DE3115331C2 - Vorrichtung zum Regenerieren der Trägerteilchen eines aus Trägerteilchen und Toner bestehenden Zwei-Komponenten-Entwicklers - Google Patents

Abstract

Zum Entwickeln von Ladungsbildern von zu druckenden oder kopierenden Zeichen auf einem Ladungsbildträger wird dieser einer Entwicklerstation (4) zugeführt. Der Entwickler besteht dabei aus zwei Komponenten, nämlich den ferromagnetischen Trägerteilchen und dem Toner, der Kunststoffbestandteile enthält. Beim Entwicklungsvorgang setzt sich auf der Oberfläche der Trägerteilchen eine Kruste von Kunststoffbestandteilen des Toners ab und bewirkt damit eine Abnahme der triboelektrischen Kräfte zwischen den Trägerteilchen und dem Toner. Um eine zu starke Krustenbildung zu vermeiden, wird der Entwickler aus der Entwicklerstation in bestimmten Mengen entnommen und einer Vorrichtung zum Regenerieren der Trägerteilchen zugeführt. Die Vorrichtung hat eine Kammer (12) mit einer Einlaßdüse (15) zur Zufuhr des Entwicklers. In der Kammer (12) ist eine Einrichtung, z.B. ein Rotor (14), angeordnet, die Beschleunigungskräfte auf den Entwickler ausübt, so daß die Trägerteilchen gegeneinander und an die Kammerwand prallen. Dabei platzen die Krusten von den Trägerteilchen ab. Der regenerierte Entwickler verläßt die Kammer (12) über eine Auslaßdüse (17) und kann ausschließlich wieder der Entwicklerstation (4) zugeführt werden.

Description

gungskrafte auf den Entwickler ausübt, diesen gegen die Kammerwände wirbelt und dadurch das Lösen der Tonerkruste von den Trägerteilchen bewirkt. Ein einfacher Aufbau der Vorrichtung ergibt sich, wenn die Einrichtung aus einem Rotor besteht, dessen Rotorflügel bei der Drehung Stöße auf den Entwickler ausüben. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Rotor auf einer Motorachse eines außerhalb der Kammer angeordneten Motors befestigt ist.

Die EinlaßötYnung ist zweckmäßigerweise als Einlaßdüse ausgebildet, in der eine mit der Motorachse verbundene Welle angeordnet ist. Dadurch läßt sich die Zuflußmenge des Entwicklers in die Kammer genau dosieren. Weiterhin ist gewährleistet, daß ein Verstopfen der Einlaßdüse praktisch ausgeschlossen ist. Ein Verstopfen der Einlaßdüse wird weiterhin dadurch vermieden, daß sich die Einiaßdüse in Richtung zum Kammerinneren konisch öffnet.

Die Auslaßöffnung kann ebenfalls als Auslaßdüse ausgebildet sein, die sich in Richtung aus den Kammerinneren konisch öffnet. Auch dadurch wird ein Verstopfen der Auslaßdüse verhindert.

Die Entnahme von regeneriertem Entwickler aus der Kammer über die Auslaßdüse wird weiterhin dadurch unterstützt, daß die Auslaßdüse an eine Druckleitung angeschlossen ist. Die in der Kammer beim Regenerieren des Entwicklers anfallenden Tonerkrusten können dadurch abgesaugt werden, daß am Kammerdeckel eine Absaugöffnung angeordnet ist, an die eine Absaugvorrichtung angeschlossen ist

Zweckmäßigerweise ist die Kammer an der Eintrittsstelle für die Motorachse offen, so daß Luft in die Kammer ansaugbar ist. Dabei entsteht ein leichter Unterdruck an der Eintrittsstelle, durch den eine Verschmutzung des Lagers für die Motorachse verhindert wird und zudem ein Austreten von Tonerstaub aus der Kammer vcriTiicdcn wird.

Vorteilhafterweise ist die Einlaßdüse bis nahe an den Rotor herangeführt. Dadurch wird verhindert, daß bei Stillstand durch einen Entwicklerrückstau Überfüllungen in der Kammer auftreten.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Einrichtung eine Druckluftquelle enthalten, die den Entwickler in der Kammer in Rotation versetzt.

Dazu kann die Druckluftquelie mit einer Düse verbunden sein, die derart in der Kammer angeordnet ist, daß die Druckluft tangential zu der Kammerwand wirkt.

Das Entfernen der abgeplatzten Tonerkrusten aus der Kammer kann mit Hilfe einer Absaugvorrichtung vorgenommen werden, die an eine Absaugöffnung der Kammer angeschlossen ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäöen Vorrichtung bestehen in folgenden Punkten:

Die Druckqualität kann konstant auf einem hohen Niveau gehalten werden, da durch den Regeneriervorgang der Entwickler auf einem konstanten, relativ neuwertigen Zustand gehalten werden kann.

Die Lebensdauer des Entwicklers läßt sich erheblich verlängern, da sie im hohen Maße von der Gemischalterung bestimmt wird.

Die störende Volumenzunahme des Entwicklers in der Entwicklerstation entfällt wegen des konstanten Verkrustungsanteils.

Das Fließverhalten des Entwicklers in der Entwicklerstation stabilisiert sich.

Die Stillstandszeiten eines Druckers oder Kopierers, die durch Entwickleratistausch verursacht werden, reduzieren sich erheblich, bedingt durch die höhere Lebensdauer des Entwicklers.

Die Verbrauchskosten für den Entwickler werden, bedingt durch die längere Benutzungszeit, stark reduziert

Anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine erste Vorrichtung zum Regenerieren des Entwicklers,

ίο Fig. 2 eine weitere Vorrichtung zum Regenerieren des Entwicklers.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt einer Eniwicklerstation 4 gezeigt Diese ist benachbart zu einem Ladungsbildträger, z. B. einer Fotoleitertrommel 1, angeordnet. In der Entwicklerstation 4 ist Entwickler, nicht dargestellt, angeordnet der mit Hilfe einer Magnetbürsteneinrichtung 2 bekannten Aufbaus in Richtung des Pfeiles zu der Fotoieitertrommel 1 transportiert wird. Dort geht entsprechend der Aufladung der Oberfläche der Fotoleitertrommel 1 ein Teil des Toners des Entwicklers auf die Fotoleitertrommel 1 über. Der Rc des Entwicklers kehrt in die Entwickierstation 4 zurück, fc ■ gelangt dabei in die Nähe einer Mischwelle 5, die den Entwickler neu durchmischt. Mit Hilfe einer Mischwelle 6 kann neuer Toner unter den Entwickler gemischt werden.

Am Roden der Entwicklerstalion 4 ist eine Vorrichtung 10 zur Regenerierung des Entwicklers angeordnet. Diese besteht aus einer Kammer 12, in der ein Rotor mit Rotorflügeln 14 angeordnet ist. Der Rotorflügel 14 ist auf" einer Motorachse 23 befestigt, die von einem Motor 11 angetrieben wird.

Im Kammerdeckel ist eine Öffnung angeordnet, in der eine Einiaßdüse 15 eingefügt ist. Die Einiaßdüse 15 führt weiterhin in die Entwicklerstation 4 und zwar zu einem Bereich, der hinter der Mischwelle 5 liegt. Von dort kann also Entwickler aus der Entwicklerstation 4 über die Einiaßdüse 15 in das Innere der Kammer 12 gelangen. Die Zuflußmenge des Entwicklers läßt sich dabei durch den Durchmesser der Einlaßdüse 15 und v. eiterhin durch den Querschnitt einer Welle 16 dosieren, die mit der Motorachse 23 fest verbunden ist. Die Motorwei.e kann dabei ein- oder mehrseitig abgeflacht sein. Die Welle 16 ragt zudem etwa aus der Einlaßdüse 15 heraus in die Entwicklerstation 4 hinein. Während des Regenerierbetriebes läuft die Welle 16 mit der Motorachse 23 mit und vermeidet damit ein Verstopfen der Einlaßdüse 15.

Der Rotorflügel 14 wirbelt den durch die Einlaßdüse 15 in die Kammer 12 gelangenden Entwickler auf.

Durch die Schlagwirkung des Rotorflügels auf die Trägerteilchen und durch das Reiben dieser aufgewirbelten Trägerteilchen an den Wandungen der Kammer 12 löst sich die Tonerkruste von den Trägerteilchen ab. Der Rotor^f!ügel 14 ist dabei derartig geformt, daß der regenerierte Entwickler zu den Kammeraußenwänden gefüh'rt wird.

An der Kammerunterseite nahe der Kammeraußenwand ist eine Auslaßdüse 17 angeordnet, durch die der regenerierte Entwickler aus der Kammer 12 entnommen wird. Die Ausiaßdüse 17 weitet sich vom Inneren der Kammer 12 aus gesehen konisch auf, Der Austritt des Entwicklers aus der Kammer 12 über die Audaßdüse 17 wird weiterhin unterstützt durch einen Luftstrom 19. Dieser wird mit Hilfe einer Druckleitung 20 an der Auslaßdüse 17 vorbeigeführt. Die Druckleitung 20 hat benachbart zu der Auslaßdüse 17 einen Beipaß 18, in dem die Auslaßdüse 17 mit der Druckleitung 20 verbunden ist. Der über die Auslaßdüse 17 austretende Ent-

wickler wird durch den Luftstrom 19 in der Druckleitung 20 zurück in die EntwicklersUition 4 transportiert. Am Ausgang der Druckleitung 20 kann dazu ein Entwicklereinfüilstutzen 26 angeordnet sein.

Die beim Regenerieren des Entwicklers anfallenden Tonerkrusten in der Kammer 12 können mit Hilfe einer Absaugvorrichtung bekannten Aufbaus aus der Kammer 12 entfernt werden. Dazu ist im Kammerdeckel eine Absaugöffnung 21 angeordnet, an die die Absaugvorrichtung 27 angeschlossen werden kann. Durch die in Entfernung der Tonerkrustenteile aus der Kammer 12 werden die regenerierten Trägerteilchen gesäubert und zweitens Toner und Tonerkrustenablagerungcn in der Kammer 12 verhindert.

Die Luft, die aus der Absaugöffnung 21 abgesaugt i"> wird, kann dabei über eine Eintrittsöffnung 22 für die Motorachse 23 angesaugt werden. Dies hat den Vorteil, daß eine Verschmutzung eines Lagers 25 der Motoruch-SL* £-> vciitinucii wii'u üfiu iüuciTi ι üncFäiüüu üiiS ucT Kammer 12 nicht austreten kann. 2(>

Ein weiteres Beispiel für die Vorrichtung zum Regenerieren des Entwicklers ist in F i g. 2 gezeigt. Hier wird w',i Hilfe von Druckluft das Abplatzen der Tonerkruste von den Trägerteilchen erreicht. Die Druckluft wirkt auf den in einer Kammer 30 vorhandenen Entwickler derart ein, daß dieser in starke Rotation versetzt wird. Durch Fliehkraft werden die rotierenden Trägerteilchen an die Kammerwand gedruckt. Die dadurch entstehende Reibungswirkung sowohl zwischen den Trägerteilchen untereinander als auch zwischen Trägerteilchen und Kam- jo merwand löst die Tonerkruste ab.

In der Kammerwand der Kammer 30 ist eine Düse 32 angeordnet, an die eine Druckluftquelle 34 bekannten Aufbaus angeschlossen werden kann. Die Düse 32 ist derart in der Kammerwand angeordnet, daß die Druckluft tangential zu der Kammerwand wirkt. Die tangential eingeführte Druckluft versetzt den Entwickler in der Kammer 30 in Rotation, wobei dieser regeneriert wird.

Die Zufuhr des gealterten Entwicklers erfolgt über eine Einlaßdüse 36, die z. B. mit der Entwicklerstation 4 verbunden sein kann. Die Entnahme des regenerierten Entwicklers aus der Kammer 30 kann mit Hilfe einer Auslaßdüse 38 erfolgen, die in der Nähe der Kammeraußenwand im Kammerboden angeordnet ist. Der Abtransport des regenerierten Entwicklers kann in etwa so geschehen, wie er in F i g. 1 beschrieben ist.

Die bei der Regenerierung anfallenden Tonerkrustenteile können wiederum mit Hilfe einer Absaugvorrichtung aus der Kammer 30 entfernt werden. Dazu kann eine Absaugöffnung 40 am Kammerdeckel vorgesehen werden, a.v den die Absaugvorrichtung angeschlossen werden kann.

Um einen störungsfreien Ablauf eines kontinuierlichen oder intervallweisen Regenerationsprozesses zu gewährleisten, ist folgendes zu beachten:

Die Druckleitung 20 muß eine höhere Kapazität haben als die Austrittsdüse 17 bzw. 38 und diese muß wiederum einen höheren Durchsatz an Entwickler haben als die Einlaßdüse 13 bzw. 36. Dadurch kann eine Überfüllung bzw. Verstopfung der Kammer 12 bzw. 30 vermieden werden.

Ein Verstopfen der Düsen kann dadurch vermieden werden, daß sie sich konisch in Transportrichtung des Entwicklers aufweiten.

In den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 und 2 ist die Vorrichtung zum Regenerieren des Entwicklers direkt am Boden einer Entwicklerstation 4 angeflanscht Es ist jedoch auch möglich, die Vorrichtung nicht mit der Entwicklerstation zu verbinden, sondern außerhalb des Kopier- bzw. Druckgerätes zu halten. Dann muß der gealterte Entwickler zu der Vorrichtung transportiert werden, dort regeneriert werden und dann wieder der Entwicklerstation zugeführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regenerieren der Trägerteilchen eines aus Trägerteilchen und Toner bestehenden Entwicklers, der zur Einfärbung von auf einem Aufzeichnungsträger aufgebrachten Ladungsbildern verwendet wird und bei dem sich im Betrieb auf den Trägerteilchen eine Kruste aus Toner bildet, gekennzeichnet durch eine Kammer (12, 30) mit einer Einlaßöffnung (15,36) und einer Auslaßöffnung (17, 38) für den Entwickler und durch eine in der Kammer (12, 30) angeordnete Einrichtung, die Beschleunigungskräfte auf den Entwickler ausübt, diesen gegen die Kammerwände wirbelt und dadurch das Lösen der Tonerkruste von den Trägerteilchen bewirkt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einem Rotor besteht, dessen Rotorflügel (14) bei der Drehung Stöße auf den Eni^'ickler ausüben.

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zeichnet, daß der Rotor (14) auf einer Motorachse (23) eines außerhalb der Kammer (12) angeordneten Motors (11) befestigt ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung als Einlaßdüse (15) ausgebildet ist, in der eine mit der Motorachse (23) verbundene Welle (16) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einlaßdüse (15) in Richtung zum KammeriRneren konisch öffnet

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung als Auslaßdüse (17) ausgebildet ist, die sich in Transportrichtung des i_ntwicklers konisch öffnet

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßdüse (17) an eine Druckleitung (20) angeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Kammerdeckel eine Absaugöffnung (21) angeordnet ist an die eine Absaugvorrichtung anschließbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) an der Eintrittsstelle für die Motorachse (23) offen ist, so daß Luft in die Kammer ansaugbar ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüse (15) bis nahe an den Rotor (14) reicht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus einer Druckluftquelle (34) besteht, die den Entwickler in der Kammer (30) in Rotation versetzt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftquelle (34) mit einer Düse (32) verbunden ist, carch die die Druckluft derart in die Kammer (30) geführt wird, daß diese tangential zu der Kammerwand wirkt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absaugöffnung (40) vorgesehen ist, über die die Krustenteile aus der Kammer (30) absaugbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßdüse (15,36) im Boden der Entwicklerstaticn (4) angeordnet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Regenerieren der Trägerteilchen eines aus Trägerteüchen und Toner bestehenden Entwicklers, der zur Einfärbung von auf einem Aufzeichnungsträger aufgebrachten Ladungsbildern verwendet wird und bei dem sich im Betrieb auf den Trägerteilchen eine Kruste aus Toner bildet

In der Xopiergerätetechnik und bei nichtmechanischen Schnelldruckern, die nach dem Frinzip Oi;r Elektrofotografie oder Elektrografie arbeiten, werden Ladungsbilder der zu druckenden Zeichen auf einem Aufzeichnungsträger, ζ. B. einer Fotoleitertrommel oder auf Spezialpapier, erzeugt Diese Ladungsbilder werden anschließend mit einem schwarzen Pulver, dem sogeis r.annten Toner, in einer Entwicklerstation eingefärbt

In der Regel wird zum Entwickeln des latenten Ladungsbildes ein Zwei-Komponenten-Entwickler verwendet, der aus ferromagnetischen Trägerteilchen und aus Kunststoffbestandteile enthaltendem Toner besteht Die Trägerteilchen sind mit einer sehr dünnen, gut haftenden Kunststoff- oder Oxidschicht überzogen. Diese Schicht und der Kunststoffbestandteil des Toners liegen in der triboelektrischen Spannungsreihe möglichst weit auseinander, um gegenseitige Anziehungskräfte zu erzeugen.

Der aus Toner und Trägerteilchen bestehende Entwickler wird z. B. Kittels einer Magnetbürstenanordnung am Ladungsbild vorbeigeführt an dem der Toner, verursacht durch elektrostatische Kräfte, haften bleibt.

Die daraus resultierende Abnahme der Tonerkonzentration im Entwickler wird durch dosierte Zufuhr von neuem Toner verhindert. Eine derartige Einrichtung ist z. B. aus der US-PS 38 01 196 bekannt

Durch das ständige Reiben von Trägerteilchen und Toner aneinander lagert sich auf der Kunststoffschicht der Trägerteilchen eine Schicht aus dem Kunststoff, der Bestandteil des Toners ist, an. Es bildet sich also auf den Trägerteilchen eine unerwünschte aus Kunststoff bestehende Kruste. Die Stärke difiser K'i'ste wird mit der Zeit immer größer und damit die triboelektrischen Kräfte zwischen den Trägerteilchen und dem Toner immer geringer. Dies führt allmählich zur Unbrauchbarkeit des Entwicklers, der dann erneuert werden muß.
Das Verkrusten des Entwicklers bringt folgende Probleme mit sich:

Die Druckqualität sinkt mit zunehmendem Alter des Entwicklers ab.

Bei konventionellen Überwachungseinrichtungen zur Messung der Tonerkonzentration im Entwickler wird

so die Kruste der Trägerteilchen mit gemessen, z. B. beträgt der Verkrustungsanteil bei altem Entwickler ca. 60 bis 80% der gemessenen Tonerkonzentration. Die Folge ist, daß bei konstanter Druckqualität die gemessene Tonerkonzentration mit dem Alter des Entwicklers ansteigt

Der Entwickler muß bei schnellen Kopiergeräten oder Schnelldruckern in relativ kurzen Zeitintervallen erneuert werden, um eine brauchbare Druck- bzw. Kopierqualität zu erreichen.

Der häufige Entwickleraustausch verursacht lange Stillstandszeiten der Geräte.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, in der das Abplatzen der Tonerkruste von den Trägerteilchen erreicht wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kammer mit einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung für den Entwickler, und durch eine in der Kammer angeordnete Einrichtung, die Beschleuni-