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Die Erfindung betrifft xerographische Entwicklersysteme mit
magnetischen Enddichtungen, die den Austritt des Toners aus dem
Entwicklergehäuse verhindern.
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Der Austritt von Toner aus den Enden des Entwicklergehäuses
eines xerographischen Kopiergerätes oder Druckgerätes wird
üblicherweise durch Luftbeförderung des Toners innerhalb des
Entwicklergehäuses verursacht, der durch nicht abgedichtete
Bereiche zwischen der Magnetentwicklerbürste und einer die
Dichtung an der Magnetentwicklerbürste einfassenden Lippe des
Entwicklergehäuses entweicht. Dieser entweichende Toner lagert
sich an der die Bürste einfassenden Lippe ab und kann von dort
auf die unteren Teile des Gerätes, beispielsweise auf die
Papierbahn herabfallen. Außerdem kann entweichender Toner durch
Luft befördert und an angrenzenden Maschinenteilen abgelagert
werden. Die daraus resultierende Tonerverunreinigung bewirkt
frühzeitige Service-Anforderungen wegen nachlassender
Kopierqualität, die von dem Kunden oder dem Geräteservicepersonal
beobachtet wird.
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Obwohl verschiedene Dichtungsformen und Dichtungsarten wie
beispielsweise Schaumdichtungen vorgeschlagen worden sind,
werden heutzutage typischerweise magnetische Enddichtungen
verwendet, um dieses zu verhindern. Diese Art Dichtung verwendet
Magneten, die zwischen den Seiten des Entwicklergehäuses und der
sich bewegenden Entwicklerwalze an jedem Ende der Walze
angeordnet sind. Wenn Entwicklermaterial auf den Dichtungsmagneten
angeordnet oder abgelagert wird, wird eine Magnetdichtungsbürste
zwischen der Magnetentwicklungsbürsten-Einfassungslippe an dem
Entwicklergehäuse und der Entwicklerwalze und den
Entwicklerwalzenaxialenddichtungen angeordnet. Die an beiden Enden des
Entwicklergehäuses geschaffene stationäre Magnetdichtungsbürste ist
so aufgebaut, daß sie mit der sich bewegenden
Magnetentwicklerbürste in Berührung steht, die auf der Entwicklerwalze
gebildet ist, so daß es eine konstante Wechselwirkung zwischen den
Dichtungsbürsten und der Magnetentwicklungsbürste gibt. Diese
Wechselwirkung erzeugt eine stetige "Wirbelströmung" zwischen
den Bürsten, die eine wirkungsvolle Sperre gegen das Entweichen
jeglichen luftgeförderten Toners aus der Innenseite des
Entwicklergehäuses bildet, wodurch der luftgeförderte Toner innerhalb
des Entwicklergehäuses verbleibt.
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Damit die Enddichtungsbürsten wirkungsvoll sind, müssen sie auf
irgendeine Weise auf den Magneten eingerichtet oder geformt
werden. Das Laden des Entwicklermaterials von Hand ist sehr
langwierig und kann keine adäquate Bürste zur wirkungsvollen
Abdichtung ergeben. Außerdem müssen die Enddichtungsbürsten
unmittelbar beim Start des Gerätes eingerichtet sein, wenn das
Austreten von Toner zu diesem Zeitpunkt verhindert werden soll
und da die Wechselwirkung zwischen der sich bewegenden Bürste
auf der Entwicklerwalze und den stationären Dichtungsbürste die
Dichtungsbürsten verschlechtern und erschöpfen kann, kann die
Wirksamkeit der Magnetdichtungsbürsten nachlassen oder während
des Betriebs des Entwicklersystems sogar ausfallen. Die
vorliegende Erfindung befaßt sich damit, diese Probleme zu
vermeiden, insbesondere bei einem Entwicklersystem, bei dem
Entwicklermaterial zur Bildung der Entwicklerbürste von einem
Schaufelrad zu der Entwicklerwalze gefördert wird, welches nahe
der Entwicklerwalze angeordnet und um eine parallele Achse
hierzu drehbar ist. Ein Entwicklersystem dieser Art ist in der
US-A-4 565 435 beschrieben.
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Beim Stand der Technik offenbart die US-PS 4,596,455 von Kohyama
ein Entwicklergerät der Art, bei der Enddichtungsmagneten in
Verbindung mit Magnetpartikeln verwendet werden, um eine
Dichtung einzurichten, die den Austritt von Toner aus dem
Entwicklersystem verhindern soll. Andere Patente des Standes der
Technik offenbaren verschiedene Entwicklersysteme. Die US-PS
4,699,499 von Hilbert offenbart ein Entwicklersystem, bei dem
der Meßschlitz zur Steuerung des Stroms des Entwicklermaterials
zu den Magnetbürsten eine Klappe zum wahlweisen Öffnen und
Schließen des Schlitzes hat. Die US-PS 4,676,191 von Yuge et al
offenbart ein Entwicklersystem, bei dem ein Tonerauffülltank
verwendet wird, um Toner mit einer Anordnung zuzuführen, die so
aufgebaut ist, daß eine unerwünschte Ausbreitung des Trägers von
dem Toner in dem Tank vermieden ist.
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Die US-A-4 213 617 beschreibt eine Entwicklerstation, in der die
Entwicklerbürste aus Entwicklermaterial gebildet ist, welches
von einem Flügelrad gegen eine Entwicklerwalze geschleudert
wird, und wobei Magnetstücke an den Enden der Entwicklerwalze
angeordnet sind, um zu verhindern, daß Entwicklermaterial aus
der Entwicklerstation entweicht.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Kopier- oder Druckgerät vor
mit einem beweglichen lichtleitenden Bauteil, auf dem
elektrostatische Speicherbilder zum Kopieren oder Drucken erzeugt
werden, und mit einem Entwicklersystem mit einer
Magnetbürstenentwicklerwalze, die drehbar in einem Entwicklergehäuse gelagert
ist, um eine Bürste aus Entwicklermaterial in einem
betrieblichen Entwicklerverhältnis mit dem lichtleitenden Bauteil bereit
zu stellen, um darauf die elektrostatischen Bilder zu
entwicklen, wobei das Entwicklersystem außerdem ein Schaufelrad
aufweist, das nahe der Entwicklerwalze und um eine Achse parallel
zu der Entwicklerwalze drehbar angeordnet ist, um
Entwicklermaterial dahin zuzuführen und die Entwicklerbürste auszubilden,
gekennzeichnet durch jeweils einen Magneten nahe jedes Endes der
Entwicklerwalze, wobei jeder Magnet eine Bürsten-bildende Fläche
vorsieht, die bei Aufbringen des Entwicklermaterials darauf
wirksam ist, eine Enddichtungsbürste zwischen dem jeweiligen
Ende der Entwicklerwalze und dem Entwicklergehäuse auszubilden,
und wobei sich mehrere Laderippen von jedem Ende des
Schaufelrades erstrecken, um Entwicklermaterial zu der Bürsten-bildenden
Fläche jedes Magneten zu tragen, wenn das Schaufelrad rotiert.
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Es wird nun anhand eines Beispiels ein Entwicklersystem für
Kopier/Druckgeräte gemäß der Erfindung mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
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Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die
Einzelheiten eines Entwicklersystems mit
Magnetenddichtungen zeigt;
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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des
Entwicklersystems gemäß Fig. 1, die das
Enddichtungsverbesserungssystem zeigt und
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Fig. 3 eine vergrößerte Vorderansicht im Querschnitt, die
Einzelheiten der Entwicklerladerippen zeigt, die zur
Verbesserung der Magnetenddichtungen verwendet werden.
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Mit Bezug auf Fig. 1 ist dort ein Beispiel eines
Entwicklersystems, das allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet ist,
für ein xerographisches Kopier- oder Druckgerät dargestellt. Ein
Entwicklergerät derselben allgemeinen Art ist auch in der US-PS
4,565,435 von Hart beschrieben.
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Das Entwicklersystem 10 hat ein Entwicklergehäuse 12 mit einem
Sumpf 14, in dem sich ein Entwicklergemisch befindet, das
üblicherweise aus relativ großen Trägerkörpern und relativ kleinen
Farbpartikel oder Toner besteht. Das Entwicklergehäuse 12 ist
auf geeignete Weise in vorbestimmter Arbeitsrelation zu dem
lichtleitenden Geräteteil gehalten, welches durch eine Trommel
16 mit einer lichtleitenden Fläche 18 gebildet ist. Die Trommel
16 wird von einer geeigneten Antriebseinrichtung (nicht
dargestellt) in der Richtung, die durch den durchgezogenen Pfeil in
Fig. 1 dargestellt ist, gedreht.
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Dem Fachmann der xerographischen Technik ist bekannt, daß
während des Betriebs des Kopier- oder Druckgerätes die
lichtleitende Fläche 18 der Trommel 16 gleichmäßig geladen und danach
belichtet wird, um ein elektrostatisches Speicherbild zu
erzeugen. Das elektrostatische Speicherbild wird danach auf der
Trommel 16 an dem Entwicklersystem 10 vorbei getragen, wo das
Bild entwickelt wird. Das entwickelte Bild wird danach auf ein
Kopierblatt übertragen, das von einer geeigneten
Kopierblattzufuhr in übereinstimmende Relation zu dem entwickelten Bild
vorgerückt wird. Das nicht-eingebrannte bzw. nicht-geschmolzene
Bild, das auf das Kopierblatt übertragen ist, wird danach
fixiert oder eingebrannt, um eine dauerhafte Kopie zu bilden. Nach
der Übertragung wird die lichtleitende Fläche 18 der Trommel 16
gereinigt, um alle zurückgebliebenen Entwicklermaterialien vor
dem erneuten Laden zu entfernen.
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Eine magnetbürstenartige Entwicklerwalze 20 ist an
entgegengesetzten Seiten 22 (siehe Figur 3) des Entwicklergehäuses 12
mit vorbestimmtem Abstand in Arbeitsrelation zu der
lichtleitenden Fläche 18 der Trommel 16 drehbar gelagert, wobei die Achse
der Entwicklerwalze 20 parallel zu der Drehachse der Trommel 16
verläuft. Die Entwicklerwalze 20 hat eine äußere drehbare, hohle
Hülse oder Zylinder 26 eines geeigneten nicht-magnetischen
Materials wie Aluminium mit einem stationären Feld von Magneten
28 in sich, wobei die Polarität und Winkelanordnung der Magneten
28 so gewählt sind, daß der Entwickler an die Oberfläche der
Hülse 26 angezogen und darauf in Entwicklerrelation zu der
lichtleitenden Fläche 18 gehalten ist.
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Ein zylindrisches Schaufelrad 32 mit mehreren Flügeln oder
Schaufeln 34 an seinem Umfang ist unterhalb der Entwicklerwalze
20 angeordnet. Die Welle 35 des Rades 32 ist drehbar in Seiten
22 des Entwicklergehäuses 12 gelagert, so daß die Bahnen der
Drehung der Hülse 26, der Entwicklerwalze 20 und des
Schaufelrades 32 in dicht beabstandeter, gegenüberliegender Anordnung
zueinander liegen. Die Achse des Schaufelrades 32 verläuft
parallel zu der Achse der Trommel 16 und der Entwicklerwalze 20.
Das Schaufelrad 32 ist in dem Entwicklergehäuse 12 so
angeordnet, daß die Schaufeln 34 durch den Sumpf 14 und das darin
befindliche Entwicklergemisch verlaufen, um von dort Entwickler
in die Nähe der Hülse 26 der Entwicklerwalze zu tragen, wo die
von den Magneten 28 erzeugte Magnetkraft von den Schaufeln 34
getragenen Entwickler an die Außenfläche der Hülse 26 anzieht,
um Entwickler auf die Entwicklerwalzenhülse 26 zu laden.
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Ein stabähnlicher Abstreifer 36 ist an dem Entwicklergehäuse 12
stromabwärts des Punktes angeordnet, wo der Entwickler auf die
Hülse 26 der Entwicklerwalze 20 geladen wird, wobei der vordere
Rand des Abstreifers 34 einen vorbestimmten Abstand zu der
Oberfläche der Hülse 26 hat, um überschüssigen Entwickler zu
entfernen und einen Bürsten-ähnlichen Entwicklerüberzug 37 einer
vorbestimmten Dicke auf der Hülse 26 bereit zu stellen. Die
Entwicklerwalze 20 und das Schaufelrad 32 werden durch eine
geeignete Einrichtung (nicht dargestellt) in der Richtung
gedreht, die durch die durchgezogenen Pfeile dargestellt ist.
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Nach der Bewegung der Entwicklerbürste 37, die auf der
Oberfläche der Hülse 26 der Entwicklerwalze 20 entstanden ist, in
Arbeitsrelation mit der lichtleitenden Fläche 18 der Trommel 16,
trägt die weitere Drehung der Hülse 26 den Entwickler von der
Trommel 16 weg. Wenn der Entwicklertragbereich der Hülse 26 den
Punkt ohne Magnetkraft erreicht, fällt der Entwickler durch
Schwerkraft zurück in den Sumpf 14. Ein geeignetes
Quer-mischenden
Leitblech 39 erstreckt sich quer über die Breite des
Entwicklergehäuses 12 in die Bahn des zurückkehrenden Entwicklers,
wobei das Leitblech 39 dazu dient, den Träger und die
Tonerpartikel, die in Sumpf 14 zurückfallen, miteinander zu
vermischen, um ein gleichförmiges Entwicklergemisch sicher zu
stellen.
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Der Toner wird dem Entwicklergehäuse 12 aus einem
Tonerabgabebehälter 40 zugeführt, der an einer Seite des Entwicklergehäuses
12 angeordnet ist. Ein schneckenartiges Rührwerk im Boden des
Behälters 40 (nicht dargestellt), verteilt Toner darin in
Querrichtung entlang des Behälters zu einer Tonerauslaßöffnung in
der Seite des Behälters 40, die dem Entwicklergehäuse 12
zugewandt ist, und in ein hohles Tonerabgaberohr 45, das sich quer
über die Oberseite oder das Kopfende des Gehäuses 12 erstreckt.
Das Abgaberohr 45 hat eine Folge von Öffnungen oder Löchern 47
in sich, wodurch das Rohr 45 mit dem Inneren des
Entwicklergehäuses 12 verbunden wird, um abgemessene Tonermengen von dem
Rohr 45 in den Sumpf 14 passieren zu lassen. Eine drehbare
Tonertransportschnecke 50 erstreckt sich das Innere des
Abgaberohres 45, wobei die Schnecke 50 bei ihrer Drehung Toner von dem
Behälter 40 quer über die Länge des Tonerabgaberohrs 45 zur
Abgabe in das Entwicklergehäuse 12 befördert. Die Schnecke 50
wird von einer geeigneten Antriebseinrichtung (nicht
dargestellt) periodisch bei Bedarf nach Toner gedreht.
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Es wird nun beschrieben, daß das Entwicklersystem 10 magnetische
Enddichtungen hat, um das Austreten von Toner aus dem
Entwicklersystem in andere angrenzende Teile des Gerätes zu verhindern.
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Mit Bezug auf die Figuren 2 und 3 ist zur Verhinderung einer
Tonerleckage aus dem Bereich nahe den Enden des
Entwicklergehäuses 12 eine Dichtungsbürste geschaffen, wann immer das
Entwicklersystem 10 betätigt wird. Zu diesem Zweck ist ein
Enddichtungsmagnet 60 in dem Entwicklergehäuse 12 nahe jedem Ende der
Entwicklerwalze 20 befestigt, wobei die Magnete 60 den
Zwischenraum zwischen den Enden der Entwicklerwalze 20 und der Innenwand
23 der Entwicklergehäuseseiten 22 überbrücken. Die Magnete 60
haben allgemein eine Trapezform mit einer Seite 61, die auf
geeignete Weise an der Innenwand des Gehäuses 12 nahe der
Öffnung in dem Gehäuse 12 für die Entwicklerwalze 20 befestigt ist.
Die angrenzende Seite 62 des Magneten 60 liegt dicht an der
Innenwand 23 der Entwicklergehäuseseiten 22 an. Magnete 60 sind
in dem Entwicklergehäuse 12 so befestigt, daß die
Magnetoberfläche, d.h. die Bürstenbildungsfläche 62, der Entwicklerwalze
20 zugewandt und um eine vorbestimmte Strecke d darunter von
dieser beabstandet ist. Die Magnetstärke der Magnete 60 ist so
gewählt, daß auf den Flächen 62 für das verwendete
Entwicklergemisch eine Dichtungsbürste 66 mit einer Dicke entsteht, die im
wesentlichen gleich oder etwas größer ist als der Abstand d
während des Betriebs des Entwicklersystems 10.
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Während des Betriebs des Entwicklersystems 10 wird eine
stationäre Magnetdichtungsbürste 66 auf den Flächen 63 der Magnete 60
ausgebildet, die den Spalt zwischen dem Trimmabstreifer 36 und
der Entwicklerwalze 20 an den Walzenenden abdichtet oder
blokkiert. Die Magnetdichtungsbürste 66, die von den Magneten 60
ausgebildet ist, hat eine Breite, die ausreicht, um den
Zwischenraum zwischen der Innenwand 23 der Seiten 22 und der sich
bewegenden Entwicklerbürste 37 auf der Entwicklerwalze 20 zu
überbrücken. Die resultierende Wechselwirkung zwischen der sich
bewegenden Bürste 37 und der stationären Dichtungsbürste 66
führt nicht dazu, daß Entwicklermaterial aus dem
Entwicklergehäuse 12 herausgeworfen oder ausgestoßen wird, sondern bildet
statt dessen einen stetigen "Wirbelstrom" 80 zwischen den
Bürsten 37, 66, die zusammen wirken, um eine undurchlässige
Barriere gegen das Entweichen von luftgefördertem Toner aus der
Innenseite des Entwicklergehäuses 12 zur Außenseite auszubilden.
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Die Magnetdichtungsbürste 66 muß jedoch sofort beim Start des
Entwicklersystems ausgebildet werden und dauernd in einer
geeigneten Höhe aufrecht erhalten werden, während das
Entwicklersystem 10 arbeitet, um eine wirksame Dichtung zu bilden. Bei
den Dichtungsbürsten der beschriebenen Art tritt Tonerleckage
zwischen der Zeit, zu der das Gerät zuerst gestartet wird, und
zu der die Bürste 66 ausgebildet wird, auf. Außerdem hat sich
herausgestellt, daß Tonerleckage während des Betriebs des
Entwicklersystems 10 auftritt, wenn die Wechselwirkung zwischen der
sich bewegenden Entwicklerbürste 37 an der Entwicklerwalze 20
und den stationären Dichtungsbürsten 66 an den Magneten 60 die
Bürsten 66 verringert oder verschlechtert.
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Um dem abzuhelfen, wird ein Enddichtungsverbesserungssystem
vorgesehen, um Magnete 60 zum Zeitpunkt des Starten des
Entwicklersystems 10 zu verbessern und die im wesentlichen sofortige
Entstehung der Dichtungsbürsten 66 auf den Flächen 63 der
magnete 60 sicher zu stellen. Außerdem fährt das Verbesserungssystem
fort, Entwickler zu den Enddichtungsmagneten 60 zu allen Zeiten
zuzuführen, wenn das Entwicklersystem 10 arbeitet, wodurch eine
Verschlechterung oder Reduzierung der Dichtungsbürsten vermieden
und das Aufrechterhalten einer wirksamen Dichtung jederzeit
gewährleistet ist.
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Zu diesem Zweck ist, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, an
Enden 70 des Schaufelrades 32 eine Folge von
Entwicklerladerippen 72 vorgesehen. Die Rippen 72 erstrecken sich von der
Welle 35 des Schaufelrades 32 radial nach außen. Die Länge und
Breite der Rippen 72 sind so gewählt, daß eine
Entwicklerladefläche 78 einer ausreichenden Größe entsteht, um
sicherzustellen, daß eine Entwicklermenge jedesmal aufgenommen wird, wenn
Rippen 72 durch den Entwicklersumpf 14 verlaufen, um im
wesentlichen jedesmal, wenn eine Rippe 72 in magnetische Nähe zu den
Magneten 60 gerät, die Magnetflächen 63 vollständig zu laden
oder wieder aufzufüllen. Gleichzeitig ermöglichen die Rippen 72
eine ungehinderte Rotation des Schaufelrades 32 in dem Gehäuse
12.
Arbeitsweise
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Beim Starten des Entwicklersystems 10 und bei Drehung der
Entwicklerwalze 30 und des Schaufelrades 32 wird Entwickler, der
von der ersten Entwicklerladerippe 72 gesammelt und in die Nähe
der Flächen 63 der Magnete 60 befördert ist, an die Flächen 63
durch das Magnetfeld angezogen, das von den Magneten 60 erzeugt
ist, um sofort Dichtungsbürsten 66 an jedem Ende des
Entwicklergehäuses 12 auszubilden. Infolge des Magnetkraftfeldes der
Magnete 60 richtet sich der Entwickler entlang einer N-S-Achse
auf den Magnetflächen 63 aus. Die gebildeten Dichtungsbürsten 66
haben eine ausreichende Höhe und Breite, um wirkungsvoll den
Zwischenraum oder Abstand zwischen der Entwicklerwalze 20 und
der Abstreifstange 36 bei einer ersten Bewegung der
Entwicklerwalze 20 und des Schaufelrades 32 abzudichten oder zu
verschließen, um den Austritt von Toner aus dem Gehäuse 12 während
des Startens des Entwicklersystems 10 zu verhindern.
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Wenn danach das Entwicklersystem 10 arbeitet, bringen die
Entwicklerladerippen 72 ständig abgemessene Entwicklermengen in die
Nähe der Magnete 60, wodurch jeglicher Entwickler, der von den
Dichtungsbürsten während des Betriebs des Entwicklersystems 10
verloren geht oder entfernt wird, unmittelbar ersetzt wird. Dies
hat zur Folge, daß Dichtungsbürsten 66 in der gewünschten Größe
und Dichte aufrecht erhalten werden, um eine wirkungsvolle
Abdichtung zu bilden, die das Entweichen von Toner aus dem
Gehäuse 12 während des Betriebs des Entwicklersystems 10
verhindert.
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Während vier Entwicklerladerippen 72 dargestellt sind, kann die
Anzahl der Entwicklerladerippen von 1 bis zu jeder gewünschten
Zahl variiert werden.