DE2954440C2 - Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetbürst^n-Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem Bildträger mittels pulverförmigem, magnetisierbaren Teilchen enthaltenden Entwicklers mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Aus DE-OS 2758726 ist ein Trockenentwicklungsverfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bekannt, die die wesentlichen Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 aufweist. Wird eine derartige Vorrichtung mit einer Tonermischung verwendet, die aufgrund eines relativ geringen mittleren Teilcher.durchmessers zum Stauben und damit zur Flugwolkenbildung innerhalb des Tonergehäuses neigt, verschlechert sich die Kopierqualität des vorbeschriebenen Gerätes nicht unerheblich; weiterhin ist zu befürchten, daß abgestreifter Entwickler durch den zwischen Gehäuse und Bildträger gebildeten Spalt austritt und somit dar üanfeld des Entwicklergehäuses verschmutzt, woraus außerdem ein übermäßig hoher Tonerverbrauch resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der beschriebenen Art derart auszubilden, daß eine übermäßige Flugwolkenbildung des Entwicklers wirkungsvoll eingedämmt und räumlich begrenzt sowie ein übermäßig hoher Tonerverbrauch vermieden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem Abstreifelement und dem Dichtungsteil des Gehäuses ein Auffangschirm zum Auffangen von durch das Abstreifelement freigesetzten Flugteilchen des Entwicklers vorgesehen ist.

Durch die Erfindung wird ein gezielter Einfang von Tonerflugwolken im Bereich zwischen der Entwicklertrommel und der Bildträgertrommel bewirkt, wobei durch die Anordnung bzw. Ausbildung des plattenartig ausgebildeten Auffangschirms ein Tonerteilchenstau im Bereich der Abstreifelemente wirksam vermieden wird.

Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Weitere Vorteilsangaben sowohl zum Hauptansprucn als auch zu den Unteransprüchen finden sich in der Figurenbeschreibung.

Die Erfindung wird anhand eines Ausfuhrungsbeisnieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Entwickleretnrichtung mit Magnetbürste in der Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 2 eine Entwicklereinrichtung gemäß Fig. I mit einer Schaltung zum Anlegen einer elektrischen Vorspannung;

Fig. 3 eine Einzelheit des Aufbaus gemäß Fig. 2 in vergrößertem Maßstab in der Seitenansicht im Schnitt, um das Betriebsverhalten des Entwicklers zu erläutern.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, besteht die Entwicklercinrichtung 5 mit Magnetbürste gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Entwicklertrommel 6, einem mehrpoligen Magneten 7, der drehbar in der Entwicklerlrommel 6 aufgenommen ist und einer Rührvorrichtung für das Entwicklermaterial, die ebenfalls drehbar in dem Entwicklervorratstank bildenden Gehäuse 8 aufgcnom-

men ist, in dem sich ein aus nichtmagnetisierbaren und magnetisierbaren Teilchen bestehender Entwickler bis auf den in der Einrichtung verwendeten Entwickler, befindet.

Eine Entwicklertrommel 6 ist in zylindrischer Form aus einem nichtmagnetisierbaren, elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium, hergestellt und nahe der Oberfläche einer Fotoaufnehmertrommel 1 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit entgegen dem Uhrzeigersinn von etwa 30 Umdrehungen pro Minute aufgenommen, wobei die Fotoaufnehmertrommel 1 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn drehbar ist Der mehrpolige Magnet 7 mit rollenähnlichem Aufbau weist an seinem Außenumfang abwechselnd magnetische Pole N und S mit abwechselnder unterschiedlicher Polrichtung wie dargestellt auf und kann mit einer Geschwindigkeit von 1300 Umdrehungen pro Minute in der gleichen Drehrichtung wie die Entwicklertrommel 6 rotieren.

Kurz gefaßt ist die Magnetbürstenentwicklereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Gehäuse 8, ein oberes Gehäuse 9 und zwei Scitenwände 10 umschlossen. Oberhalb der Entwicklertrommel 6 ist ein Gehäuseteil 11 angeordnet, welches am oberen Gehäuse 9 mit mehreren Schrauben 12 befestigt ist, um einen Teil des oberen Gehäuses 9 zu bilden, wobei eine Innenfläche 11a eine kreisförmige Form bildet, so daß die auf der Entwicklertrommel 6 erzeugte magnetische Bürste mit der oben genannten Innenfläche einen engen Kontakt einnimmt. Neben dem oben genannten Gehäuseteil 11 ist weiterhin eine elektrisch isolierende Dichtung 13 so angeordnet, daß sie die Führungskante des Gehäuseteils 11 überlappt und ihre Führungskante die Fotoaufnehmerfläche berührt. Unterhalb der Entwicklertrommel 6 ist ein Dichtungsteil 14, ein Auffangschirm 15, ein ergänzendes Reinigungsglied 16, dessen wesentlicher Teil gegen die Drehrichtung der Entwicklertrommel 6 ausgerichtete ist, ein Abstreifelement 17, das in Drehrichtung der Entwicklertrommel 6 ausgerichtet ist, ein Reinigungsglied 18, dessen wesentlicher Teil entgegen der Drehrichtung der Entwicklertrommel 6 ausgerichtet ist und ein im Uhrzeigersinn drehbarer Flügel 19 angeordnet. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung wird der Entwickler nach und nach im Uhrzeigersinn durch mehrere trogähnliche Glieder 30 einer Schöpfrolle 28 transportiert, bis der Entwickler eine gewisse Position A erreicht, wo er durch die magnetische Kraft des mehrpoligen Magneten 7 angezogen wird. Am oben erwähnten Punkt A ist das trogähnliche Glied 30 über den toten Punkt gedreht, um den Entwickler gegen die Entwicklerwalze zu gießen, wodurch sich der Entwickler nach und nach im Uhrzeigersinn bewegt und die Form der magnetischen Bürste auf der Enlwicklertrommel 6 annimmt. In Übereinstimmung mit der Drehbewegung des Entwicklers im Uhrzeigersinn, die in Form einer magnetischen Bürste wie oben beschrieben erfolgt, behält der Entwickler einen reibenden Kontakt mit dem bereits auf der Fotoaufnehmerfläche in bekannter Art und Weise elektrostatisch gespeicherten Bild, so daß das elektrostatisch gespeicherte Bild auf der Fotoaufnehmerfläche entwickelt werden kann. Nach dem oben beschriebenen Entwicklerschritt wird der Entwickler von der Umfangsfläche der Entwicklertrommel 6 durch das Abstreifelement 17 entfernt i'nd nach und nach durch den oben erwähnten Flügel 19 auf die Schöpfrolle 28 zubewegt. Der Entwickler auf der Entwicklertrommel 6 wird weiterhin von der Umfangsfläche der Entwicklertrommel durch entsprechende Glieder 18 und 16 im Laufe einer einzigen Umdrehung der Entwicklertrommel 6 entfernt.

In Verbindung mit dem Transport des Entwicklers auf die Entwicklerstation sowie der Entfernung des Entwicklers von der Entwicklertrommel 6, sind die entsprechenden Glieder um die Fotoaufnehmertrommel 1 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise im besonderen angeordnet und wie im folgenden ausgebildet.

ίο Die Innenfläche 11a des Gliedes 11, die kreisförmig, wie oben bereits beschrieben, ausgebildet ist, steht in engem Kontakt mit der Entwicklertrommel 6, so daß die Magnetbürste ständig an der Innenfläche reibt.

Wenn im einzelnen eine triboelektrische Ladung zwisehen den nichtmagnetisierbaren Teilchen und den magnetisierbaren Teilchen erzeugt wird, die im allgemeinen sehr viel höher als die zwischen dem Gehäuseteil 11 und der Magnetbürste erzeugte Ladung ist, ist die Art des fur das Gehäuseteil 11 verwendeten Materials nicht kritisch und es kann eines df.; zur Verfugung stehenden Harze oder Metalle verwendst werden. Der zwischen dem äußeren Umfang der Entwicklertrommel 6 und der Innenfläche 11a des Gehäuseteils 11 ausgebildete Spalt wird geeigneter Weise gemäß den vorbestimmten Entwicklungsbedingungen sowie der Eigenschaften des bei dem Entwicklungsprozeß verwendeten Entwicklers ausgebildet.

Die Dichtung 13 ist so angeordnet, daß sie die Führungskante des Gehäuseteils 11 überlappt. Das für die Dichtung 13 verwendete Material sollte eine derartige Elastizität und elektrische Isolierfähigkeit haben, daß nicht nur das elektrostatisch gespeicherte Bild, welches zuvor auf der Fotoaufnehmerfläche gebildet war, nicht elektrostatisch zerstört wird, sondern daß auch die Fotoaufnehmerfläche selbst durch das zwangsweise Abkratzen nicht weniger effektiv wird. Das bevorzugte Material für die Dichtung 13 ist Urethangummi.

Durch die Ausbildung der Innenfläche 11a des Teils 11 und die Anordnung von Glied 13 kann das Anhaften von nicht genutzten Teilchenwolken an der Innenfläche de» oberen Gehäuses und eine unerwünschte Entwicklung der Fotoaufnehmerfläche mit dem verteilten, nicht genutzten Teilchennebel, wirksam verhindert werden, und demgemäß kann das Auftreten von Fehlern, wie beispielsweise Schlieren oder einer Anzahl von dunklen Flecken auf dem das Kopierbild tragenden Kopierpapier effektiv verhindert werden. Zusätzlich kann das Entweichen von nicht genutztem Teilchennebel aus der Innenseite der Entwicklereinrichtung wesentlich durch das Vorhandensein der Dichtung 13 gemäß der vorliegenden Erfindung verhindert werden. Die Entwicklertrommel 6 wird solange angetrieben, wie der -Kcpierstartschalter oder ein Hauptschalter (nicht dargestellt) eingeschaltet bleiben, wobei der mehrpolige Magnet 7 während dem Zeitabschnitt, in dem nicht entwickelt wird, am Rotieren gehindert wird, so daß dcr Entwickler nicht an der Fotoaufnehmerfläche anhaften kann.

Bezüglich dem Dichtungsteil 14 zusammen mit dem Auffangschirm 15 soll verhindert werden, daß die entsprechenden, den Entwickler bildenden Teilchen aus der Innenseite der Entwicklereinrichtung freikommen, da ein Teil der magnetisierbaren Teilchen durch die durch den mehrpoligen Magneten 7 bewirkte Magnetkraft angezogen wird, wählend ein Teil der nichtmagnetisierbaren Teilchen im Gegenteil durch die Gravitationskraft in der Nähe der oben genannten Teilchen angezogen wird. Um, wie im folgenden im einzelnen

beschrieben, zu verhindern, daß die magnetisierbaren Teilchen aus der Innenseite der Entwicklereinrichtung entweichen können, muß das Dichtungsteil 14 bevorzugt aus irgendeinem geeigneten metallischen Material bestehen und weiterhin so angeordnet sein, daß es mit S dem Vorspannungspotential beaufschlagt wird. Hierdurch wird der unerwünschte Transport magnetisierbarer Teilchen aufgrund des Vorhandenseins eines elektrischen Feldes, erzeugt durch die entsprechende Entwicklertrommel 6 und die Fotoaufnehmertrommel 1, wirksam verhindert.

In den Fig. 2 und 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit dem Dichtungsteil 14 zusammen mit dem Auffangschirm 15 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hierbei ist das Dichtungsteil 14 unterhalb des Auffangschirms 15 angeordnet und aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie beispielsweise Äiuminiuiu udcf Messing, hergestellt. Wie insbesondere aus der Fig. 3 ersichtlich, sind sowohl die Entwicklertrommel 6 als auch das Dichtungsteil 14 entsprechend mit einem Vorspannungspotential beaufschlagt, damit an beiden Teilen eine elektrisch negative Polrichtung vorherrscht. Am elektrostatisch gespeicherten Bild an der Fotoaufnehmerfläche herrscht ebenfalls ein elektrisches Potential mit negativer Polriciuung vor. Um wirksam das Entweichen nichtmagnetisierbarer Teilchen von der Innenseite der Entwicklereinrichtung 5 zu verhindern, weist eine Führungskante des Dichtungsteils 14 zur Umfangsfläche der fotoaufnehmenden Trommel einen Spalt von ungefähr 1 mm auf und das Dichtungsteil 14 ist so angeordnet, daß es an beiden Enden an den axial seitlich gelegenen Umfangsteilen der fotoaufnehmenden Trommel 1 um ungefähr 1 mm seitlich übersteht. Weiterhin ist das Dichtungsteil 14 so angeordnet, daß es zur Bezugsebene einen Winkel bildet, der größer als der Ruhewinkel der verwendeten nichtmagnetisierbaren Teilchen ist, so daß der Entwickler mit Hilfe des Dichtungsteils 14 gleitend nach innen in die Entwicklereinrichtung 5 fallen kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erwähnte Winkel ungefähr 45°. Der Auffangschirm 15, welcher zwischen der Entwicklertrommel 6 und dem Dichtungsteil 14 angeordnet ist, besteht aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, und befindet sich wahlweise in einem der folgenden elektrisehen Zustände, d. h. (1) elektrisch gepuffert, (2) elektrisch geerdet, (3) mit einem elektrischen Potential beaufschlagt, welches im Vergleich zur Polrichtung des Vorspannungspotentials, mit welchem die Entwicklertrommel 6 beaufschlagt wird, umgekehrte Polrichtung aufweist. Durch die Anordnung de·" entsprechenden Elemente 14 und 15 kann, bald nachdem der Entwicklungsvorgang beendet ist, der auf der Umfangsfläche der Entwicklertrommel 6 verbleibende Entwickler zuerst von der Trommel durch die Entwicklerabstreifleiste 17 abgestreift werden, der, bedingt durch die Schwerkraft, nach unten fällt, und wieder in dem Entwicklervorratstank 50 gespeichert wird, wobei der verstreute Entwickler durch Zusammenprall mit der dem Abstreifelement 17 weitgehend durch den Auffangschirm 15 abgefangen wird, wodurch gleichzeitig das Auftreten von Zerstreuen oder Entweichen von Entwickler aus der Entwicklereinrichtung wirksam verhindert wird. Weiterhin wird eine gewisse Menge nicht genutzten Teilchenstaubes des Entwicklers, der im inneren des Gerätes zerstreut ist, elektrostatisch durch den Auffangschirm 15 eingefangen. Dies erfolgt aufgrund der Tatsache, daß die magnetisierbaren Teilchen mit einer negativen Polrichtung elektrostatisch durch den Auffangschirm 15 angezogen werden. Im einzelnen zeigt gemäß dem oben beschriebenen Vorspann-Schaltkreis der Auffangschirm 15 das elektrische Potential von ungefähr Nullniveau, wenn die Entwicklertrommel 6 zusammen mit dem Dichtu".gsteil 14 mit einem Vorspannungspotential mit negativer Polrichtung beaufschlagt werden, wobei der Auffangschirm 15 entweder im Pufferzustand oder geerdet ist. Alternativ kann für einen Fall, in dem es nicht notwendig ist, den Entwickler elektrisch mit dem Auffangschirm 15 zu fangen, der Auffangschirm 15 aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt, sein. Aufgrund der Versorgung des Auffangschirmes 15 jedoch wird die von der Entwicklertrommel 6 verstreute Entwicklerwolke weder vom Dichtungsteil 14 festgesetzt noch um die Fotoaufnehmerfläche herum verteilt, wodurch kein Anhaften von Entwickler an dsr Fctcaufnehrrierfiäche erzeugt wird. Daraus folgt, daß gemäß der Ausbildung des Auffangschirmes 15 zusammen mit dem Dichtungsteil 14, die beide benachbart zur Gehäuseöffnung der Entwicklereinrichtung mit einem Abstand zwischen der Entwicklertrommel 6 und dem Fotoaufnehmer 1, wie oben beschrieben, angeordnet sind, die unerwünschte freie Verteilung des Entwicklers und das daraus resultierende Entweichen insbesondere aus der Öffnung gut verhind :rt wird. Unter phänomenologischem Aspekt betrachtet, haften die Teilchen des Entwicklers elektrostatisch an der oberen Fläche des Auffangschirmes 15, bewegen sich aufgrund des Einflusses der durch den, in der Entwicklertrommel 6 rotierend aufgenommenen mehrpoligen Magneten 7 erzeugten magnetischen Kraft, entlang der oben erwähnten Fläche nach oben, wie in der Fig. 3 durch Pfeile angegeben, bis sie die obere Kante des Auffangschirmes 15 erreichen und dann entlang der rückwärtigen Fläche des Auffangschirmes 15 nach unten rollen und dadurch in den Entwicklermaterialspeicherteil 50 fallen. Dies erfolgt aufgrund der Tatsache, daß die rückwärtige Fläche des Elementes verglichen mit der an der oberen Fläche herrschenden, oben genannten, magnetischen Kraft einer sehr viel schwächeren magnetischen Kraft ausgesetzt ist. Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Auffangschirm 15 so angeordnet, daß der Spalt zwischen der Entwicklertrommel und dem Auffangschirm 15 ausreicht, um zu verhindern, daß der entlang der Umfangsfläche der Entwicklertrommel 6 transportierte Entwickler durch die Anwesenheit des Auffangschirmes 15 gestört wird. In Verbindung mit den Funktionseigenschaften des Abstreifelementes Π ist der Auffangschirm 15 der Führungskante des Elementes 17 so zugewandt, daß der am Umfang des Abstreifelementes 17 gestreute Entwickler durch den Auffangschirm 15 gut abgeschirmt wird. Im einzelnen ist der Teil des Entwicklers, der beispielsweise, wenn derauf der Umfangsfläche der Entwicklertrommel 6 verbleibende Entwickler mit der Führungskante des Abstreifelementes 17 kollidiert und zerstreut wird, so gelegen, daß er sogleich durch den Auffangschirm 15 abgeschirmt wird, wobei das Erzeugen von nicht genutztem Teilchennebel durch Anbringen des Auffangschirmes 15 verhindert werden kann. Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, wird die wesentliche Menge des benutzten Entwicklers von der Umfangsfläche der Entwicklertrommel zuerst durch die Führungskante des Elementes 17 abgekratzt und nachfolgend entlang dem restlichen Teil des Elementes 17 nach unten geleitet. Deshalb fallt eine Menge des benutzten Entwicklers aufgrund der Erdan-

zichung an cine Position, an der die Menge des benutzten Entwicklers frei von Beeinflussung durch das Element 17 ist. Demgemäß ist der Auffangschirm 15 außerhalb der Fallinie des Entwicklers angebracht, so daß die fallende Menge des Entwicklers nicht durch das Vorhandensein des Auffangschirmes 15 beeinträchtigt ist. Obwohl ein Zusammenstoß des Entwicklers mit dem Auffangschirm 15 nur schwer durch die oben beschriebene Ausführungsform erzeugt werden kann, ist ein Führungsteil des Auffangschir.nes 15 weiterhin messerkantenförmig ausgebildet csiehe Fig. 2), so daß die absolute Menge der nicht genutzten Teilchenwolke des Entwicklers, die in Verbindung mit der unerwarteten Kollision auftreten würde, vermindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (7)

Pate ntansprüche:

1. Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Ladungsbildes auf einem Bildträger mittels pulverförmigen, magnetisierbare Teilchen enthaltenden Entwicklers, mit einer mit geringem Abstand zu einem Bildträger angeordneten Entwicklertrommel, einem in der Entwicklertrommel angeordneten Magneten, der eine Schicht des Entwicklers zur Bildung einer magnetischen Bürste an die Oberfläche der Entwicklertrommel anzieht, Antriebsmitteln zum Erzeugen einer Relativdrehung zwischen Entwicklertrommel und Magneten derart, daß die Ent-Wicklerschicht in einer Transportbewegung auf einem Transportweg entlang eines Teils der Umfangsfläche der Entwicklertrommel zu einer Abgabestefle im Bereich der Bildträgertrommel gefördert wird, einem die Entwicklervorrichtung umgebenden Gehäuse, das ein mit geringem Spalt an die Bildträgertrommel heranreichendes Abdichtungsteil zum Verhindern des Austretens von Entwicklerteilchen aufweist, und mindestens einem an die Umfangsfläche der Entwicklertrommel angestellten Abstreifelement zum Abstreifen von Entwickler, der den Spalt zwischen Entwicklertrommel und Bildträgertrommel passiert hat, dadurch 'gekennzeichnet, daß zwischen dem Abstreifelement (17) irid dem Dichtungsteil (14) des Gehäuses (8) ein Auffangschirm (15) zum Auffangen von durch das Abstreifelement (17) freigesetzten Flugteilchen des Entwicklers vorgesehen ist.

2. Entwicklervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (15) in solchem Abstand vom Abstreifelement (17) angeordnet ist, daß er sich außerhalb des Transport- und Fallweges des sich am Abstreifelement (17) entlang bewegenden und von diesem abfallenden Entwicklerteilchen befindet.

3. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch \ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (15) sich über dem Bereich der Abstreifkante des Abstreifelementes (17) erstreckt.

4. Entwicklungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (15) aus elektrisch leitfähigem Material besteht.

5. Entwicklungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffangschirm (15) auf einem elektrischen Potential liegt, das vom elektrischen Potential der Entwicklertrommel (6) und des Dichtungsteils (14) des Gehäuses (8) verschieden ist.

6. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Magnet zur Erzeugung der Transportbewegung drehbar angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bildträger (1) zugewendete freie Kante des Auffangschirms (15) in solchem ausreichenden Abstand vom Bildträger (1) liegt, daß vom Auffangschirm (15) aufgefangene, unter dem Einfluß des rotierenden Magneten (7) wandernde Entwicklerteilchen um die freie Kante herum von der Auffangseite auf die Rückseite des Auffangschirms (15) gelangen können, ohne in den Bereich des Bildträgers (1) zu geraten.

7. Entwicklungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bildträger (1) zugewendete freie Kante des Auffangschirms (15) schneidenartig ausgebildet ist