EP0653077B1

EP0653077B1 - Entwicklerstation für ein elektrofotografisches druck- oder kopiergerät

Info

Publication number: EP0653077B1
Application number: EP93917588A
Authority: EP
Inventors: Alexander Kreiter
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: WO1994003842A1; US5614994A; JPH09502276A; EP0653077A1; DE59302938D1

Abstract

Eine Entwicklerstation für ein elektrofotografisches Druck- oder Kopiergerät weist eine Entwicklerkammer (12), eine Mischkammer (13) sowie einen mit beiden Kammern verbundenen Entwicklerstationssumpf (14) auf. In der Entwicklerstation werden zwei Entwicklergemischkreisläufe erzeugt, nämlich ein Entwicklergemischkreislauf zur Aufnahme von Frischtoner und ein Entwicklergemischkreislauf zur eigentlichen Entwicklung in einem Entwicklerspalt (18). Eine im Entwicklerstationssumpf (14) angeordnete Schaufelwalze (37) erzeugt im Ausgangsbereich der Mischkammer (13) einen Gemischwirbel, der mit Frischtoner angereichert ist und aus dem kontinuierlich Entwicklergemisch für den Entwicklerprozeß entnommen wird. Der Gemischwirbel dient im wesentlichen als Pufferspeicher zum Ausgleich von hohem Tonerbedarf bei der Entwicklung und in Verbindung mit der Mischkammer (13) zur triboelektrischen Aktivierung des Entwicklergemisches.

Description

Bei elektrofotografischen Druck- oder Kopiergeräten wird im allgemeinen auf einem Fotoleiter mit Hilfe eines optischen Zeichengenerators, der z.B. ein LED-Zeichengenerator sein kann, ein latentes Ladungsbild erzeugt und dieses Ladungsbild dann in einer Entwicklerstation mit Tonerpartikeln eingefärbt. Die schwarzen und auch farbigen Tonerpartikel werden elektrostatisch aufgeladen und kontinuierlich in einem Entwicklerspalt an den Fotoleiter herangebracht. Der beispielsweise positiv geladene Toner wird von den belichteten Stellen des Ladungsbildes angezogen, die nicht belichteten positiv geladenen Flächen stoßen ihn ab.
Bei Verwendung von "negativem Toner" wird die Fotoleiterschicht ebenfalls negativ geladen und mit den zu entwickelnden Schriftzeichen belichtet. Beide Anwendungen bezeichnet man als Umkehrentwicklung.
Damit die Tonerpartikel am Ladungsbild haften, werden sie triboelektrisch aufgeladen. Diese triboelektrische Aufladung erfolgt in erster Linie auf triboelektrische Weise durch Reibung der Teilchen aneinander in der Entwicklerstation. Die Qualität des späteren Schriftbildes hängt im wesentlichen von diesem Wechselspiel der elektrostatischen und Van der Waal'schen Kräfte ab. Deshalb gehört der Entwicklungsprozeß inklusive Tonerzuführung und Regelung mit den verwendeten Tonermaterialien sowie der konstruktive Aufbau der Entwicklerstation zu den komplexesten Gebilden in einem elektrofotografischen Druck- oder Kopiergerät.
Am häufigsten eingesetzt wird als Entwicklergemisch ein Zweikomponentengemisch aus Toner und ferromagnetischen Trägerteilchen. Die beiden Komponenten werden in der Entwicklerstation durchmischt und über eine als Magnetwalze ausgebildete Entwicklerwalze im Entwicklerspalt an den Fotoleiter herangeführt. Der Mischvorgang bewirkt bei den speziellen Eigenschaften des Toners und des Trägermaterials eine durch Reibungselektrizität (Triboelektrizität) verursachte Aufladung des Toners. Durch eine zusätzlich angelegte Vorspannung im Bereich des Entwicklerspaltes kann der Entwicklungsvorgang unterstützt werden.
Entwicklerstationen der genannten Art sind z.B. aus der US-A-5 023 664 oder der US-A-4 952 279 bekannt.
Es sind weiterhin in der EP-A-0 430 098 und der GB-A-2 226 156 Entwicklerstationen beschrieben, die eine Entwicklerkammer mit darin angeordneten Entwicklerwalzen aufweisen, über die Entwicklergemisch in Drucktonerkonzentration einem Entwicklerspalt zugeführt wird. Die Entwicklerstationen enthalten weiterhin eine Mischkammer, in der Überschußentwickler mit Frischtoner gemischt wird sowie einen Entwicklerstationssumpf mit darin angeordneter Mischwalze, über die abgemagertes Entwicklergemisch und angereichertes Entwicklergemisch zu einem Entwicklergemisch in Drucktonerkonzentration vermischt wird.
Werden derartige Entwicklerstationen in elektrofotografischen Druckeinrichtungen verwendet, bei denen in beliebiger Folge Bilder unterschiedlichster Bilddichte und Zusammensetzung eingefärbt werden müssen, ist unter anderem wegen des stark schwankenden Tonerverbrauchs bei der Einfärbung ein Problem die unzureichende Langzeitstabilität der Tonereinmischung und die schwankende Triboelektrizität. Bei elektrofotografischen Druckeinrichtungen wird beispielsweise mit Hilfe einer Test-Tonermarke auf dem Fotoleiter der Einfärbungsgrad des Ladungsbildes ermittelt und in Abhängigkeit von dem Tonerverbrauch Frischtoner der Entwicklerstation zugeführt. Die Einmischung von Frischtoner verschlechtert jedoch die triboelektrische Aufladung des Entwicklergemisches. Ein weiteres Problem ist der stark schwankende Tonerverbrauch, wenn z.B. plötzlich große Bildflächen eingefärbt werden müssen. Dies kann zu einer plötzlichen Verarmung der Tonerkonzentration in der Entwicklerstation führen, ehe dann durch Zufuhr von Frischtoner die Tonerkonzentration wieder erhöht und stabilisiert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entwicklerstation für ein elektrofotografisches Druck- oder Kopiergerät so auszugestalten, daß sich unabhängig von der Betriebsbelastung und dem Tonerverbrauch eine möglichst konstante Tonerkonzentration in der Entwicklerzone einstellt.
Hinsichtlich triboelektrischer Aufladung des Entwicklergemisches soll unabhängig vom Tonerverbrauch eine möglichst hohe Langzeitstabilität gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Entwicklerstation der genannten Art gemäß den Merkmalen der Hauptansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Entwicklerstation weist im Prinzip zwei Entwicklerkreisläufe auf. Ein Kreislauf dient zur Aufnahme von Frischtoner in die Entwicklerstation bzw. der Untermischung von Frischtoner in das in der Entwicklerstation enthaltene Entwicklergemisch. Ein zweiter Kreislauf dient der eigentlichen Einfärbung der Ladungsbilder in der Entwicklerzone am Fotoleiter. Die Kreisläufe sind nicht völlig voneinander getrennt, sondern es gibt im Prinzip zwei Berührungsbereiche, in denen die Kreisläufe ineinander übergehen bzw. miteinander vermischt werden. So wird im Bereich des Entwicklerstationssumpfes unterhalb der den Frischtoner aufnehmenden Mischkammer ein Wirbel erzeugt, in dem Entwicklergemisch im wesentlichen mit Drucktonerkonzentration mit Entwicklergemisch, das einen Tonerüberschuß aufweist, verwirbelt wird. 1 Bereich der Schaufelwalze erfolgt eine Vermischung von abgemagertem Entwicklergemisch aus dem Entwicklerspalt mit Entwicklergemisch von Drucktonerkonzentration.
Eventuell hohe Tonerverbräuche werden kurzfristig durch den Tonerüberschuß im Wirbel ausgeglichen, der unter anderem die Funktion eines Pufferspeichers hat.
Dadurch, daß die Entwicklerstation im wesentlichen zwei Entwicklerkreisläufe aufweist, kommt es zu einer stärkeren Aktivierung des Entwicklergemisches und dadurch zu einer schnelleren und höheren triboelektrischen Aufladung.
Eine Langzeitkonstanz der triboelektrischen Aufladung resultiert unter anderem aus dem Ausgleich eines evtl. anfallenden höheren Tonerverbrauches aus dem Wirbel, in aem die Trägerteilchen und Tonerteilchen schon teilweise triboelektrisch aktiviert sind und der nur zum Teil frischen nichtaktivierten Toner enthält.
Plötzliche Tonerverbräuche werden durch den Verbrauch des überschüssigen Toners in dem Wirbel unter der Mischkammer ausgeglichen. Dadurch wird das Tonerfördersystem nicht kurzfristig überlastet.
In der Entwicklerstation läßt sich in vorteilhafter weise elektrisch leitfähiges Zweikomponentenentwicklergemisch aus Tonerteilchen mit ferromagnetischen Trägerteilchen mit einem vorgegebenen Durchbruchfeldstärkewert verwenden. Damit ist es möglich, im Entwicklerspalt ein elektrisches Feld anzulegen, dessen Feldstärke den Durchbruchfeldstärkewert des Entwicklergemisches übersteigt, was zur Folge hat, daß der Entwickler leitfähig wird. Dies verbessert die Großflächeneinfärbung. Beschrieben ist dieser Vorgang in der US-A-4 076 857.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Entwicklerstation in einer elektrofotografischen Druckeinrichtung und
Figur 2 eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer in der Entwicklerstation verwendeten Schaufelwalze.

In einer hier nicht im einzelnen dargestellten, nach dem elektrofotografischen Prinzip arbeitenden Druckeinrichtung ist als Ladungsbildträger eine Fotoleitertrommel 10 angeordnet. Auf dieser Fotoleitertrommel 10 wird in bekannter Weise über eine zeichenabhängig gesteuerte Belichtungseinrichtung ein Ladungsbild aufgebracht und dieses Ladungsbild dann mit Hilfe der dargestellten Entwicklerstation eingefärbt. Die Einfärbung erfolgt dabei nach dem Umkehrentwicklungsprinzip, bei dem die durch Belichtung entladenen Bereiche des Ladungsbildes mit Hilfe eines aus Tonerteilchen und Trägerteilchen bestehenden Entwicklergemisches 11 eingefärbt werden. Nach Durchlauf durch die Entwicklerstation werden die durch Einfärbung des Ladungsbildes entstehenden Tonerbilder in üblicher Weise auf einen Aufzeichnungsträger übertragen. Die Entwicklerstation besteht dabei im wesentlichen aus einer Entwicklerkammer 12, die im Bereich des Fotoleiters 10 angeordnet ist sowie aus einer an die Entwicklerkammer 12 angrenzenden Mischkammer 13 und einem unterhalb von Entwicklerkammer und Mischkammer ausgebildeten Entwicklerstationssumpf 14.

Entwicklerkammer

Die Entwicklerkammer 12 enthält zwei nebeneinander angeordnete in üblicher Weise aufgebaute Magnetwalzen 15/1 und 15/2. Sie enthalten einen Dauermagnetkern 16 und eine den Dauermagnetkern umschließende drehbare Walze 17. Durch die Ausrichtung der ferromagnetischen Trägerteilchen des Entwicklergemisches 11 entlang der Feldlinien der Magnetwalzen entsteht eine Entwicklergemischbürste, die entsprechend der gewählten Drehrichtung der Magnetwalzen mit ihren Spitzen einen zwischen den Magnetwalzen 15/1 und 15/2 und der Fotoleitertrommel 10 befindlichen Entwicklerspalt 18 durchläuft. Die Spitzen der Bürsten berühren die Fotoleitertrommel 10 und übertragen so die Tonerteilchen auf die Oberfläche des Fotoleiters 10 entsprechend dem dort aufgetragenen Ladungsbild. Da die Bewegungsrichtung der Magnetwalzen 15/1 und 15/2 entgegen der Bewegungsrichtung der Fotoleitertrommel 10 (Pfeile Figur 1) gewählt ist, wird diese Art der Entwicklung als Gegenlaufentwicklung bezeichnet. Die Entwicklerkammer 12 ist gegenüber der Mischkammer 13 durch ein Abschirmblech 19 aus ferromagnetischem Material abgeschlossen. Dabei ist das Abschirmblech 19 in einem einen Zuführkanal 20 bildenen Abstand zu den Magnetwalzen 15/1 und 15/2 angeordnet. Der Zuführkanal 20 öffnet sich gegenüber dem Entwicklerstationssumpf 14 in einem Zugangsbereich 21 für das Entwicklergemisch, das über den Zugangsbereich 21 den Magnetwalzen 15/1 und 15/2 zugeführt wird. Im Eintrittsbereich zum Entwicklerspalt 18 zwischen Magnetwalze 15/2 und Fotoleitertrommel 10 befindet sich eine Dosiereinrichtung, die die Breite und die Dicke des dem Entwicklerspalt in Form eines Gemischteppichs zugeführten Entwicklergemisches festlegt. Die Dosiereinrichtung enthält beidseitig der Magnetwalze 15/2 angeordnete seitliche Abstreifer 22, die mit ihren Abstreiflippen die Breite des Gemischteppichs entlang dem Umfang der Magnetwalze 15/2 festlegen sowie eine in Laufrichtung der Fotoleitertrommel 10 bewegte Dosierwalze 23 aus lichtdurchlässigem Kunststoff mit innenliegender Rotlichtauelle 24 (LED-Streifen). Die Dosierwalze hat dabei zwei Funktionen:
Einerseits wird durch den Abstand zwischen Dosierwalze 23 und Magnetwalze 15/2 ein die Dicke des Gemischteppichs definierender Dosierspalt 25 festgelegt, andererseits entlädt die Rotlichtquelle 24 die nicht mit Toner eingefärbten Teile der Fotoleitertrommel 10 und erleichtert damit den Umdruck der Tonerbilder auf den Aufzeichnungsträger.
Das durch die Entwicklung abgemagerte Entwicklergemisch aus dem Entwicklerspalt 18 wird dem Entwicklerstationssumpf 14 über einen Austrittsbereich 26 der Entwicklerkammer 12 zugeführt. In dem Austrittsbereich 26 befindet sich ein Abstreifrakel 27 mit einer Abstreifklinge, die das an der Magnetwalze 15/1 haftende Entwicklergemisch abstreift sowie eine aus Leitblechen bestehende vordere Mischeinrichtung 28, die durch schräggestellte Leitbleche für eine Querdurchmischung des Entwicklergemisches sorgt.

Mischkammer

Die der Entwicklerkammer 12 benachbarte Mischkammer 13 wird einerseits begrenzt durch eine Gehäusewand 29 der Entwicklerstation andererseits durch das Abschirmblech 19. Sie ist in ihrem oberen Teil über einen Überlaufkanal 30 mit der Entwicklerkammer 12 gekoppelt und weist weiterhin ebenfalls in dem oberen Teil eine Einspeiseöffnung 31 für Frischtoner auf. Gegenüber der Dosierwalze 23 ist sie über eine elastische Dichtlippe 32 abgeschlossen. Die Mischkammer enthält eine hintere Mischeinrichtung 33 in Form von quer bzw. schräggestellten Mischblechen 34 und mit den Mischblechen 34 gekoppelten Leitblechen 35 für das Entwicklergemisch. Die Mischeinrichtung 33 der Mischkammer vermischt über den Überlaufkanal 30 aus der Entwicklerkammer 12 übernommenes Entwicklergemisch in Drucktonerkonzentration mit über die Einspeiseöffnung 31 übernommenem Frischtoner und führt das so entstehende Gemisch dem Entwicklerstationssumpf 14 zu, wobei im Austrittsbereich der Mischkammer 13 zum Entwicklerstationssumpf 14 ein Gemischwirbel 36 entsteht, dessen Funktion später erläutert wird.

Entwicklerstationssumpf

Zur Erzeugung des Gemischwirbels 36 und zur Förderung des Entwicklergemisches 11 zum Zugangsbereich 21 der Entwicklerkammer 12 ist innerhalb des Entwicklerstationssumpfes eine Schaufelwalze 37 angeordnet. Diese Schaufelwalze 37 wird über einen Elektromotor angetrieben und sie erstreckt sich über die gesamte Breite der Entwicklerstation und besteht im wesentlichen aus zwei seitlichen Stegrädern 38 mit darauf angeordneten plattenartigen Schaufelelementen 39. Innerhalb der am Umfang der Schaufelwalze 37 angeordneten Schaufelelementen 39 befindet sich eine mit den Stegrädern 38 gekoppelte Transportwendel 40 in Form einer Transportschraube. Die Steigungsrichtung der als Förderelemente dienenden Transportwendel 40 ist so gewählt, daß das zwischen den Schaufelelementen 39 und seitlich über die Stegräder 38 eindringende Entwicklergemisch zur Mitte der Entwicklerstation hin transportiert wird, wo es zwischen den Schaufelelementen 39 wieder aus der Schaufelwalze 37 austritt. Dadurch wird das Entwicklergemisch im Bereich des Entwicklersumpfes 14 quer durchmischt.

Funktion der Entwicklerstation

Mit der Entwicklerstation werden im Prinzip zwei Entwicklergemischkreisläufe erzeugt, nämlich ein erster Entwicklerkreislauf, der zur Aufnahme von Frischtoner in das Entwicklergemisch dient und ein zweiter Entwicklerkreislauf, in dem die eigentliche Entwicklung des Laoungsbildes stattfindet. Dabei entstehen im Prinzip drei Entwicklergemische, nämlich ein erstes Entwicklergemisch, das durch Strichpunktlinien gekennzeichnet ist, mit Drucktonerkonzentration, ein zweites Entwicklergemisch, gekennzeichnet durch eine dünne durchgehende Linie, bestehend aus frischem Toner und ein drittes Entwicklergemisch, gekennzeichnet durch eine dicke Strichstärke bestehend aus leicht abgemagertem Entwicklergemisch.

Erster Entwicklergemischkreislauf:

Der Großteil des Entwicklergemisches befindet sich im Entwicklerstationssumpf 14, der aus einer wannenförmigen Ausformung des Gehäuses besteht. Dort wird er von der Schaufelwalze 37 durchmischt. Sechzehn Schaufelelemente 39 (Leisten) der Schaufelwalze 37 transportieren ihn über den Zugangsbereich 21 in den Zuführkanal 20 der Entwicklerkammer 12. Dieser nimmt einen Teil des Entwicklergemisches mit Hilfe der Magnetwalzen 15/1 und 15/2 auf, während das überschüssige Entwicklergemisch auf die Transportwendel 40 aer Schaufelwalze fällt una von dieser zur Mitte der Entwicklerstation gefördert wird. Durch die Drehbewegung der Walze der Magnetwalze 15/1 wird das Entwicklergemisch zur Magnetwalze 15/2 transportiert und von dieser übernommen. Der Rotor (Walze) der Magnetwalze 15/2 fördert das Entwicklergemisch zu den seitlichen Abstreifern 22. Durch Abstreifen des überflüssigen Entwicklergemisches wird die Breite ces Gemischteppichs festgelegt, der dann in den Entwicklerspalt (Entwicklerzone) 18 einfließt. Die Dicke des Gemischteppichs wird über die Dosierwalze (23) bestimmt. Das Entwicklergemisch wird durch den Dosierspalt 25 gepreßt und gelangt als in Breite und Dicke genau definierter Gemischteppich in den Entwicklerspalt (18) (Entwickelzone), während das überschüssige, abgeteilte Entwicklergemisch über das Abschirmblech 19 und die Leitbleche 35 in die Mischeinrichtung 33 gelangt. Durch die darüberliegende Einspeiseöffnung 31 wird frischer Toner über eine entsprechende Fördereinrichtung in Abhängigkeit von der festgestellten Tonerkonzentration im Entwicklergemisch der Mischkammer 13 zugeführt und durch die Mischeinrichtung 33 mit ihren Mischblechen 34 mit dem abgestreiften Überschußentwicklergemisch quer durchmischt. Das so durchmischte Entwicklergemisch gelangt in den Bereich der Schaufelwalze 37, dabei entsteht einerseits durch die Zuführungsrichtung des Entwicklergemisches aus der Mischkammer in den Entwicklersumpf und durch die Bewegung der Schaufelwalze 37 der Gemischwirbel 36.
Damit der Entwicklergemischstrom in der Mischeinrichtung 33 frei rieseln kann, ist als Trennelement zwischen Entwicklerkammer 12 und Mischkammer 13 das Abschirmblech 19 angeordnet. Die Feldlinien der Magnetwalzen 15/1 und 15/2 schließen sich über das ferromagnetische Abschirmblech 19 und beeinflussen so nicht mehr den dahinter befindlichen Entwickler.

Zweiter Entwicklergemischkreislauf

Im zweiten Entwicklergemischkreislauf wird Entwicklergemisch mit Drucktonerkonzentration über die Schaufelwalze 37 aus dem Gemischwirbel 36 entnommen und wie beschrieben den Magnetwalzen 15/1 und 15/2 zugeführt. Nach der Dosierung über die Dosiereinrichtung und dem Durchlauf durch den Entwicklerspalt 18 wird das Entwicklergemisch über den Abstreifrakel 37 abgestreift und das Entwicklergemisch rieselt in die vordere Mischeinrichtung 28, wo es quer durchmischt wird, um einen möglichen ungleichen Verbrauch von Toner entlang der Breite der Entwicklerstation auszugleichen. Das durch den Durchlauf durch den EntwicklersPalt 18 abgemagerte Entwicklergemisch rieselt aus der vorderen Mischeinrichtung 28 in aen Bereich der Schaufelwalze 37, wird von dieser erfaßt und in der beschriebenen Weise mit dem im Entwicklerstationssumpf 14 befindlichen Entwickler vermischt.
Wie bereits beschrieben, entstehen in der Entwicklerstation Entwicklergemische mit drei verschiedenen Tonerkonzentrationen:

Ein Entwicklergemisch mit geringfügig hoher Konzentration im Bereich der hinteren Mischeinrichtung 33 bis zur Schaufelwalze 37;
ein Entwicklergemisch in Drucktonerkonzentration im Bereich Schaufelwalze 37, Magnetwalzen 15/1, 15/2, Dosierwalze 23 bzw. hinterer Mischeinrichtung 33;
weiterhin ein Entwicklergemisch mit geringerer Tonerkonzentration im Ausgangsbereich der Magnetwalzen 15/1, 15/2 im Bereich der vorderen Mischeinrichtung 28 und der Schaufelwalze 37.

Um diese drei entsprechend ihrer Tonerkonzentration definierten Entwicklergemischarten zu durchmischen, gibt es im Prinzip zwei Stoßstellen: Nämlich den Gemischwirbel 36 unter dem Abschirmblech 19 - hier wird Entwicklergemisch mit Drucktonerkonzentration mit jenem mit höherer Tonerkonzentration vermischt - und eine Stoßstelle im Bereich der Schaufelwalze 37. Hier wird Entwicklergemisch mit Drucktonerkonzentration mit einem leicht durch den Entwicklungsprozeß abgemagerten Entwicklergemisch vermischt.
Über die beiden Entwicklergemischkreisläufe und Stoßstellen erreicht man eine konstante Tonerkonzentration im Entwicklerspalt 18 sowohl geometrisch über die Breite der Entwicklerstation betrachtet als auch über die Zeit.
Evtl. plötzlich hohe Tonerverbräuche durch plötzlich auftretende Großflächeneinfärbung werden durch den Verbrauch des überschüssigen Toners in dem Gemischwirbel 36 unter aer hinteren Mischeinrichtung 33 ausgeglichen. Dadurch wird das Tonerfördersystem nicht kurzfristig überlastet. Bei geringem Tonerverbrauch wird nur wenig Toner in die Entwicklerstation eingespeist und die Tonerkonzentration gleicht sich so allmählich aus.
Der im wesentlichen zur Aufnahme von Frischtoner dienende erste Entwicklergemischkreislauf dient noch der zusätzlichen triboelektrischen Aktivierung des Entwicklergemisches. Dadurch erhält man eine nahezu tonerverbrauchsunabhängige triboelektrische Aufladung des Entwicklergemisches.
Zusätzlich enthält die Entwicklerstation oberhalb der Dosierwalze im Austrittsbereich der Fotoleitertrommel 10 aus der Entwicklerstation eine Trägerfangwaize 41, die einen Dauermagneten mit umlaufenden Walzenmantel aufweist. Die Trägerfangwalze 41 löst evtl. an der Fotoleitertrommel 10 haftende Trägerteilchen ab und wirft sie in die Entwicklerstation zurück.
Durch die stetige Bewegung und Durchmischung des Entwicklergemisches entsteht Tonerstaub im Innern der Entwicklerstation. Damit dieser nicht die Umgebung durch sein Austreten verschmutzt, sind entsprechende Schutzeinrichtungen in der Entwicklerstation vorgesehen. Diese bestehen im wesentlichen aus der Dichtlippe 32, die den Frischtonerzuführbereich gegen die Fotoleitertrommel 10 abschottet. Weiterhin befindet sich im oberen Bereich der Entwicklerstation eine Absaugöffnung 42, die den im oberen Bereich der Entwicklerstation entstandenen Tonerstaub mit Hilfe einer Absaugeinrichtung absaugt. Eine ähnliche Absaugeinrichtung ist im Bereich aer vorderen Mischeinrichtung 28 angeordnet. Sie saugt den im Bereich der Mischeinrichtung 28 entstehenden Tonerstaub ab.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Entwicklerstation sind als Entwicklerwalzen zwei Magnetwalzen vorgesehen. Es ist jedoch auch möglich, eine einzelne größere Magnetwalze oder mehrere nebeneinander angeordnete Magnetwalzen zu verwenden. Weiterhin ist es vorstellbar, die Magnetwalzen durch andere mechanische Antragsmittel, z.B. Schaufelelemente oder Kurzflorbürsten, zu ersetzen. Als wirbelerzeugendes Mittel ist im Entwicklersumpf eine Schaufelwalze vorgesehen. Die Schaufelwalze kann gegebenenfalls durch eine Magnetwalze ersetzt werden oder durch andere mechanische Verwirbelungs- und Transportmittel, z.B. in Form von einer Stiftenwalze oder anderen Walzen mit einer rauhen, das Entwicklergemisch transportierenden Oberfläche. Was den Fotoleiter betrifft, so ist dieser beim Ausführungsbeispiel als Fotoleitertrommel ausgebildet. Als Fotoleiter läßt sich jedoch auch ein Fotoleiterband verwenden. Anstelle des Zweikomponenten-Entwicklergemisches ist auch Einkomponenten-Entwicklergemisch einsetzbar.
Die Entwicklerstation ist besonders geeignet zum Einsatz von Zweikomponenten-Entwicklergemisch hoher Leitfähigkeit mit niederem Widerstand von etwa 10⁸ - 10⁹ Ohm, aas einen vorgegebenen Durchbruchfeldstärkewert aufweist. Dabei wird im Entwicklerspalt 18 über eine Vorspannung ein elektrisches Feld angelegt, dessen Feldstärke den Durchbruchfeldstärkewert des Entwicklergemisches übersteigt. Dieses Phänomen ist in der US-A-4 076 857 ausführlich beschrieben.

Bezugszeichenliste

10 =: Fotoleiter, Fotoleitertrommel
11 =: Entwicklergemisch, Zweikomponentenentwicklergemisch, Entwickler
12 =: Entwicklerkammer
13 =: Mischkammer
14 =: Entwicklerstationssumpf, Entwicklerwanne
15/1, =: Magnetwalze
15/2 =: Magnetwalze
16 =: Dauermagnetkern, Dauermagnetanordnung
17 =: drehbare Walze, Magnetwalzenhülle
18 =: Entwicklerspalt, Entwicklerzone
19 =: Abschirmblech
20 =: Zuführkanal
21 =: Zugangsbereich
22 =: seitliche Abstreifelemente, die Gemischteppichbreite bestimmende Elemente
23 =: Dosierwalze
24 =: Rotlichtquelle, LED-Leiste
25 =: Dosierspalt
26 =: Austrittsbereich der Entwicklerkammer
27 =: Abstreifrakel, Abstreifelement
28 =: vordere Mischeinrichtung
29 =: Gehäusewand der Entwicklerstation
30 =: Überlaufkanal, Verbindungskanal
31 =: Einspeiseöffnung für Frischtoner
32 =: Dichtlippe
33 =: hintere Mischeinrichtung
34 =: Mischbleche
35 =: Leitbleche
36 =: Gemischwirbel
37 =: Schaufelwalze
38 =: Stegrad, Speichenrad
39 =: Schaufelelemente, Leisten
40 =: Transportwendel, Transportschraube
41 =: Trägerfangwalze
42 =: Absaugöffnungen für Tonerstaub

Claims

Entwicklerstation für ein elektrofotografisches Druck- oder Kopiergerät zum Entwickeln von auf einem Fotoleiter (10) erzeugten Ladungsbildern mit
- einer Entwicklerkammer (12), die im Bereich des Fotoleiters (10) angeordnet ist, wobei die Entwicklerkammer (12) aufweist:
- mindestens eine Entwicklerwalze (15/1, 15/2) in einem einen Entwicklerspalt (18) bildenden Abstand zum Fotoleiter (12);

- einen Entwicklergemisch (11) in Drucktonerkonzentration aufnehmenden Zugangsbereich (21);

- Dosiermittel (22, 23) für das Entwicklergemisch (11), wobei das dosierte Entwicklergemisch dem Entwicklerspalt (18) über mindestens eine der Entwicklerwalzen ( 15/1, 15/2) zugeführt und bei der Dosierung abgeteilter Überschußentwickler über einen Überlaufkanal (30) aus der Entwicklerkammer (12) abgeleitet wird;

- einen Austrittsbereich (26) zur Ableitung des durch die Entwicklung abgemagerten Entwicklergemisches aus der Entwicklerkammer (12),

- einer Mischkammer (13), die mit dem Überlaufkanal (30) gekoppelt ist und einen Zugangsbereich (31) für Frischtoner aufweist, wobei die Mischkammer (13) Mittel (33) enthält, die den Überschußentwickler mit Frischtoner mischen und so ein angereichertes Entwicklergemisch erzeugen,

- einem das angereicherte Entwicklergemisch aus der Mischkammer (13) aufnehmenden Entwicklerstationssumpf (14), der mit dem Zugangsbereich (21) und dem Austrittsbereich (26) der Entwicklerkammer (12) gekoppelt ist und der Wirbel erzeugende Mittel (33, 37) enthält, über die ein das abgemagerte Entwicklergemisch mit dem angereicherten Entwicklergemisch verwirbelnder und Zwischenspeichernder Wirbel in einem nicht von den Mitteln (33, 37) eingenommenen Raum erzeugt wird, aus dem Entwicklergemisch in Drucktonerkonzentration entnommen und der Entwicklerkammer zugeführt wird.
Entwicklerstation nach Anspruch 1 mit Entwicklerwalzen, die als Magnetwalzen (15/1, 15/2) ausgebildet sind, mit einer Laufrichtung im Entwicklerspalt (18) entgegen der Bewegungsrichtung des Fotoleiters (10).
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einem die Entwicklerkammer (12) von der Mischkammer (13) trennenden Abschirmblech (19) aus ferromagnetischem Material.
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit als Dosiermittel in einem Zuführbereich des Entwicklergemisches zum Entwicklerspalt (18) angeordneten seitlichen Abstreifelementen (22) und einer Dosierwalze (23).
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit in der Mischkammer (13) angeordneten Leitelementen (34, 35) zur Querdurchmischung von Überschußentwickler und Frischtoner.
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit im Austrittsbereich (26) der Entwicklerkammer (12) angeordneten Leitelementen (28) zur Querdurchmischung des abgemagerten Entwicklergemisches, sowie einem Abstreifelement (27) für die zugeordnete Entwicklerwalze (15/1).
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit im Entwicklerstationssumpf (14) angeordneter Schaufelwalze (37) als Wirbel- und Transportmittel mit an ihrem Umfang angeordneten Schaufelelementen (39).
Entwicklerstation nach Anspruch 7 mit einer Schaufelwalze (37) mit innenliegender Transportwendel, die derart ausgebildet ist, daß das Entwicklergemisch in der Schaufelwalze (37) in Axialrichtung zur Schaufelwalzenmitte bewegt wird.
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer die Mischkammer (13) gegenüber dem Fotoleiter (10) abdichtenden Einrichtung (32).
Entwicklerstaton nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einer Absaugeinrichtung (42) für Tonerstaub.
Entwicklerstation nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem elektrisch leitfähigen Zweikomponentenentwicklergemisch (11) aus Tonerteilchen mit ferromagnetischen Trägerteilchen, das einen vorgegebenen Durchbruchfeldstärkewert aufweist.
Entwicklerstation nach Anspruch 11 mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes im Entwicklerspalt (18), dessen Feldstärke den Durchbruchfeldstärkewert des Entwicklergemisches übersteigt.
Verfahren zum Entwickeln von auf einem Fotoleiter erzeugten Ladungsbildern in einem elektrofotografischen Druck- oder Kopiergerät mit folgenden Merkmalen:
- in einem Entwicklerstationssumpf (14) wird aus einem mit Frischtoner angereicherten Entwicklergemisch und aus einem durch den Entwicklungsprozeß abgemagerten Entwicklergemisch durch Wirbel erzeugende Mittel (33, 37) ein als Entwicklergemisch-Pufferspeicher dienender Gemischwirbel (36) in einem nicht von den Mitteln (33, 37) eingenommenen Raum erzeugt,

- aus dem Gemischwirbel (36) wird kontinuierlich Entwicklergemisch entnommen,

- das entnommende Entwicklergemisch wird durch Dosierung (22, 23) in einen nach Breite und Dicke vorgegebenen Gemischteppich verwandelt,

- der Gemischteppich wird durch einen an den Fotoleiter (10) angrenzenden Entwicklerspalt (18) geführt und als abgemagertes Entwicklergemisch in den Entwicklerstationssumpf (14) eingeleitet,

- das bei der Dosierung (22, 23) separierte Überschußentwicklergemisch wird gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Tonerverbrauch mit Frischtoner angereichert und dem Entwicklerstationssumpf (14) zugeführt.