostatischen Entwicklungsgeräts, welches herkömmliche Mischvorrichtungen und die Mischvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet,

Fig.2 eine schematische Draufsicht auf herkömmliche, aufeinanderfolgende Anordnungen von Mischrutschen, wie sie im Gerät der F i g. 1 verwendet werden.

F i g. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung, wie sie im Gerät der F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 4 eine Graphik, welche die Beziehung zwischen der Induktivität des Entwicklergemisches und dem Verhältnis von Toner zu Gesamtentwickler bei Verwen-

•lung eines sogenannten Zweikomponentenentwicklers zeigt,

Fig.5 eine Graphik, welche Beziehungea zwischen der Induktivität des Entwicklergemisches und der Zeit bei Verwendung allein der Mischvorrichtungen der F i g. 2 zeigt, und

Fig.6 eine Graphik, welche die gleichen Beziehungen wie in Fig.5, aber bei Verwendung der Mischvorrichtung der F i g. 2 und der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt

In F i g. 1 ist eine Entwicklungsstation gezeigt, welche eine Photorezeptorfläche 1, die die darauf ausgebildeten elektrostatischen latenten Bilder trägt, eine Entwicklungswalze 2, einen Entwickler 3, eine erste Anordnung von Mischrutschen 4, eine zweite Anordnung von Mischrutschen 5, einen Kratzer 8 zum Abschaben von Resientwickler, einen Entwicklerspeicher 9, eine Transportwalze 10, einen Entwicklerzuführtar'c 11, ein Klinkenrad 12, eine Abstreifklinge 13 zur Steuerung der der Photorezeptorfläche 1 zuzuführenden Menge von auf der Entwicklungswalze 2 befindlichem Entwickler und eine an der Axialmitte der Entwicklerwalze 2 angeordnete Überkreuzungsmischvorrichtung 14 umfaßt D1 stellt die Dicke des durch die Entwicklungswalze 2 transportierten Entwicklers 3 und D 2 die gesteuerte Dicke des der Photorezeptorfläche 1 zugeführten Entwicklers 3 dar.

In F i g. 2 stellt 15 die Mittellinie der Entwicklerstation dar, die durch die Projektion der Ebene des Querschnitts im Mittelpunkt der Entwicklungswalze 2 definiert ist.

Aus Gründen der Einfachheit ist die folgende Beschreibung auf einen ein Gemisch aus Toner und Träger umfassenden Entwickler gerichtet, der üblicherweise als Zweikomponentenentwickler bezeichnet wird. Nichtsdestotrotz ist die Entwicklermischvorrichtung gemäß der Erfindung in gleichem Maße für einen üblicherweise Einkomponentenentwickler genannten magnetischen Toner nutzbringend.

Wie in F i g. 1 gezeigt, wird Toner 3 aus dem Entwicklerzuführtank 11 der Entwicklungsvorrichtung in gewünschter Menge durch die Drehung des Klinkenrades 12 zugeführt, um den verbrauchten Toner aus dem Entwicklergemisch aus Toner und Träger zu ersetzen. Der Toner 3 durchläuft, wie weiter unten noch erläutert, die Mischrutschen 5 und fällt in den Entwicklerspeicher 9 am Boden der Entwicklungsstation, wo er vorübergehend gespeichert wird.

Die Transportwalze 10 und die Entwicklungswalze 2 enthalten vorzugsweise Permanentmagneten, laufen in der gleichen Richtung, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn, um und nehmen das Entwicklergemisch in Richtung der Drehung mit. Bei dem dargestellten Gerät ist die Transportwalze 10 drehbar im Entwicklerspeicher 9 gehaltert und trägt bei Drehung den Entwickler in das Magnetfeld der Entwicklungswalze 2, durch die er in Richtung auf die Photorezeptorfläche 1 gedreht wird.

Um die der Photorezeptorfläche 1 zuzuführende Entwicklermenge konstant zu halten, wird der in einer Dicke D 1 auf der Entwicklungswalze 2 transportierte Entwickler 3 durch die Abstreifklinge 13 auf eine Dicke D 2 eingestellt. Die Dicke Dl stellt die Tiefe des Entwicklers 3 dar, der von der Entwicklungswalze 2 durch ihr Magnetfeld angezogen wird. Die Dicke D 2 ist so ausgelegt, daß sie geringer als die Dicke D1 ist, um Gleichförmigkeit hinsichtlich der auf die Photorezeptorfläche 1 aufgebrachten Entwicklermenge zu schaffen.

Die Abstreifklinge 13 ist vorzugsweise einstückig als Teil einer Leitplatte 23 ausgebildet, die speziell so geformt ist, daß sie durch die Klinge entfernten überschüssigen Entwickler 3 ablenkt Der überschüssige Entwickler wird nach außen und unten abgelenkt und fällt dann durch die Schwerkraft in der Richtung (c) in die Mischvorrichtung 14 gemäß der Erfindung, die weiter unten im einzelnen unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben wird. Die dargestellte Leitpktte 23 hat im wesentlichen die Form eines umgekehrten Y. Natürlich könnte ihre wirksame Fläche auch gekrümmt sein,
ίο Der der Photorezeptorfläche 1 in einer durch die Abstreifklinge 13 auf D 2 verminderten Dicke zugeführte Entwickler 3 entwickelt das auf der Oberfläche des Photorezeptors ausgebildete elektrostatische latente Bild. Nach der Entwicklung wird der auf der is Entwicklungswalze 2 verbliebene Überschußentwickler 3 in Richtung eines Pfeils (b) durch den Kratzer 8 abgekratzt, der nahe der Oberfläche der Entwicklungswalze 2 auf der der Abstreifklinge 13 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Der durch den Kratzer 8 entfernte Entwickler 3 fällt in Richtung des Pfeiles (b) in die erste Anordnung von Mischrutschen 4 und weiter in die zweite Anordnung von Mischrutschen 5 und dann zurück in den Entwicklervorrat 9.

Der Entwickler 3 wird während des Durchlaufens der ersten und zweiten herkömmlichen Anordnung von Mischrutschen, wie in F i g. 2 gezeigt, etwas gemischt.

Der Entwickler 3 fällt in Rutschen 20 und 20a auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie 15. Die Rutschen 20 und 20a sind auf einer geneigten ebenen Bodenplatte angeordnet und umfassen eine Reihe von Leitblechen zu beiden Seiten der Mittellinie 15. Die Leitplatten zu beiden Seiten der Mittellinie 15 sind jeweils parallel, aber die Winkelanordnungen der Rutschen 20 und 20a sind verschieden, was ein Aufeinanderzu- und Voneinanderweglenken der Flüsse durch die Rutschen auf jeder Seite von der Mittellinie 15 schafft.

Das Aufeinanderzu- und Voneinanderweglenken kann beliebig oft wiederholt werden, aber es tritt keine wirksame Durchmischung über die Mittellinie 15 hinweg auf.

Obwohl Neigung, Schraubensteigung und dergleichen der ersten und der zweiten Mischrutsche 4 bzw. 5, abhängig vom Typ des Entwicklers 3, hinsichtlich einer Maximierung des Mischungseffekts in geeigneter Weise eingestellt werden können, läßt sich das Ausbleiben einer Durchmischung über die Mittellinie 15 hinweg nicht überwinden.

Es ist zu beachten, daß bei dem dargestellten Gerät so der aus dem Zuführtank 11 zugesetzte Toner im wesentlichen in die zweite Anordnung von Mischrutschen 5 fällt und mit dem von der Entwicklungswalze 2 durch den Kratzer 8 entfernten Überschußentwickler 3 vermengt wird.

Zum Zwecke der besseren Veranschaulichung sind die herkömmlichen Schraubenmischblätter 6 und 7 mit ihren zur Achse der Transportwalze 10 parallelen Achse in gestrichelten Linien dargestellt. Die Schraubenmischblätter sind herkömmlicherweise aufeinanderfolgend angeordnet und arbeiten in entgegengesetzten Richtungen. Wie weiter oben erläutert, erhöhen solche Misci.vorrichtungen die Alterung des Entwicklers durch den Widerstand, der zwischen den Entwickler teilchen selbst und zwischen den Entwicklerteilchen und den Mischschrauben entsteht. Es ist zu beachten, daß die Schraubenmischvorrichtungen in F i g. 1 nur zum Zwecke der Erläuterung gezeigt sind und nicht einen Teil der verbesserten Vorrichtung gemäß der Erfindung

bilden.

Entsprechend den Zielen der Erfindung ist eine Überkreuzungsvorrichtung 14 an der Stelle vorgesehen, wo der überschüssige Entwickler 3, der durch die Wirkung der Abstreifklinge 13 anfällt, längs der Richtung (c) fällt um ein Mischen über die Mittellinie 15 hinweg zu bewirken. Γ ι g. J zeigt eine perspektivische Ansicht der Überkreuzungsmischvorrichtung 14 mit Blick in Richtung des Pfeiles (C) in F i g. 1.

Die Bezugszeichen 2 und 14 in F i g. 3 entsprechen der Entwicklungswalze bzw. der Überkreuzungsmischvorrichtung der F i g. 1.16 bezeichnet eine Querschnittslinie im Mittelpunkt der Längsachse der Entwicklungswalze 2 und entspricht der Projektionslinse 15 des Querschnitts der in Fi g. 2 gezeigten Mischrutschen 4 und 5. Die Überkreuzungsvorrichtung 14 enthält vorzugsweise Kanaleinrichtungen zur Ablenkung der Wege von Teilmengen des Überschußentwicklers, der unter dem Einfluß der Schwerkraft fällt, über die Mittellinie hinweg in entgegengesetzte Richtungen. Die Kanalrichtungen sind mit wenigstens zwei einzelnen Kreuzungsrutschen 17 und 18 integriert ausgebildet, die mit durch eine Trennplatte 19 in der Mitte der Eintrittsöffnung getrennten trichterartigen Elementen 21 und 22 verbunden sind. Die Trennplatte 19 ist in der Ebene der Mittellinie 16 vorgesehen und unterteilt die Eintrittsöffnung nach zvi'?i Seiten, wobei die Rmsrhen in jedem der Elemente vorgesehen sind.

In Fig.3 ist zur Erleichterung der Erläuterung die Seitenplatte der Rutsche 18 der Überkreuzungsvorrichtung 14 nicht gezeigt. Der Entwickler 3, welcher unter dem Einfluß der Abstreäfklinge 13 in der in F i g. 1 gezeigten Richtung (c) fällt, gelangt mit Bezug auf die Mittellinie 16 der Entwicklungswalze 2 als Grenze längs einer durchgezogenen Linie (L) auf der linken Seite in die Rutsche 17 und längs einer durchgezogenen Linie (R) auf der rechten Seite in die Rutsche 18. Da die Rutschen 17 und 18 einander kreuzen, verläßt der Entwickler 3 das Austragsende der Rutschen 17 und 18, wie in F i g. 3 gezeigt, nach links und rechts kreuzend. Folglich kann ein Durchmischen von Entwickler auf der linken und rechten Seite bezüglich der Mittellinie 16, welches bei den Mischrutschen 4 und 5 unmöglich war, in der Uberkreuzungsvorrichtung 14 bewirkt werden.

Folglich kann durch die gemeinsame Verwendung der Anordnungen von Mischrutschen 4 und 5 und der Überkreuzungsvorrichtung 14 der Entwickler 3 über den gesamten Bereich der Axialrichtung der Entwicklungswalze hinweg wirkungsvoll durchgemischt werden. Da der in der Entwicklungsvorrichtung vorhandene Raum bei Vorsehen der Überkreuzungsvorrichtung 14 wirksam ausgenutzt werden kann, besteht keine Notwendigkeit, die Größe des Entwicklungsgeräts zu erhöhen. Da ferner das Durchmischen des Entwicklers 3 durch die Überkreuzungsvorrichtung 14 im schwerkraftbewirkten Fallzustand des Entwicklers ohne Beeinflussung durch die Magnetkräfte der in der Entwicklungswalze 2 unter der Transportwalze 10 enthaltenen Permanentmagneten geschieht, ist der Mischeffekt verbessert Ferner ergibt sich keine erhöhte Alterung des Entwicklers, wie sie durch das Mischen mit der Schraube bewirkt wird.

Im folgenden werden nun die Ergebnisse von Experimenten zur Mischung des Entwicklers betrachtet Diese Experimente wurden mit Zweikomponentenentwickler durchgeführt

Fig.4 zeigt die Induktivität eines Entwicklergemisches als Funktion des Verhältnisses von Toner zur Gesamtmenge an Entwickler in einem Zweikomponentenentwickler. Die Induktivität des aus nicht-magnetischem Toner und magnetischem Träger bestehenden Zweikomponentenentwicklers wird durch das Mischungsverhältnis zwischen Toner und Träger bestimmt. Im einzelnen heißt dies, daß die Induktivität des Zweikomponentenentwicklers mit zunehmendem Tonermischverhältnis abnimmt. Die Beziehung ist in

ίο Fig.4 gezeigt. Üblicherweise werden Zweikomponentenentwickler mit 2 bis 3% Totiermischverhältnis verwendet. Bei dem vorliegenden Experiment wurde Toner von einem Abschnitt des Entwicklungsgeräts zugeführt und für die Überprüfung des Zustandes des Toners, wie er zugeführt und zur Axialrichtung der Entwicklungswalze gemischt wurde, wurden Proben des Entwicklers an drei Stellen, d. h., an beiden Enden und im Mittelteil der Entwicklungswalze entnommen. Die Induktivitäten der an den drei Stellen entnommenen Tonerproben wurden gemessen und zur Auswertung des Mischzustands miteinander verglichen.

Fig. 5 ist eine Graphik, welche die Induktivität des Entwicklergemischs als Funktion der Zeit unter alleiniger Verwendung der Anordnungen von Mischrut-

sehen 4 und 5 zeigt. Der Toner wurde zum linken Ende der Entwicklungswalze zugeführt und zu verschiedenen Zeiten an drei Stellen, d. h. am linken Ende, in der Mitte ur.d am rechten Ende der Entwicklungswalze 2 entnommen. In F i g. 5 bezeichnen 1, 2 und 3 Werte am linken Ende, in der Mitte bzw. am rechten Ende der Entwicklungswalze. Während, wie zu sehen, der am linken Ende zugeführte Toner in kurzer Zeit bis zum Mittelteil gut gemischt werden konnte, waren am rechten Ende ungefähr 10 Minuten für ein gleichmäßiges Durchmischen notwendig.

Die F i g. 6 zeigt das Ergebnis einer Messung ähnlich derjenigen in Fig.5, aber mit der kombinierten Verwendung der Anordnungen von Mischrutschen 4 und 5 und der Überkreuzungsmischvorrichtung 14. Aus

to dieser Graphik ist ersichtlich, daß eine gleichförmige Durchmischung für die Gesamtlänge der Entwicklungswalze innerhalb einer Minute bewirkt ist. Dieses experimentelle Ergebnis demonstriert, daß die Entwicklermischvorrichtung gemäß der Erfindung hinsichtlich der Durchmischung des Entwicklers höchst wirksam ist.

Als Transportwalze 10 wird vorzugsweise eine

Magnetwalze verwendet welche einen drehbaren

zylindrischen unmagnetischen Mantel, einen koaxial in

dem Mantel angeordneten zylindrischen Magneten und

eine Welle, auf welcher der Magnet befestigt ist, umfaßt Der Magnet enthält eine Anzahl von Magnetpolen, die axial langgestreckt in der Zylinderfläche des Magneten vorhanden sind. Aneinander angrenzende Mangetpole haben entgegengesetzte Polarität

Hinsichtlich der Entwicklungswalze ist es möglich, den gleichen Typ von Magnetwalze wie bei der Transportwalze zu verwenden. Alternativ kann auch eine Magnetwalze verwendet werden, die einen zylindrischen Permanentmagneten mit einer ungeraden

Anzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Magnetpolen auf ihrer Oberfläche umfaßt Der zylindrische Magnet ist koaxial und stationär innerhalb eines hohlen Drehzylinders aus nichtmagnetischem Werkstoff angeordnet Der Magnet hat einen Magnetpol auf

der dem Photoleiter abgekehrten Seite und zwei Magnetpole gleicher Polarität in der Nähe der Abstreifklinge.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Entwickeln eines elektrostatischen latenten Bildes mit Entwicklerpulver, umfassend einen Vorratsbereich (9) zur Aufnahme von Entwicklerpulver (3),

eine Entwicklungswalze (2) zum Transport des Entwicklerpulvers zu dem latenten Bild, und
eine Mischeinrichtung (14), die überschüssiges Entwicklerpulver in Teilmengen zu beiden Seiten der axialen Mitte der Entwicklungswalze (2) unterteilt, die Teilmengen mittels einander kreuzender Kanäle (17, 18) über die axiale Mitte hinweg ablenkt und zu dem Vorratsbereich (9) zurückführt, dadurch ge kennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (14) unterhalb einer Einrichtung (13) angeordnet ist, die das überschüssige Entwicklerpulver (3) von der Entwicklungswalze (2) stromaufwärts von dem latenten Bild entfernt und der Mischeinrichtung (14) im freien Fall zuführt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Entfernung überschüssigen Pulvers eine Abstreifklinge (13) umfaßt und daß eine der Abstreifklinge (13) zugeordnete Einrichtung (23) zur Lenkung des überschüssigen Pulvers zu der Mischeinrichtung (14) vorgesehen ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) zur Lenkung überschüssigen Pulvers mit der Abstreifklinge (13) einstückig ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischeinrichtung (14) wenigstens ein Paar trichterartiger Elemente (21,22) und eine gerade Anzahl von Kanälen (17,18) umfaßt, wobei jeder Kanal (17, 18) eine mit einem der trichterartigen Elemente (21, 22) verbundene obere Öffnung auf der einen Seite der axialen Mitte und eine untere öffnung auf der anderen Seite der axialen Mitte aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die trichterartigen Elemente (21, 22) durch eine in der axialen Mitte angeordnete Trennwand (19) voneinander getrennt sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Seite der Trennwand (19) ein trichterartiges Element (21; 22) vorgesehen und mit einem Kanal(17; 18) verbunden ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifklinge (13) die Dicke der auf der Entwicklungswalze (2) befindlichen Entwicklerschicht vor der Entwicklung des latenten Bildes standardisiert, und daß das Überschußpulver von dieser Standardisierung herrührt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (8) zum Abschaben überschüssigen Pulvers von der Entwicklungswalze (2) nach der Entwicklung vorgesehen ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (4) zum Zusammenführen des überschüssigen Pulvers auf die axiale Mitte hin vorgesehen ist.

10. Gerät nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (5) zum Auseinanderführen des überschüssigen Entwicklers bezüglich der axialen Mitte vorgesehen ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (12) zum Ergänzen des Entwicklerpulvers mit neu zugeführtem Tonerpulver (3) vorgesehen ist