EP0182930A1 - Magnetwalze für Kopiergeräte und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Magnetwalze für Kopiergeräte und Verfahren zur Herstellung derselben Download PDF

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EP0182930A1
EP0182930A1 EP84114262A EP84114262A EP0182930A1 EP 0182930 A1 EP0182930 A1 EP 0182930A1 EP 84114262 A EP84114262 A EP 84114262A EP 84114262 A EP84114262 A EP 84114262A EP 0182930 A1 EP0182930 A1 EP 0182930A1
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permanent magnet
magnetic roller
magnet elements
roller according
magnetic
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Horst Baermann
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Baermann Max GmbH
Max Baermann GmbH
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Baermann Max GmbH
Max Baermann GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0921—Details concerning the magnetic brush roller structure, e.g. magnet configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor
    • Y10T29/49075—Electromagnet, transformer or inductor including permanent magnet or core

Definitions

  • the invention relates to magnetic rollers for copying machines and a method for producing the same.
  • Such magnetic rollers are used for electrophotographic copiers.
  • the magnetic roller is concentrically surrounded by a toner tube, usually made of diamagnetic material, at a short distance.
  • the toner tube serves to supply a magnetically attractable toner powder from a powder container onto a carrier material on which the electrostatic image is generated. It is particularly important here that the toner tube has a uniform powder layer in the region of the development zone. However, this can only be achieved if the required induction is exactly present over the respective pole in the working area of the magnetic roller.
  • the magnetic rollers consist of a carrier body on which strip-shaped, plastic-bonded permanent magnets extending in the axial direction are provided.
  • DE-AS 12 18 287, DE-OS 33 14 885, DE-OS 34 02 864 Due to the manufacturing process and the magnetization of the plastic-bonded, preferably extruded, permanent magnet body in the form of a strip and its mounting on the carrier body of the magnetic roller, both mechanical tolerance fluctuations and magnetic fluctuations can be seen, which result in an uneven course of the induction over the circumference and the length of the magnetic roller or make the toner tube noticeable, do not avoid. These fluctuations are particularly disadvantageous because they lead to banding on the copies made.
  • the invention succeeds in creating magnetic rollers which always have the same required induction values over the predetermined radius and / or arc or angular dimension, even if the individual permanent magnet elements have deviations in their magnetic and mechanical values.
  • the invention succeeds in creating magnetic rollers which are suitable both for copying machines which require a homogeneous field distribution, ie an induction of equal magnitude, between adjacent poles on the circumference or the predetermined radius of the magnetic roller, and for copying machines, the magnetic rollers require, where the 'induction between a oder.limehreren neighboring Tru vary.
  • the particular advantage is therefore that the magnetic roller according to the invention can be used universally for most types of copying machines.
  • Another advantage is the fact that the extensive inventory of permanent magnets with different pole thicknesses that was previously required is no longer required.
  • the method proposed according to the invention enables the permanent magnet elements to be precisely adjusted to the required induction value using simple means and in a simple manner. Another advantage is that the magnetic roller manufactured according to the invention has a low weight.
  • FIG. 1 shows a magnetic roller 1 according to the invention, which consists of a non-magnetic carrier material 2, such as aluminum.
  • the magnetic roller is surrounded concentrically with an air gap 3 in between by a toner tube 4 made of diamagnetic material, such as aluminum or non-magnetic steel.
  • the magnetic roller moves relative to the toner tube around a shaft, not shown, for example with a ball bearing on one or both sides.
  • the carrier material 2 of the magnetic roller 1 is provided on its circumference with recesses 5 running in the axial direction. Strip-shaped permanent magnet elements 6 are adjustably arranged in these recesses. For this purpose, the cross section of the recesses is made larger than the cross section of the permanent magnet elements.
  • induction measuring probes for the purpose of adjusting the permanent magnet elements to the required induction value for a given radius r and / or radian b between adjacent permanent magnet elements, induction measuring probes, in the present case Hall probes 7, are arranged in the region of the permanent magnet elements.
  • the given radius is to be understood as the radius from the center Z of the magnetic roller to a certain distance above the magnetic roller, which in most cases corresponds to the outer circumference of the toner tube.
  • the toner tube is usually not yet installed with the magnetic roller. It is sufficient if the Hall probes are arranged and held at the predetermined distance r over the circumference of the magnetic roller.
  • the permanent magnet elements 6 are adjusted by radial and / or tangential displacement and / or rotation in the recesses of the carrier material until the Hall probes indicate the required value of the induction. In this adjusted state, the permanent magnet elements are fixed in the recesses by an injection-molded plastic 8.
  • the permanent magnet elements can also be fixed by gluing and / or pouring out with a casting resin or by foaming with a plastic foam. You can also fix the permanent magnet elements by clamping elements 16 before spraying or foaming.
  • the carrier material 2 consists of a hub body 9, from which a number of ribs 10 extend outwards in the radial direction.
  • the recesses 5 formed between the ribs accommodate the permanent magnet elements 6, which have a segment-shaped cross section.
  • the cutouts are larger in cross section than the cross section of the permanent magnet elements, so that the permanent magnet elements can be adjusted within the cutouts.
  • Hall probes 7 are in turn provided above the toner tube 4, which indicate the required induction during the adjustment. As soon as the adjustment, as explained in FIG. 1, has taken place, the permanent magnet elements are in turn fixed with an injectable plastic 8, extruded or extrusion-coated.
  • the adjusted permanent magnet elements 6 lie within the recesses 5 such that the injected plastic is present on the right of the permanent magnet element or on the left of the permanent magnet element. There is also the possibility that one or more permanent magnet elements are completely encased in plastic.
  • the carrier material 2 consists of two disk-shaped end bodies 11.
  • the end bodies are in turn with recesses. 5 provided, in which the permanent magnet elements 6 are adjustably fitted and adjusted with the aid of Hall probes, not shown, in the manner described above to the required induction at the specified radius.
  • the permanent magnet elements are then fixed with a sprayable plastic 8 or adhesive.
  • a cylindrical hollow rung body 12 is formed, in which the permanent magnet elements represent the so-called rungs.
  • the cylindrical hollow sprout body is sodanna: filled with a sprayable plastic foam 15.
  • the hollow rung body 12 is brought into an appropriately designed injection mold 13.
  • the injection mold is shown schematically in Fig.3.
  • the end bodies 11 can be cut off at the points shown in dashed lines in the drawing in order to obtain a particularly light and stable magnetic roller against deformation.
  • the roller part remaining after cutting must have the required length of the magnetic roller.
  • the end body 11 can also be omitted if the multi-part injection mold 13 is provided with laterally removable cover plates, into which corresponding recesses for receiving and adjusting the permanent magnet elements are incorporated.
  • the magnetic roller produced according to FIG. 3 is shown in FIG. 4 in a vertical half-section.
  • the carrier material 2 consists entirely of plastic foam 15, in which the permanent magnet elements 6 are held in the aligned position.
  • the aligned position can be seen in this figure, e.g. the permanent magnet element 6a is slightly rotated in the axial direction.
  • a bearing bush 14 is also injected.
  • the temperature of the injectable plastic 8 or plastic foam 15 must be in such a temperature range during its processing that when plastic-bonded permanent magnet elements are used they do not suffer any deformation during extrusion or extrusion coating, but the sprayed-out plastic does not, however, in the cooled state due to the heating of the copying machine is deformable.
  • Polyurethane is particularly suitable as a foamable plastic and its derivatives. However, it is also possible to use a phenolic resin.
  • the permanent magnet elements can consist of sintered, highly coercive permanent magnet material such as barium or strontium ferrite, cobalt-rare earth alloys or neodymium iron.
  • the permanent magnet elements 6 consist of a mixture of a thermoplastic binder and a powdery, highly coercive permanent magnet material such as barium ferrite or strontium ferrite. It is also a mixture of the two Ma g NETMA t he i al i s possible.
  • the permanent magnet elements are molded by extrusion or injection molding. You can either produce permanent magnetic strips directly or plates from which the individual strips are then cut. Permanent magnet elements can also be pressed from this mixture, especially if a thermosetting plastic, such as phenolic resin, is used.
  • the cross section of the permanent magnet elements can have any shape.
  • the permanent magnet elements preferably have a rectangular, square or segment-shaped cross section. But they can also have a ring section or circular cross section.
  • the magnetization of the permanent magnet elements may vary depending on the ver 7 arrived copying roller type in radial and / or tangential and / or arcuate direction are made.
  • the magnetization in the radial direction is shown, for example, in the right permanent magnet element 6 in FIG. 1.
  • the north pole, identified by an N is located on the surface facing the toner tube 4 and the opposite pole, identified by an S, on the surface of the permanent magnet element facing away from the toner tube.
  • the tangential magnetization of the permanent magnet elements is shown for example in Fig.4. There is this magnetization by the poles N and S in the right permanent magnet element 6 featured.
  • the arcuate magnetization is also shown in FIG. 2 for a permanent magnet element 6 by the letters N and S shown.
  • the permanent magnet elements are preferably arranged in the carrier material such that the poles, which are directed towards the toner tube, have opposite polarity to the pole of the adjacent permanent magnet element.
  • the permanent magnet elements 6 can be connected on the side facing away from the roller surface to a strip-shaped carrier body 17, preferably by gluing, in order to give the permanent magnet element greater stability, in particular to avoid deformations caused by heat.
  • the permanent magnet elements can have a smaller thickness and, in a sense, can even be flexible.
  • This embodiment with the stiffening carrier body is also particularly suitable for the embodiment of the magnetic roller shown in FIGS. 3 and 4 as a hollow hollow body.
  • the carrier body can be made of a magnetically non-conductive material, such as e.g. Aluminum.
  • the strip-shaped carrier body can also be made of a magnetically highly conductive material, such as e.g. Soft iron, exist.
  • the induction on the surface of the permanent magnet element directed towards the toner tube increases. It is known that the induction of permanent magnets increases when they are provided with an iron yoke; in the present case, however, this known effect can advantageously be used.

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Abstract

Bei einer Magnetwalze (1) für Kopiergeräte, bei der auf einem Trägermaterial (2) in Achsrichtung verlaufende streifenförmige Dauermagnetelemente (6) befestigt sind, ist das Trägermaterial mit Aussparungen (5) versehen, deren Querschnitt größer ausgebildet ist als der Querschnitt der Dauermagnetelemente. In diesen Aussparungen sind die Dauermagnetelemente justierbar angeordnet. Über dem vorgegebenem Radius r, der dem Umfang des Tonerrohres (4) entspricht, sind im Bereich der Dauermagnetelemente Hall-Sonden (7) angeordnet. Zum Zwecke der Justierung auf die geforderte Induktion bei vorgegebenem Radius werden die Dauermagnetelemente in den Aussparungen des Trägermaterials in radialer und falls erforderlich auch in tangentialer Richtung verschoben und/oder verdreht, bis die Hall-Sonden die geforderte Induktion anzeigen. Die so justierten Dauermagnetelemente werden sodann mittels eines spritzfähigen Kunststoffs (8) z.B. durch Aus- oder Umspritzen fixiert. Der spritzfähige Kunststoff kann auch aus einem Kunststoffschaum (15) bestehen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Magnetwalzen für Kopiergeräte und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Derartige Magnetwalzen finden für elektrofotografische Kopiergeräte Verwendung.
  • Bei Geräten dieser Art ist die Magnetwalze konzentrisch von einem Tonerrohr, üblicherweise aus diamagnetischem Material, mit geringem Abstand umgeben. Bei diesen Anordnungen bewegt sich das Tonerrohr relativ zur'Magnetwalze. Das Tonerrohr dient zusammen mit der Magnetwalze der Zufuhr eines magnetisch anziehbaren Tonerpulvers von einem Pulverbehälter auf ein Trägermaterial, auf dem das elektrostatische Bild erzeugt wi'rd. Hierbei ist es von besonderer Bedeutung, daß das Tonerrohr im Bereich der Entwicklungszone eine gleichmäßige Pulverschicht aufweist. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn über dem jeweiligen Pol im Arbeitsbereich der Magnetwalze die geforderte Induktion exakt vorhanden ist.
  • Bei den neueren bekannten Kopiergeräten bestehen die Magnetwalzen aus einem Trägerkörper, auf dem in Achsrichtung verlaufende streifenförmige, kunststoffgebundene Dauermagnete vorgesehen sind. (DE-AS 12 18 287, DE-OS 33 14 885, DE-OS 34 02 864) Bedingt durch das Herstellungsverfahren und die Magnetisierung der kunststoffgebundenen, vorzugsweise extrudierten Dauermagnetkörper streifenförmiger Gestalt und durch ihre Montage auf dem Trägerkörper der Magnetwalze lassen sich sowohl mechanische Toleranzschwankungen als auch magnetische Schwankungen, die sich in einem ungleichmäßigen Verlauf der Induktion über dem Umfang und der Länge der Magnetwalze bzw. Tonerrohr bemerkbar machen, nicht vermeiden. Diese Schwankungen sind von besonderem Nachteil, da sie zur Streifenbildung auf den hergestellten Kopien führen.
  • Für die Herstellung von Magnetwalzen ist es von Bedeutung, daß, je nach Bauart und Wirkungsweise, bei einer bestimmten Gruppe von Kopiergeräten am Umfang bzw. dem vorgegebenen Radius der Magnetwalze eine homogene Feldverteilung für alle Magnetstreifen vorhanden sein muß. Bei einer anderen Gruppe von Kopiergeräten werden Magnetwalzen benötigt, bei denen die Induktion zwischen einem oder mehreren benachbarten Polen unterschiedlich hoch ist.
  • Es bereitet Schwierigkeiten, bei der Herstellung von Magnetwalzen die jeweils verlangte Kraftliniendichte bzw. Induktion der Dauermagnete bei dem vorgegebenen Radius zu erreichen, weil bedingt durch das Herstellungsverfahren der Dauermagnete - ob gesintert oder kunststoffgebunden - mechanische Toleranzabweichungen, z.B. durch Schrumpfen,und/oder magnetische Toleranzabweichungen durch unterschiedliche Qualitäten des Magnetmaterials der Mischung von kunststoffgebundenen Dauermagneten und bei der Magnetisierung auftreten.
  • Es ist bisher noch nicht gelungen, die einzelnen Magnetwalzen mit genau den gleichen mechanischen und magnetischen Werten herzustellen.
  • Darüber hinaus sind bei der Herstellung von Magnetwalzen für Kopiergeräte mit unterschiedlichen Induktionen der Dauermagnete hohe Montagekosten und eine umfangreiche Lagerhaltung an Dauermagneten mit verschiedenen Polstärken erforderlich. Man könnte zwar bei der Herstellung von Magnetwalzen, bei denen verschieden hohe Induktionen verlangt werden, die Dauermagnete mit niedrigerer Induktion nicht bis zur Sättigung aufmagnetisieren. Bei einer unvollständigen Aufmagnetisierung treten jedoch im Laufe der Zeit Feldveränderungen, insbesondere eine teilweise bleibende Entmagnetisierung, ein, die dann zu schlechten Kopien führen.
  • Unter Vermeidung dieser Nachteile ist es Aufgabe der Erfindung, eine Magnetwalze für Kopiergeräte der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die jeweils geforderte magnetische Induktion der einzelnen Dauermagnetelemente auf dem vorgegebenen Radius genauestens eingehalten werden kann und bei der mechanische und magnetische Toleranzschwankungen über dem Umfang der gesamten Magnetwalze vermieden werden, obwohl die einzelnen Dauermagnetelemente vor ihrer Montage mechanische und magnetische Toleranzabweichungen aufweisen können.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer Magnetwalze der eingangs genannten Art durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 sowie bei einem Verfahren zur Herstellung dieser Magnetwalze durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruches 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • .Durch die Erfindung gelingt es, Magnetwalzen zu schaffen, die über dem vorgegebenen Radius und/oder Bogen- bzw. Winkelmaß stets die gleichen verlangten Induktionswerte besitzen, selbst wenn die einzelnen Dauermagnetelemente Abweichungen in ihren magnetischen und mechanischen Werten aufweisen.
  • Ferner gelingt es durch die Erfindung, Magnetwalzen zu schaffen, die sowohl für Kopiergeräte geeignet sind, die am Umfang bzw. dem vorgegebenen Radius der Magnetwalze eine homogene Feldverteilung, d.h. eine gleich hohe Induktion, zwischen benachbarten Polen verlangen, als auch für Kopiergeräte, die Magnetwalzen erfordern, bei denen die 'Induktion zwischen einem oder.limehreren benachbarten Polen unterschiedlich hoch ist.
  • Der besondere Vorteil besteht somit darin, daß die Magnetwalze gemäß der Erfindung für die meisten Typen von Kopiergeräten universell einsetzbar ist.
  • Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die bisher erforderliche umfangreiche Lagerhaltung an Dauermagneten mit verschiedenen Polstärken entfällt.
  • Ferner gelingt es durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren, eine genaue.Einregulierung der Dauermagnetelemente auf den verlangten Induktionswert mit einfachen Mitteln und in einfacher Weise vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäß hergestellte Magnetwalze ein geringes Gewicht aufweist.
  • Nachfolgend sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig.1 einen senkrechten Halbschnitt der Magnetwalze nach der Erfindung,
    • Fig.2 ein anderes Ausführungsbeispiel der Magnetwalze im senkrechten Halbschnitt,
    • Fig.3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Magnetwalze in perspektivischer Darstellung, die sich in einer schematisch dargestellten Spritzform befindet,
    • Fig.4 die Magnetwalze gemäß Fig.3 im senkrechten Halbschnitt.
  • In F'ig.1 ist eine Magnetwalze 1 nach der Erfindung dargestellt, die aus einem unmagnetischen Trägermaterial 2, wie z.B. Aluminium, besteht. Die Magnetwalze ist mit dazwischen liegendem Luftspalt 3 von einem Tonerrohr 4 aus diamagnetischem Material, wie z.B. Aluminium oder unmagnetischem Stahl, konzentrisch umgeben. Die Magnetwalze bewegt sich relativ zum Tonerrohr um eine nicht dargestellte, z.B. ein- oder beidseitig kugelgelagerte Welle. Das Trägermaterial 2 der Magnetwalze 1 ist an seinem Umfang mit in Achsrichtung verlaufenden Aussparungen 5 versehen. In diesen Aussparungen sind streifenförmige Dauermagnetelemente 6 justierbar angeordnet. Zu diesem Zweck ist der Querschnitt der Aussparungen größer ausgebildet als der Querschnitt der Dauermagnetelemente.
  • Zum Zwecke der Justierung der Dauermagnetelemente auf den geforderten Induktionswert bei vorgegebenem Radius r und/oder Bogenmaß b zwischen benachbarten Dauermagnetelementen sind im Bereich der Dauermagnetelemente auf dem vorgegebenen Radius Induktionsmessonden, im vorliegenden Fall Hall-Sonden.7, angeordnet. Unter dem vorgegebenen Radius ist der Radius vom Zentrum Z der Magnetwalze bis zu einem bestimmten Abstand über der Magnetwalze, der in den meisten Fällen dem äußeren Umfang des Tonerrohres entspricht, zu verstehen. Bei der Einjustierung der Dauermagnetelemente auf den vorgegebenen Induktionswert ist das Tonerrohr meist noch nicht mit der Magnetwalze montiert. Es genügt, wenn die Hall-Sonden im vorgegebenen Abstand r über dem Umfang der Magnetwalze angeordnet und gehalten sind.
  • Die Dauermagnetelemente 6 werden durch radiale und/oder tangentiale Verschiebung und/oder Verdrehung in den Aussparungen des Trägermaterials so lange justiert, bis die Hall-Sonden den verlangten Wert der Induktion anzeigen. In diesem justierten Zustand sind die Dauermagnetelemente durch einen spritzfähigen Kunststoff 8 in den Aussparungen fixiert. Die Fixierung der Dauermagnetelemente kann auch durch Kleben und/oder Ausgießen mit einem Gießharz oder durch Ausschäumen mit einem Kunststoffschaum vorgenommen werden. Man kann die Dauermagnetelemente auch durch Klemmelemente 16 vor dem Ausspritzen oder Ausschäumen fixieren.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 besteht das Trägermaterial 2 aus einem Nabenkörper 9, von dem sich in radialer Richtung eine Anzahl von Rippen 10 nach außen erstreckt. Die zwischen den Rippen gebildeten Aussparungen 5 nehmen die Dauermagnetelemente 6 auf, die einen segmentförmigen Querschnitt aufweisen. Die Aussparungen sind, wie aus der Zeichnung hervorgeht, im Querschnitt größer ausgebildet als der Querschnitt der Dauermagnetelemente, so daß innerhalb der Aussparungen eine Justierung der Dauermagnetelemente vorgenommen werden kann. über dem Tonerrohr 4 sind wiederum Hall-Sonden 7 vorgesehen, die während der Einjustierung die geforderte Induktion anzeigen. Sobald die Justierung, wie in Fig.1 erläutert, erfolgt ist, werden die Dauermagnetelemente wiederum mit einem spritzfähigen Kunststoff 8 fixiert, aus- bzw. umspritzt.
  • Wie aus den Fig.1 und 2 ersichtlich ist, liegen die justierten Dauermagnetelemente 6 derart innerhalb der Aussparungen 5, daß einmal rechts vom Dauermagnetelement oder links vom Dauermagnetelement der ausgespritzte Kunststoff vorhanden ist. Es besteht auch die Möglichkeit, daß eines oder mehrere Dauermagnetelemente vollständig von Kunststoff umhüllt sind.
  • In dem perspektivisch dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 besteht das Trägermaterial 2 aus zwei scheibenförmigen Endkörpern 11. Die Endkörper sind wiederum mit Aussparungen. 5 versehen, in die die Dauermagnetelemente 6 justierbar eingepaßt sind und mit Hilfe von nicht dargestellten Hall-Sonden in der vorbeschriebenen Weise auf die geforderte Induktion bei dem vorgegebenen Radius einreguliert werden. In der einregulierten Stellung sind die Dauermagnetelemente sodann mit einem spritzfähigen Kunststoff 8 oder Kleber fixiert. Durch diese Ausbildung entsteht ein walzenförmiger Sprossenhohlkörper 12, bei dem die Dauermagnetelemente die sogenannten Sprossen darstellen. Der walzenförmige Sprossenhohlkörper wird sodanna:mit einem spritzfähigen Kunststoffschaum 15 ausgefüllt. Zum Zwecke des Ausschäumens wird der Sprossenhohlkörper 12 in eine entsprechend ausgebildete Spritzform 13 gebracht. Die Spritzform ist in Fig.3 schematisch dargestellt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können nach dem Ausspritzen und Entformen die Endkörper 11 an den in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Stellen abgeschnitten werden, um eine besonders leichte und gegen Verformung stabile Magnetwalze zu erhalten. In diesem Falle muß selbstverständlich der nach dem Abschneiden verbleibende Walzenteil die geforderte Länge der Magnetwalze aufweisen. Die Endkörper 11 können auch entfallen, wenn die mehrteilig ausgebildete Spritzform 13 mit seitlich abnehmbaren Deckplatten versehen ist, in die entsprechende Aussparungen zur Aufnahme und Justierung der Dauermagnetelemente eingearbeitet sind.
  • Die gemäß Fig.3 hergestellte Magnetwalze ist in Fig.4 im senkrechten Halbschnitt dargestellt. Das Trägermaterial 2 besteht vollständig aus Kunststoffschaum 15, in dem die Dauermagnetelemente 6 in der ausgerichteten Stellung gehalten sind. Man erkennt in dieser Figur die ausgerichtete Stellung, z.B. ist das Dauermagnetelement 6a in Achsrichtung geringfügig verdreht. Bei der Ausführung gemäß Fig.4 ist eine Lagerbuchse 14 mit eingespritzt.
  • Die Temperatur des spritzfähigen Kunststoffs 8 oder Kunststoffschaums 15 muß während seiner Verarbeitung in einem solchen Temperaturbereich liegen, daß bei Verwendung von kunststoffgebundenen Dauermagnetelementen dieselben während des Aus- bzw. Umspritzens keine Verformung erleiden, der ausgespritzte Kunststoff jedoch im erkalteten Zustand durch die Erwärmung des Kopiergerätes nicht verformbar ist.
  • Als ausschäumbare Kunststoffe eignen sich besonders Polyurethan und dessen Derivate. Es ist jedoch auch möglich, ein Phenolharz zu verwenden.
  • Die Dauermagnetelemente können aus gesintertem, hochkoerzitivem Dauermagnetwerkstoff wie Barium- oder Strontiumferrit, Kobalt-Selten-Erdlegierungen oder Neodymeisen bestehen. In einer bevorzugten Ausführung bestehen die Dauermagnetelemente 6 aus einer Mischung eines thermoplastischen Bindemittels und eines pulverförmigen, hochkoerzitiven Dauermagnetmaterials wie Bariumferrit oder Strontiumferrit. Es ist auch eine Mischung aus den beiden Magnetmaterialien möglich. Die Dauermagnetelemente werden durch Extrudieren oder Spritzen geformt. Man kann entweder direkt Dauermagnetstreifen herstellen oder Platten, aus denen dann die einzelnen Streifen geschnitten werden. Man kann aus dieser Mischung auch Dauermagnetelemente pressen, insbesondere dann, wenn ein duroplastischer Kunststoff, wie z.B. Phenolharz, Verwendung findet.
  • Der Querschnitt der Dauermagnetelemente kann jede beliebige Gestalt aufweisen. Vorzugsweise besitzen die Dauermagnetelemente einen rechteckigen, quadratischen oder segmentförmigen Querschnitt. Sie können aber auch einen ringabschnitt- oder kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
  • Die Magnetisierung der Dauermagnetelemente kann je nach dem ver7 langten Kopierwalzentyp in radialer und/oder tangentialer und/ oder bogenförmiger Richtung vorgenommen werden. Die Magnetisierung in radialer Richtung ist beispielsweise bei dem rechten Dauermagnetelement 6 in Fig.1 dargestellt. Wie hieraus erkennbar ist, befindet sich der Nordpol, durch ein N gekennzeichnet, auf der dem Tonerrohr 4 zugewandten Oberfläche und der Gegenpol, durch ein S gekennzeichnet, auf der dem Tonerrohr abgewandten Fläche des Dauermagnetelementes. Die tangentiale Magnetisierung der Dauermagnetelemente ist beispielsweise in Fig.4 dargestellt. Dort ist-in dem rechten Dauermagnetelement 6 diese Magnetisierung durch die Pole N und S gekennzeichnet. Die bogenförmige Magnetisierung ist in Fig.2 bei einem Dauermagnetelement 6 ebenfalls durch die eingezeichneten Buchstaben N und S dargestellt.
  • Die Dauermagnetelemente sind in dem Trägermaterial bevorzugt so angeordnet, daß die Pole, die zum Tonerrohr hin gerichtet sind, entgegengesetzte Polarität zum Pol des benachbarten Dauermagnetelementes aufweisen.
  • Die Dauermagnetelemente 6 können auf der der Walzenoberfläche abgewandten Seite mit einem streifenförmigen Trägerkörper 17 vorzugsweise durch Kleben verbunden sein, um dem Dauermagnetelement eine größere Stabilität, insbesondere zur Vermeidung wärmebedingter Verformungen, zu verleihen. In diesem Falle können die Dauermagnetelemente eine geringere Dicke aufweisen und in gewissem Sinne sogar flexibel sein. Auch eignet sich diese Ausführung mit dem versteifenden Trägerkörper besonders für die in Fig.3 und 4 dargestellte Ausführung der Magnetwalze als Sprossenhohlkörper.
  • In Fig.4 ist beispielsweise ein Dauermagnetelement 6 mit dem streifenförmigen Trägerkörper 17 dargestellt. Der Trägerkörper kann aus einem magnetisch nicht leitenden Material, wie z.B. Aluminium, bestehen. Der streifenförmige Trägerkörper kann aber auch aus magnetisch gut leitendem Material, wie z.B. Weicheisen, bestehen. In diesem Falle ist es besonders vorteilhaft, die Dauermagnetelemente in radialer Richtung zu magnetisieren, derart, daß sich der eine Pol auf der dem Tonerrohr 4 zugewandten Oberfläche und der Gegenpol auf dem ferromagnetischen Trägerkörper 17 befindet, wie dies in Fig.1 dargestellt ist. Hierbei steigt die Induktion an der zum Tonerrohr hin gerichteten Oberfläche des Dauermagnetelementes an. Es ist zwar bekannt, daß die Induktion von Dauermagneten ansteigt, wenn.diese mit einem Eisenrückschluß versehen werden; im vorliegenden Fall kann dieser bekannte Effekt jedoch vorteilhaft ausgenutzt werden.

Claims (28)

1. Magnetwalze für Kopiergeräte, bei der auf einem Trägermaterial in Achsrichtung verlaufende, streifenförmige Dauermagnetelemente befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) durch radiale und/oder tangentiale Verschiebung und/oder axiale Verdrehung auf dem Trägermaterial (2) derart justierbar angeordnet sind, daß bei vorgegebenem Radius (r) und/ oder Bogen- bzw. Winkelmaß zwischen benachbarten Polen die magnetische Induktion für jeden Pol den geforderten Wert aufweist und die Dauermagnetelemente in der mit einer Induktions-Meßsonde (7) justierten Stellung auf dem Trägermaterial fixiert sind.
2. Magnetwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Dauermagnetelemente (6) auf dem Trägermaterial mit Hilfe von Klemmelementen (16) erfolgt.
3. Magnetwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) auf dem Trägermaterial mit Hilfe eines Klebers fixiert sind.
4. Magnetwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) mit einem spritz- oder gießfähigen Kunststoff (8) fixiert sind.
5. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) an seinem Umfang mit Aussparungen (5) versehen ist, deren Querschnitt zwecks Justierung größer ausgebildet ist als der Querschnitt der Dauermagnetelemente (6).
6. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (5) auf dem Trägermaterial (2) durch Ausfräsen aus einem walzenförmigen Vollkörper gebildet sind.
7. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (5) auf dem Trägermaterial (2) durch eine Anzahl von Rippen (10), die sich von einem zentrisch angeordneten Nabenkörper (9) radial nach außen erstrecken, gebildet sind.
8. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) aus zwei scheibenförmigen Endkörpern (11) und ggf. einem gleich großen, scheibenförmigen Mittelkörper besteht, die mit Aussparungen (5) versehen sind, in die die Dauermagnetelemente (6) justierbar eingepaßt sind derart, daß ein walzenförmiger Sprossenhohlkörper (12) entsteht, der mit einem spritzfähigen Kunststoff (8), vorzugsweise Kunststoffschaum (15), ausgefüllt ist.
9. Magnetwalze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Endkörper (11) nach dem Ausspritzen des walzenförmigen Sprossenhohlkörpers (12) abgetrennt sind.
10. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) aus einem spritzfähigen Kunststoff (8), vorzugsweise Kunststoffschaum (15), besteht, in dem die justierten Dauermagnetelemente (6) fest angeordnet sind.
11. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der spritzfähige Kunststoff (8), vorzugsweise Kunststoffschaum (15), während seiner Verarbeitung in einem solchen Temperaturbereich liegt, daß die kunststoffgebundenen Dauermagnetelemente (6) während des Aus- bzw. Umspritzens keine Verformung erleiden, der ausgespritzte Kunststoff jedoch im erkalteten Zustand durch die Erwärmung des Kopiergerätes nicht verformbar ist.
12. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der ausschäumbare Kunststoff (15) aus Polyurethan und/oder dessen Derivaten besteht.
13. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der spritzfähige Kunststoff (8) aus einem geschäumten Phenolharz besteht.
14. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) aus hochkoerzitivem Dauermagnetmaterial wie Bariumferrit, Strontiumferrit, Kobalt-Seltenerdlegierung oder Neodymeisen bestehen.
15. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) gesintert sind.
16. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) aus der Mischung eines thermoplastischen Bindemittels, wie z.B. sulfochloriertes Polyäthylen, und eines pulverförmigen, hochkoerzitiven Dauermagnetmaterials bestehen und durch Extrudieren, Spritzen oder Pressen hergestellt sind.
17. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel für das Dauermagnetpulver aus einem aushärtbaren, duroplastischen Kunststoff, wie z.B. Phenolharz, besteht.
18. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) einen ring-, kreisförmigen, rechteckigen, ovalen, quadratischen oder segmentförmigen Querschnitt aufweisen.
19. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) in radialer Richtung magnetisiert sind, derart, daß sich der eine Pol auf der dem Tonerrohr (4) zugewandten Oberfläche und der Gegenpol auf der dem Tonerrohr abgewandten Fläche des Dauermagnetelementes befindet.
20. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) in tangentialer Richtung magnetisiert sind, derart, daß sich die Pole unterschiedlicher Polarität gegenüber der radialen Magnetisierung um 90* versetzt auf der Oberfläche des Dauermagnetelementes befinden.
21. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) bogenförmig magnetisiert sind, derart, daß auf der dem Tonerrohr (4) zugekehrten Oberfläche des Dauermagnetelementes zwei Pole unterschiedlicher Polarität vorhanden sind.
22. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) auf der der Walzenoberfläche abgewandten Seite mit einem streifenförmigen Trägerkörper (17) vorzugsweise durch Kleben verbunden sind.
23. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der streifenförmige Trägerkörper (17) aus einem magnetisch nicht leitenden Material, vorzugsweise Aluminium, besteht.
24. Magnetwalze nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der streifenförmige Trägerkörper (17) aus einem magnetisch gut leitenden Material, wie z.B. Weicheisen, besteht..
25. Verfahren zur Herstellung von Magnetwalzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein- oder mehrteiliges Trägermaterial (2) vorgesehen wird, auf dem radial und/oder tangential verschiebbare und/oder axial verdrehbare, vorzugsweise streifenförmige Dauermagnetelemente (6) angeordnet werden und/oder auf einem vorgegebenen Radius (r) und/ oder Bogen (b)- bzw. Winkelmaß Induktions-Meßsonden (7), z.B. Hall-Sonden, im Bereich der Dauermagnetelemente (6) angeordnet werden und die Dauermagnetelemente zum Zwecke der Justierung derart auf dem Trägermaterial in radialer bzw. tangentialer Richtung verschoben und/oder verdreht werden, bis die Hall-Sonden auf dem vorgegebenen Radius bzw. Winkelmaß zwischen benachbarten Polen die geforderte Induktion anzeigen und sodann die justierten Dauermagnetelemente mittels eines spritzfähigen Kunststoffes (8) fixiert, aus- oder umspritzt werden.
26. Verfahren zur Herstellung von Magnetwalzen nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) mit Ausparungen (5) versehen wird, in denen die Dauermagnetelemente (6) mit Hilfe der Hall-Sonden (7) ausgerichtet und sodann fixiert werden.
27. Verfahren zur Herstellung von Magnetwalzen nach den Ansprüchen 25 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnetelemente (6) mittels vorzugsweise scheibenförmiger Endkörper (11) gehalten und mittels Induktions-Meßsonden (7) auf den geforderten Induktionswert justiert und fixiert werden und sodann das so erhaltene Magnetwalzengebilde in einer Spritzform (13) mit einem Kunststoffschaum (15) ausgespritzt wird.
28. Verfahren zur Herstellung von Magnetwalzen nach den Ansprüchen 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß dieselben nach dem Ausspritzen auf die geforderte Länge zugeschnitten werden, wobei die an den Enden befindlichen, vorzugsweise scheibenförmigen Endkörper (11) abgetrennt werden.
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