DE3120769C1

DE3120769C1 - Vorrichtung zur Toner-Aerosol-Bildung

Info

Publication number: DE3120769C1
Application number: DE3120769A
Authority: DE
Inventors: Alban 8050 Freising Nusser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-05-25
Filing date: 1981-05-25
Publication date: 1983-04-14
Also published as: DE3120769A1

Abstract

Die Vorrichtung besteht aus einem mit einem Auslauf (60) versehenen Vorratsbehälter (6) mit Tonerteilchen (5) und einer eine Erregerschicht (2) aufweisenden Transporteinrichtung zur elektrostatischen Aufladung der Teilchen (5). Um Anhäufungen von Teilchen (5) auf der Erregerschicht (2) zu vermeiden, und um die elektrostatische Aufladung zu verstärken, sind dort Schwinger (3) angeordnet, welche die Teilchen (5) in Bewegung versetzen.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des geltenden Patentanspruchs 1.

Vorrichtungen zur Aeroso'bildung werden beispielsweise in Geräten, wie z. B. Radiographiegeräte, eingesetzt, welche die Aufgabe haben, die im Aerosol enthaltenen Teilchen auf einem Träger anzulagern. Dieser kann aus einer Zwisch^nträgerschicht oder aus einem Spezialpapier bestehen. Ein bekanntes derartiges Gerät ist beispielsweise ein elektrographischer oder elektrophotographischer Drucker, bei welchem auf einer Zwischenträgerschicht ein elektrostatisches Ladungsbild erzeugt wird, dieses in einer Entwicklerstation mit Tonerteilchen eingefärbt und schließlich auf normales Papier umgedruckt wird. Die Tonerteilchen müssen dazu mit einer der Zwischenträgerschicht entgegengesetzten Polarität aufgeladen werden. Die Aufladung kann durch Triboelektrizität zwischen den einzelnen Tonerteilchen und Beimengungen von tribo- so elektrischen Reibpartnern, wie beispielsweise oberflächenbehandelte Eisenkügelchen, erfolgen, welche den Tonerteilchen beigefügt sind und sich an diesen bei Bewegung des Gemenges mechanisch reiben.

Das Mischen der Tonerteilchen mit harten Beimengungen hat den Nachteil, daß dadurch die Bildauflösung begrenzt ist. Durch das unter mechanischem Kontakt erfolgende, direkte Vorbeiführen des Gemisches am Träger ist dieser einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt.

Aus der US-PS 27 48 018 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verteilung von elektrostatisch aufgeladenen Teilchen bekannt, bei der die Teilchen zum Zwecke der Vergleichmäßigung der Verteilung über eine mechanische Rütteleinrichtung geführt werden. Die Rütteleinrichtung wird über eine elektromagnetische Schwingeinrichtung in Schwingungen versetzt.

Es ist weiters aus der DE-OS 22 16 819 eine Vorrichtung zur Erzeugung von geladenen Partikeln bekannt, die aus einem rohrartigen Behälter besteht, dessen eine Seite mit einem Vorratsbehälter in Verbindung steht und dessen andere Seite eine Auslauföffnung für die geladenen Teilchen darstellt und dessen Wandung aus einer Erregerschicht besteht, die über außen an der Wandung anliegende Elektroden kontaktiert wird. Die von dem Vorratsbehälter der Transporteinrichtung zugeführten Teilchen werden elektrisch aufgeladen und transportiert Dabei wird der Transport durch mechanische Schwingungen des Transportbehälters unterstützt

Mechanische Einrichtungen zur Erzeugung von Rüttelbewegungen in Behältnissen sind relativ aufwendig und wartungsanfällig. Eine exakte Anpassung an die Konsistenz des Rüttelgutes ist außerdem schwierig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie ein Staub-Aerosol hoher und gleichmäßiger Dichte, gleichmäßiger elektrostatischer Aufladung und gleicher Polarität erzeugt, und einen großen kontinuierlichen Tonerdurchsatz ermöglicht

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine zur triboelektrischen Ladungstrennung notwendige intensive Reibung der Teilchen mit der Errtgerschicht durch Ultraschallschwingungen erfolgt die in ihrer Intensität und in ihrer örtlichen Verbreitung exakt dosiert werden können. Dadurch erübrigen sich harte Beimengungen als Reibpartner, so daß eine höhere Bildauflösung erreicht wird. Außerdem wird die Oberfläche des Trägers geschont

Im folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen weiter erläutert

F i g. 1 bis F i g. 3 zeigen jeweils eine Transporteinrichtung für Tonerteilchen.

In F i g. 1 befindet sich in einem Vorratsbehälter 6 ein Tonervorrat 8. Über eine Öffnung 60 im unteren Teil des Vorratsbehälters gelangen Tonerteilchen 5 in einen Zuführungskanal 20, in dem sie elektrostatisch aufgeladen werden. Dabei bildet sich ein Staub-Aerosol, welches in Pfeilrichtung an einen nicht dargestellten Zwischenträger transportiert wird. Der Zuführungskanal besteht aus einer Erregerschicht 2 aus hochspannungsfester Isolierfolie, welche auf der dem Aerosol zugewandten Seite über eine obere und eine untere Reihe von Elektroden 1 gespannt ist Sie ist elektrisch leitend mit den Elektroden 1 verbunden. An diese ist außerdem eine Wechselspannung angelegt Sie erzeugt ein inhomogenes Wechselfeld vom Wanderwellentyp (elektrischer Vorhang). Ein als Ultraschallschwinger ausgebildeter Schwinger 3 ist unmittelbar auf der Erregerschicht 2 an der Unterseite des Zuführungskanals 20 angeordnet Seine Schwingungen erfolgen entsprechend dem eingezeichneten Pfeil ungefähr in der Transportrichtung der Tonerteilchen 5.

Damit sich die Tonerteilchen 5 an der Erregerschicht 2 elektrostatisch mit gleicher Polarität aufladen können, besitzt die Erregerschicht 2 für die gewünschte Polarität geeignete triboelektrische Eigenschaften. Um einer Ladungsverarmung der Erregerschicht 2 aufgrund des ständigen Ladungsabtransportes durch die Tonerteilchen 5 entgegenzuwirken, ist durch geeignete Materialpaarung von Elektroden 1 und Erregerschicht 2 dafür gesorgt, daß die Ladungen der gewünschten Polarität

von den Elektroden 1 auf die Erregerschicht 2 gelangen können.

Durch die Öffnung 60 gelangen Tonerteilchen 5 aus dem Vorratsbehälter 6 auf die Erregerschicht Z Dort bilden sie zunächst eine Anhäufung 9. Da diese einen Kontakt der Tonerteilchen 5 mit der Erregerschicht 2 behindert, ist sie beim Erzeugen von Triboelektrizität störend. Der Schwinger 3 bewirkt nun, daß sich die Tonerteilchen 5 der Anhäufung 9 auf einer größeren Fläche auf der Erregerschicht 2 verteilen. Dadurch kommt eine größere Anzahl von Tonerteilchen 5 in Kontakt mit der Erregerschicht. 2. Die vom Schwinger 3 erzeugte Reibung zwischen den Tonerteilchen 5 und der Erregerschicht 2 bewirkt die elektrostatische Aufladung der Tonerteilchen 5. Je besser die Verteilung der Anhäufung 9 erfolgt, desto schneller und gleichmäßiger erfolgt die elektrostatische Aufladung. Durch anhaltende Reibung wird diese Aufladung so stark, daß die Tonerteilchen 5 von der Erregerschicht 2 und von benachbarten, ebenfalls elektrostatisch glexhpolig aufgeladenen weiteren Tonerteilchen 5 durch die elektrostatischen Kräfte abgestoßen und in die Höhe geschleudert werden. Dabei werden sie von dem elektrischen inhomogenen Wechselfeld erfaßt, eingefangen, in Schwebe- und Aerosolform gehalten und in der Transporteinrichtung bewegt. Die Schwingungen bewirken außerdem eine Verteilung der Tonerteilchen 5, so daß sowohl die Kontaktfläche zur Erregerschicht 2 vergrößert wird, als auch bereits aufgeladene Tonerteilchen 5 leichter abgestoßen werden können.

In F i g. 2 entspricht die Anordnung des Vorratsbehälters 6 und des Zuführungskanals 20 der Anordnung in F i g. 1. Die dem Vorratsbehälter 6 zugewandte öffnung des Zuführungskanals 20 ist jedoch nach oben mit einem trichterförmigen Zusatz 14 erweitert. Sie weist ebenfalls die Erregerschicht 2 und die Elektroden 1 auf. In der damit geschaffenen Erweiterung des Zuführungskanals 20 sind zwei Ultraschallschwinger zur Erzeugung von Ultraschallwellen 21 mit jeweils einer Vorrichtung 13 zum Bündeln der Ultraschallwellen 21 angeordnet. Die Ultraschallschwinger sind also nicht unmittelbar mit der Erregerschicht 2 verbunden. Vielmehr ist jeder Ultraschallschwinger in einer solchen Entfernung von der Erregerschicht 2 angeordnet, daß er die Luft über der Erregerschicht in Schwingungen versetzt, so daß sie so entstehenden Ultraschallwellen die Erregerschicht bzw. die darauf befindlichen Tonerteilchen in Schwingungen versetzt. Die Ultraschallwellen 21 sind so gebündelt, daß ihre Hauptenergie auf die Anhäufungen 9 von Tonerteilchen 5 auf der Erregerschicht 2 gerichtet ist Die Wirkung der Schwingungen auf die Tonerteilchen 5 ist bereits in der Beschreibung der Fig. 1 dargestellt. Die hinter dem Zusatz 14 angeordneten Elektroden 1 erzeugen einen elektrischen Vorhang, welcher das Austreten von Tonerteilchen 5 aus der öffnung de:. Zuführungskanals 20 verhindert

F i g. 3 zeigt eine Anordnung, die drei Vorratsbehälter 6 mit jeweils einem Tonervorrat 8 aufweist. Die ίο Tonerteilchen 5 gelangen dabei in drei Zuführungskanäle 20, die jeweils einem der Vorratsbehälter 6 zugeordnet sind, und die sich dann in einem einzigen Zuführungskanai 20 vereinigen. Die Unterseiten der Vorratsbehälter 6 sind jeweils von der Erregerschicht 2 gebildet, die unterbrechungslos in den Zuführungskanai übergeht. Sie ist jeweils mit einem als Ultraschallsch\*inger ausgeführten Schwinger 3 verbunden, der, wie in den Anordnungen nach F i g. 1 und 2 die Aufgabe hat, die Tonerteilchen 5 auf der Erregerschicht 2 zu verteilen und durch Reibung der Tonerteilchen 5 an der Erregerschicht 2 Triboelektrizität hervorzurufen. Die Anordnung von drei Zuführungskanälen 20 ermöglicht es, jedem einzelnen Zuführungskanal 20 eine geringe Anzahl von Tonerteilchen 5 zuzuführen. Das vermindert das Auftreten von Anhäufungen 9 und unterstützt die Verteilung der Tonerteilchen 5 auf der Erregerschicht 2. Auf diese Weise werden sie mit einer größeren Geschwindigkeit aufgeladen und abgestoßen. Die gegenseitige Behinderung der einzelnen Tonerteilchen 5 wird vermindert, Da die Unterseite des Vorratsbehälters 6 aus der Erregerschicht 2 besteht, werden die Tonerteilchen 5 des Tonervorrats 8 bereits beim Aufladen aufgelockert und aufgeladen.

Die Elektroden 1 sind so in Reihen angeordnet, daß das elektrische Feld einer zwischen zwei Zuführungskanälen liegenden Reihe auf beide Zuführungskanäle wirkt.

Die in den F i g. 1,2 und 3 dargestellten Anordnungen der Schwinger 3 kann durch eine Anordnung von weiteren Schwingern 3 ergänzt werden. Vorteilhafterweise schwingen alle Schwinger 3 in die gewünschte Transportrichtung der Tonerteilchen. Der Zuführungskanal 20 kann auch leicht aufwärts gerichtet sein, wenn die Schwinger 3 in die entsprechende Richtung schwingen.

Der Einsatz der Erfindung ist nicht auf Drucker beschränkt. Es sind auch andere Anwendungen möglich, beispielsweise in Geräten zur Kunststoffbeschichtung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung aus einem mit einem Auslauf versehenen Vorratsbehälter für elektrostatisch aufladbare Toner-Teilchen und einer zugehörigen kanalartigen Transporteinrichtung zur Toner-Aerosol-Bildung, mit einer die Wandung der Transporteinrichtung bildenden Erregerschicht zur Aufladung der Teilchen, mit an der Erregerschicht außen anliegenden Elektroden zur Erzeugung eines elektrisehen Wanderwellenfeldes für den Transport der Teilchen und mit einem auf die Erregerschicht einwirkenden Schwinger, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (3) als Ultraschallschwinger ausgebildet ist ι s

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (3) unmittelbar auf der Erregerschicht (2) angeordnet i.^c t

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (3) in einem Abstand von der Erregerschicht (3) angeordnet und dabei über die umgebende Luft die Erregerschicht (2) bzw. die darauf befindlichen Teilchen (5) in Schwingungen versetzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (3) eine Vorrichtung (13) zum Bündeln der Ultraschallwellen (21) aufweist.