WO2006010597A1 - Anordnung und verfahren zum einfärben eines applikatorelementes eines elektrofotografischen druckers oder kopierers - Google Patents

Anordnung und verfahren zum einfärben eines applikatorelementes eines elektrofotografischen druckers oder kopierers Download PDF

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magnet
shell
roller shell
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Martin Schleusener
Uwe HÖLLIG
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Oce Printing Systems Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an arrangement and a method for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier.
  • On the outer surface of a roller adheres a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles.
  • the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be guided past an applicator element.
  • the particle mixture is preferably brought into contact with the surface of the magnetic roller by means of a dial wheel, which hurls the particle mixture against the surface of the magnetic roller.
  • Magnetic elements preferably permanent magnets, are fixedly arranged in the interior of the magnetic roller, by means of which the ferromagnetic carrier particles and the toner particles adhering to the ferromagnetic carrier particles are held on the surface of the magnetic roller.
  • At least a part of the poles of the magnetic elements is arranged close to the surface of the magnetic roller, as a result of which accumulations of the two-component mixture are present in the region of these poles form, which align brush-shaped along the field lines of the formed by the jewei ⁇ time magnetic element magnetic field.
  • These collections are also referred to as magnetic brush.
  • the stationary magnets are arranged in the interior of the magnetic roller such that at least one magnetic element is arranged so that the magnetic brush generated by the magnetic element contacts the surface of the applicator element, whereby some of the electrically charged toner particles contained in the magnetic brush on the surface of the applicator ⁇ Mentes adhere and thereby be transferred to the applicator element.
  • the dissolution of the electrically charged toner particles from the ferromagnetic carrier particles and the adhesion of the toner particles to the surface of the applicator element is usually at least promoted by a potential difference between the surface of the magnetic roller and the applicator element which exerts a force on the electric element charged toner particles in the direction of the surface of the applicator element exerts.
  • the layer thickness of the toner particle layer formed on the surface of the applicator element depends above all on the amount of toner particles contained in the particle mixture and the potential difference between the surface of the magnetic roller and the surface of the applicator element.
  • the charge image located on the photoconductor is colored with toner by direct contact of the applicator element with a charge image contained on the photoconductor or by transfer of toner particles via an air gap between applicator element and photoconductor.
  • image development methods are known, in particular, from US Pat. No. 4,383,497.
  • the layer thickness generated on the applicator element is decisive for coloring the charge image on the photoconductor.
  • the mixing ratio of the two-component mixture can not be changed arbitrarily in favor of the toner particle fraction, since in the case of a supersaturation of the two-component mixture with toner particles they are not charged sufficiently tricoelectrically and the carrier particles age more rapidly.
  • the process speeds in known pressure devices with applicator element can not be arbitrarily increased due to the described problems.
  • the document JP 58055941 A discloses an arrangement for the direct development of a charge image present on a photoconductor drum.
  • the object of the invention is to provide an arrangement and a method for coloring an applicator element of a photoelectric printer or copier, by means of which a high inking efficiency is achieved.
  • the arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier according to claim 1 has a magnetic roller having a rotatable magnetic roller shell, on the lateral surface of a two-component mixture Toner particles and ferromagnetic carrier particles adheres. Furthermore, the arrangement has an applicator element, on whose outer surface to be inked, the two-component mixture adhering to the lateral surface of the magnetic roller can be guided past.
  • the magnetic roller contains a magnetic rotor with Magnetele ⁇ elements, which is arranged in the interior of the magnetic roller shell.
  • the axis of rotation of the magnet rotor is an axis substantially parallel to the axis of rotation of the magnet roller shell.
  • the axes of rotation are preferably arranged concentrically.
  • a second aspect of the invention relates to a method for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier, in which a two-component mixture of toner particles and ferromagnetic material adhering to the outer surface of a magnet roller shell of a magnet roller is provided. a magnetic carrier particles is guided past a jacket surface of the applicator element to be inked. When passing the two-component mixture, at least a part of the toner particles contained in the two-component mixture is transferred to the outer surface of the applicator element to be inked.
  • the magnet roller contains a magnet rotor with a plurality of magnetic poles, which is arranged in the interior of the magnet roller shell. The magnet rotor is rotated about an axis of rotation substantially parallel to the axis of rotation of the magnetic roller shell.
  • the two-component mixture located on the middle surface of the magnetic roller shell is thoroughly mixed and / or circulated, the toner particles being charged triboelectrically by mixing and / or circulating. Furthermore, it is achieved by mixing that a larger proportion of the toner particles contained in the two-component mixture can be used for coloring the lateral surface of the applicator element.
  • FIG. 1 shows a developer unit of a high-performance electrophotographic printer with a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles.
  • FIG Fig. 2 to 5 shows a developer unit of a high-performance electrophotographic printer with a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a developer unit 10 is shown in which a closed
  • Toner layer 12 is produced on an applicator roller 14 to color a located on a photoconductor belt 16 charge image with toner, so that after coloring the Fotoleiter ⁇ band 16 on this a positive toner image 18 is formed and on the applicator a negative toner image 20 réelle ⁇ remains.
  • the applicator roller 14 is driven in the direction of the arrow Pl.
  • a mixing drum 22 is arranged in the lower region of the developer unit 10 and is driven in the direction of the arrow P2.
  • the mixing drum 22 is constructed similar to a paddle wheel and mixes the mixture of toner particles and ferromagnetic carrier particles located in the lower region of the developer unit 10, the so-called mixture sump.
  • the toner particles are replaced by a _Mi_s_chbewegun_g_ _im .
  • Mixed sump additionally triboelectrically charged, whereby they electrostatically chen on the much larger Suerteil ⁇ .
  • the carrier particles with the toner particles adhering thereto are shown in FIG. 1 as punctiform elements.
  • Magnetic rotor 30 includes magnetic elements, of which a magnetic element is designated 32.
  • the magnetic elements 32 are preferably permanent magnets, the poles S, N are aligned radially to the surface of the non-magnetic shell 26, ie, the north-south orientation of the permanent magnets extends radially.
  • the poles N, S of adjacent magnetic elements 32 disposed near the inner surface of the non-magnetic shell 26 are various, so that of two adjacent magnetic elements 32, a north pole and a south pole are disposed near the inner surface of the shell 26.
  • the north-south orientation of the magnetic elements 32 may also be parallel to a tangent of the magnet roller shell 26, ie tangential, with the two ends of each magnet element 32 preferably having approximately the same distance from the magnet roller shell 26.
  • the magnetic elements 32 which are arranged in the region 24 in the interior of the shell 26, generate magnetic fields which hold a portion of the carrier particles with the toner particles adhering thereto, which are thrown against the surface of the shell 26 by means of the mixing drum 22, on the surface of the shell 26.
  • Direction of the arrow P3 is promoted on the outer surface of the shell 26 adhering two-component mixture in the direction of arrow P3.
  • the layer thickness of the layer of the two-component mixture conveyed on the surface of the casing 26 is limited, thereby producing the amount of the two-component mixture of toner particles and ferromagnetic carrier particles of the magnetic brushes in the region of the applicator element 14 and for coloring the applicator element 14 sets.
  • the magnetic elements 32 is formed on the non-magnetic shell 26 ⁇ a so-called magnetic brush, since the carrier of the two-component mixture by the magnetic field of the magnetic elements in high magnetic fields 32
  • FIG. 1 a section of the magnetic roller 28 is shown in FIG. 1, wherein on the surface of the non-magnetic shell 26, a two-component mixture of electrically charged
  • FIGS. 2 to 5 the movement of two carrier particles A and B considered by way of example on the surface of the casing 26 is shown in a time sequence, wherein each of FIGS. 2 to 5 shows a state of the magnetic roller and of the magnetic roller Particle mixture at another time
  • the carrier particles shown in Figs. 1 to 5 are shown greatly enlarged, in particular in the illustrations of Figs. 2 to 5, the carrier particles as a surface are shown with a surface filling with small dots and the toner particles adhering to the carrier particles as a black ring around this filled area. Thus, the dargestell ⁇ th carrier particles are shown cut with the adhering toner particles.
  • the magnetic elements relevant for the explanation in FIGS. 2 to 5 are designated by 1 to 7.
  • FIG. 2 shows the carrier particles A, B in the middle of the magnetic brush produced by the magnetic element 2 at a first point in time, the carrier particles A, B being at a distance from one another in the radial direction.
  • the carrier part A is arranged on the jacket surface of the shell 26 and the carrier particle B is arranged on the tip of the middle bristle of the magnetic brush produced by the magnet element 2 on the outer jacket surface.
  • the ferromagnetic carrier particles are aligned in each case in a region on the lateral surface of the magnetic roller shell with high magnetic field strength at the field lines and thereby align themselves to magnetic brushes.
  • FIG. 2 several field lines of the magnetic fields generated between the poles of the magnetic elements are shown by way of example.
  • Fig. 3 is the Thomasdarstell ⁇ ng_ der_ _Magnetwalz_e..28 after.
  • Fig. 2 is shown at a second later time.
  • the magnet rotor 30 has been further rotated in the direction of arrow P4, wherein, as already mentioned, the non-magnetic shell 26 in FIGS. 3 to 6 is stationary for explaining the mixing process.
  • the Magnet ⁇ elements 1 to 5 continue to generate each a magnetic brush on the outer surface of the shell 26.
  • the carrier A and B are, however, in contrast to the illustration of FIG. 2 at the right edge of the magnetic brush 2 generated by the magnetic element.
  • the carrier particle B is located at the top of the right bristle and the carrier particle A is det continues to be at the foot of the bristle directly on the lateral surface of the shell 26th
  • FIG. 4 the illustration of the magnetic roller 28 according to FIGS. 2 and 3 is shown at a third time.
  • the magnet rotor 30 has been further rotated in the direction of the arrow P4, whereby the carrier particle B, in particular by the magnetic fields generated by the magnetic elements 3 and 4 from the tip of the magnetic brush on the magnetic element 2 of FIGS. 2 and 3 on the surface, i. on the outer circumferential surface, the sheath 26 is pulled, so that in the arrangement of FIG. 4, both carrier particles A, B are on the outer surface of the sheath 26.
  • FIG. 5 shows a further sectional illustration of the magnetic roller 28 according to FIGS. 2 to 4 at a further point in time, the magnet rotor 30 having been further rotated in the direction of the arrow P4.
  • a magnetic brush is formed in the region of the magnetic element 5 on the lateral surface of the shell 26, in which the carrier particle B, as already shown in FIG. 4, is arranged on the surface of the shell 26 or remains and the carrier particle A passes through the magnetic field generated by the magnetic element 5 by aligning the carrier particles at the magnetic field lines.
  • the carrier particle B as already shown in FIG. 4
  • the circulation of the carrier particles A, B thus thoroughly mixes the entire two-component mixture, whereby the electrically charged toner particles are further triboelectrically charged and thereby adhere electrostatically to the carrier particles present on the casing , Furthermore, the toner particles thereby reach into the region of the brush tips, so that these toner particles adhering to these carrier particles can also be used to color the applicator roller 14.
  • the magnet rotor 30 when the magnet rotor 30 is rotated in the direction of the arrow P4, the particle mixture located on the outer jacket surface of the envelope 26 is also displaced in the opposite direction of the arrow P4 on the jacket surface of the envelope 26 2 in the second time shown in FIG.
  • the mixing process is further intensified and more toner material is conducted past the applicator roll 14, whereby sufficient toner material is still produced at very high process speeds of> 1 m / s to produce the ge ⁇ closed toner layer with a constant pre-adjusted layer thickness on the surface of the applicator roller 14 is available.
  • the magnetic elements 32, 1 to 7 of the magnet rotor 30 extend substantially over the entire length of the lateral surface in the axial direction of the shell 26 and preferably each have the same distance from the shell 26 and generate approximately the same magnetic field strength on the lateral surface of the shell shell. Furthermore, the magnetic elements are uniformly distributed on the circumference of the rotor 30, wherein they preferably have the same distance from each other. Furthermore, an even number of magnetic elements 1 to 7 is preferably provided. Furthermore, it is advantageous if the polarity (N, S) next to the inner surface of the shell 26 arranged poles (N, S) is 29ie ⁇ denartig. The magnetic elements are preferably arranged such that north and south regions of strong magnetic fields alternate on the lateral surface of the shell 26.
  • two adjacently arranged magnetic elements 1, 2 may be aligned identically, so that the poles of these adjacent magnetic elements 1, 2 arranged close to the envelope 26 are like poles.
  • the cylindrical shell also has an oval cross-section or the Cross section of a polygon.
  • the cylindrical shell preferably contains a non-magnetic material, wherein in particular the surface of the shell contains aluminum, chromium, nickel, copper, electrically conductive plastic and / or a plastic with an electrically conductive layer.
  • the roughness of the shell of the surface is preferably in the range between 1 and 5000 ⁇ m.
  • the sheath 26 and the magnet rotor 30 are driven by separate drive units.
  • sleeve and magnetic rotor 30 can be driven by means of a drive unit with at least one intermediate gear stage. Whereby either the shell 26 or the magnetic rotor 30 is driven directly by the drive unit and the respective other element is driven via the intermediate gear which reverses the direction of rotation.
  • both the magnet rotor 30 and the magnet roller shell 26 are rotatable and are preferably moved relative to one another.
  • This relative movement can be achieved both by different drive speeds, which cause different rotational speeds of the magnet roller casing 26 and the magnet rotor 30, or by opposite direction of rotation of the magnet roller casing 26 and the magnet rotor 30.
  • a plurality of magnetic elements on the rotor 30 angeord.net 214._. _ in the JRotor_30_.integriert, which are distributed uniformly over the circumference of the rotor 30 and the genzeu substantially equal magnetic field strength gene and have the same dimensions.
  • the magnetic elements 32, 1 to 7 have the same distance from the rotation axis M of the magnet rotor 30.
  • At least one first magnetic pole N, S of each magnetic element 32, 1 to 7 is disposed near the inner surface of the magnet roll shell 26. Due to the magnetic field between this first magnetic pole N, S and at least one further magnetic pole S, N of a further magnetic element 32, 1 to 7 and / or with the magnetic poles N, S of further magnetic elements 32, 1 to 7, at least in one Area on the outer Man ⁇ telology the magnetic roller shell 26 near the first magnetic pole N, S generates a magnetic field with high magnetic field strength. This area of high magnetic field strength exerts a force on the ferromagnetic carrier particles present in this area, which align themselves along the field lines in this area.
  • the ferromagnetic carrier particles on the lateral surface of the magnetic roller 26 form individual bristles that together form a brush shape, whereby a brush produced in this way is also referred to as a magnetic brush.
  • toner particles adhere to the ferromagnetic carrier particles aligned on the field lines so that the toner particles adhering in the side of the magnetic brush facing the applicator element touch the lateral surface of the applicator element.
  • the field lines emerge perpendicularly from the jacket surface of the magnet roll shell 26 or perpendicularly into the jacket surface of the magnet roll shell 26.
  • Magnet element 32, 1 to 7 is aligned in the radial direction to the sheath 26.
  • the magnetic elements 32, 1 to 7, whose north-south orientation is radially aligned, have a _Ab_st_and ampleJaar- - " ter” edges in the range of 0.01 at the end formed by their towards the inside of the magnet roll shell 26 oriented end end up to 10 mm in the circumferential direction to each other.
  • both the magnet rotor 30 and the magnet roller shell 26 are driven in the same direction of rotation, the rotational speeds with which the magnet rotor 30 and the magnet roller shell 26 are driven are so different that the carrier particles and the toner particles adhering to them be mixed as a layer and as brushes on the lateral surface of the magnetic roller shell 26 during rotational movements of the magnet rotor 30 and the magnet roller shell 26, so that directly the lateral surface of the magnet roller shell 26 touching toner particles and carrier particles reach the tips of the magnet brushes.
  • the direction of rotation of the mixing drum 22 is opposite to the direction of rotation of the magnet roller shell 26.
  • the direction of rotation P1 of the applicator roller 14 is also opposite to the direction of rotation P3 of the shell 26.
  • the directions of rotation can be reversed P2 and P3 of the mixing drum 22 and the shell 26 and / or the directions of rotation P3, Pl of the shell 26 and the applicator roll 14 be the same.
  • the direction of rotation Pl agrees in Fig. 1 with the direction of the photoconductor belt 16.
  • the direction of rotation of the applicator roller 14 may also be opposite to the running direction of the photoconductor belt 16, whereby more toner material is available for coloring the charge image on the photopolymer belt 16.
  • the direction of rotation P4 of the magnet rotor 30 is opposite to the direction of rotation P3 of the shell 26 of the magnet roller 28.
  • the directions of rotation P3 and P4 of the magnet rotor 30 and the shell 26 may also be the same, the drive rotational speeds of the magnet rotor 30 and the magnet Sheath 26 are then preferably different.
  • the magnet rotor 30 and the shell 26 may also have different axes of rotation M.
  • the direction of rotation of the magnet rotor 30, the magnet roller shell 26 and the applicator element 14 as well as their rotational speeds and drive speeds are selected according to the invention such that the magnetic brushes generated on the lateral surface of the magnet roller shell 26 have such a frequency or frequency past the surface of the applicator element 14 to be inked, so that a uniform toner particle layer having a constant thickness or height is produced on the middle surface of the applicator element 14.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelementes (14) eines elektrofoto­grafischen Druckers oder Kopierers. Die Anordnung umfasst eine Magnetwalze (28), die eine drehbare Magnetwalzenhülle (26) hat, auf deren äußeren Mantelfläche ein Zweikomponenten­gemisch aus Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. An der einzufärbenden Mantelfläche des Applika­torelements (14) ist das auf der äußeren Mantelfläche der Magnetwalzenhülle (26) haftende Zweikomponentengemisch vor­beiführbar. Die Magnetwalze (28) hat einen Magnetrotor (30) mit Magnetelementen (32, 1 bis 7), der im Inneren der Magnet­walzenhülle (26) angeordnet ist. Die Magnetpole (N, S) der Magnetelemente (32, 1 bis 7) erstrecken sich entlang der Längsachse der Magnetwalzenhülle (26). Die Drehachse (M) des Magnetrotors (30) ist eine zur Drehachse (M) der Magnetwal­zenhülle (26) im Wesentlichen parallele Achse.

Description

Anordnung und Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelemen- tes eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelementes eines elektrofotografi- schen Druckers oder Kopierers. Auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftet ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen. Das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentenge- misch ist an einem Applikatorelement vorbeiführbar.
Bei bekannten Hochleistungsdruckern und Hochleistungskopie¬ rern ist es üblich, eine gleichmäßige Tonerteilchenschicht auf einem Applikatorelement, insbesondere auf einer Applika- torwalze, zu erzeugen und mit Hilfe dieser Schicht ein auf einem Fotoleiter vorhandenes Ladungsbild mit Toner einzufär- ben. Ferner ist bekannt, die Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche des Applikatorelementes mit Hilfe eines auf der Oberfläche einer Magnetwalze haftenden Teilchengemisches aus ferromagnetischen Trägerteilchen und elektrisch geladenen Tonerteilchen einzufärben. Dieses Teilchengemisch wird vor¬ zugsweise in einer sogenannten Mischkammer gemischt, wobei durch den Mischvorgang die Tonerteilchen triboelektrisch aufgeladen werden.
Das Teilchengemisch wird vorzugsweise mit Hilfe eines Schau¬ felrades mit der Oberfläche der Magnetwalze in Verbindung gebracht, das das Teilchengemisch gegen die Oberfläche der Magnetwalze schleudert. Im Inneren der Magnetwalze sind Mag¬ netelemente, vorzugsweise Permanentmagnete, ortsfest angeord¬ net, durch die die ferromagnetischen Trägerteilchen und die an den ferromagnetischen Trägerteilchen haftenden Tonerteil¬ chen auf der Oberfläche der Magnetwalze gehalten werden. Zumindest ein Teil der Pole der Magnetelemente ist nahe der Oberfläche der Magnetwalze angeordnet, wodurch sich im Be¬ reich dieser Pole Ansammlungen des Zweikomponentengemisches bilden, die sich entlang der Feldlinien der durch das jewei¬ lige Magnetelement ausgebildeten Magnetfeld bürstenförmig ausrichten. Diese Ansammlungen werden auch als Magnetbürste bezeichnet.
Vorzugsweise sind die ortsfesten Magnete im Inneren der Mag¬ netwalze derart angeordnet, dass zumindest ein Magnetelement so angeordnet ist, dass die durch das Magnetelement erzeugte Magnetbürste die Oberfläche des Applikatorelementes berührt, wodurch einige der in der Magnetbürste enthaltenen elektrisch geladenen Tonerteilchen auf der Oberfläche des Applikatorele¬ mentes haften bleiben und dadurch auf das Applikatorelement übertragen werden. Das Lösen der elektrisch geladenen Toner¬ teilchen von den ferromagnetischen Trägerteilchen und das Anhaften der Tonerteilchen an der Oberfläche des Applikatore¬ lementes wird üblicherweise durch eine Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Magnetwalze und des Applikatore¬ lementes zumindest begünstigt, die eine Kraft auf die elekt¬ risch geladenen Tonerteilchen in Richtung der Oberfläche des Applikatorelementes ausübt.
Die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelemen¬ tes erzeugten Tonerteilchenschicht ist vor allem von der im Teilchengemisch enthaltenen Menge Tonerteilchen und der Po- tentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Magnetwalze und der Oberfläche des Applikatorelementes abhängig. Mit Hilfe der auf dem Applikatorelement erzeugten Tonerteilchenschicht wird durch direkten Kontakt des Applikatorelements mit einem auf dem Fotoleiter enthaltenen Ladungsbild oder durch das Übertragen von Tonerteilchen über einen Luftspalt zwischen Applikatorelement und Fotoleiter hinweg das auf dem Fotolei¬ ter befindliche Ladungsbild mit Toner eingefärbt und dadurch entwickelt. Solche Bildentwicklungsverfahren sind insbesonde¬ re aus dem US-Patent 4,383,497 bekannt. Die auf dem Applika- torelement erzeugte Schichtdicke ist ausschlaggebend für die Einfärbung des Ladungsbildes auf dem Fotoleiter. Bei hohen Prozessgeschwindigkeiten, insbesondere bei Hoch¬ leistungsdruckern mit Druckleistungen von größer 150 Blatt DIN A4 pro Minute, ist eine stabile und gleichmäßige Tonerla¬ dung und eine gleichmäßige Schichtdicke der auf dem Applika- torelement erzeugten Tonerteilchenschicht nicht in jedem Betriebszustand sicher gewährleistet. Auch bei sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten steht beim Stand der Technik nur das Tonermaterial zum Einfärben des Applikatorelementes zur Ver¬ fügung, das in dem das Applikatorelement berührenden Teil der Magnetbürste vorhanden ist. Jedoch sind die Höhe der Magnet¬ bürste auf der Mantelfläche der Magnetwalze und die Breite der Magnetbürste in Richtung des Umfangs, die das Volumen der Magnetbürste bestimmen, sowie die Form der Magnetbürste insbesondere durch die räumlichen Abmessungen der Entwickler- Station beschränkt, in der das Applikatorelement und die Magnetwalze angeordnet sind.
Ferner kann das Mischungsverhältnis des Zweikomponentengemi¬ sches nicht beliebig zugunsten des Tonerteilchenanteils ver- ändert werden, da bei einer Übersättigung des Zweikomponen¬ tengemisches mit Tonerteilchen diese nicht ausreichend tri- boelektrisch aufgeladen werden und die Trägerteilchen schnel¬ ler altern. Die Prozessgeschwindigkeiten bei bekannten Druck¬ einrichtungen mit Applikatorelement können aufgrund der be- schriebenen Probleme nicht beliebig erhöht werden.
Durch das Vorsehen mehrerer Magnetwalzen zum Einfärben eines Applikatorelementes könnte zwar die Menge der zum Einfärben der Applikatorwalzen bereitgestellten Tonerteilchen erhöht werden, jedoch führt dies neben erhöhten Kosten zu einem erhöhten Platzbedarf der Entwicklereinheit. Weiterhin sind Anordnungen zum Einfärben und Reinigen des Applikatorelemen¬ tes bekannt, bei denen zwei Magnetwalzen mit der Oberfläche des Applikatorelementes in Kontakt stehen. Eine solche Vor- richtung ist z.B. aus dem Dokument WO 03/036393 bekannt. Der Inhalt dieses Dokuments wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung aufgenommen. Aus dem Dokument US 6,463,244 B2 ist eine Anordnung zum Ein¬ färben eines Applikatorelements bekannt, bei der zum Trans¬ port eines Zweikomponentengemischs und zum Einfärben des Applikatorelements eine Magnetwalze genutzt wird. Die Magnet¬ walze hat einen Stator mit Magneten sowie eine um diesen Stator rotierende Magnetwalzenhülle. Alternativ kann die Hülle als Stator ausgebildet sein, wobei die Magnetelemente dann auf einem Rotor angeordnet sind.
Aus dem Dokument US 4,067,295 ist eine Anordnung zum Trans¬ port von magnetischem elektrisch ungeladenem Toner bekannt, bei der die magnetischen Eigenschaften des Toners zum Trans¬ port genutzt werden.
Aus dem Dokument JP 58055941 A ist eine Anordnung zur Direkt¬ entwicklung eines auf einer Fotoleitertrommel vorhandenen Ladungsbildes bekannt.
Aus dem Dokument US 5,926,676 ist eine Anordnung zum Einstel¬ len der Höhe einer Magnetbürste mit Hilfe von einander gege¬ nüberliegenden Magnetelementen bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung und ein Verfahr- ne zum Einfärben eines Applikatorelements eines_ e_lektrofoto.- grafischen Druckers oder Kopierers anzugeben, durch die eine hohe Effizienz bei der Einfärbung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelementes eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers nach Anspruch 1 hat eine Magnetwalze, die eine drehbare Magnetwalzenhülle hat, auf deren Mantelfläche ein Zweikomponentengemisch aus Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner hat die Anordnung ein Applikatorelement, an dessen einzufärbender Mantelfläche das auf der Mantelfläche der Magnetwalze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Die Magnetwalze enthält einen Magnetrotor mit Magnetele¬ menten, der im Inneren der Magnetwalzenhülle angeordnet ist. Die Drehachse des Magnetrotors ist eine zur Drehsachse der Magnetwalzenhülle im Wesentlichen parallele Achse. Die Dreh¬ achsen sind vorzugsweise konzentrisch angeordnet.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass insbesondere durch die Rotation des Magnetrotors ein Mischvorgang des Zweikompo¬ nentengemisches auf der Oberfläche der Magnetwalzenhülle erfolgt, bei dem vorzugsweise auch eine Umwälzung des Zwei- komponentengemischs erfolgt. Durch das Mischen und/oder Um¬ wälzen werden die Tonerteilchen triboelektrisch aufgeladen. Ferner wird durch das Durchmischen erreicht, dass zum Einfär¬ ben des Applikatorelementes mehr im Bereich der Magnetbürste befindlichen Tonerteilchen zum Einfärben des Applikatorele- mentes genutzt werden können, da diese durch das Durchmischen auch in einen Bereich zumindest nahe der Oberfläche des Ap¬ plikatorelementes gebracht werden. Somit werden zum Einfärben des Applikatorelementes nicht nur Tonerteilchen genutzt, die sich in einem äußeren Bereich der Magnetbürste befinden, sondern auch Tonerteilchen, die ursprünglich,_weiter unten in. der Magnetbürste vorhanden sind. Somit kann mehr Tonermateri¬ al von der Magnetwalze auf das Applikatorelement übertragen werden, ohne dass eine größere Menge des Zweikomponentenge- mischs mehr Tonermaterial enthalten muss und ohne dass eine größere Menge des Zweikomponentengemischs an der Oberfläche des Applikatorelementes vorbeigefördert werden muss.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelementes eines elektrofotografi- sehen Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Mantelfläche einer Magnetwalzenhülle einer Magnetwalze haf¬ tendes Zweikomponentengemisch aus Tonerteilchen und ferromag- netischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Mantelfläche des Applikatorelementes vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemisches wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Mantelfläche des Applikatorelementes übertra¬ gen. Die Magnetwalze enthält einen Magnetrotor mit mehreren Magnetpolen, der im Inneren der Magnetwalzenhülle angeordnet wird. Der Magnetrotor wird um eine zur Drehachse der Magnet¬ walzenhülle im Wesentlichen parallelen Drehachse gedreht.
Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass das auf der Man¬ telfläche der Magnetwalzenhülle befindliche Zweikomponenten¬ gemisch durchmischt und/oder umgewälzt wird, wobei durch das Mischen und/oder Umwälzen die Tonerteilchen triboelektrisch aufgeladen werden. Ferner wird durch das Durchmischen er¬ reicht, dass ein größerer Anteil der im Zweikomponentenge¬ misch enthaltenen Tonerteilchen zum Einfärben der Mantelflä¬ che des Applikatorelements genutzt werden kann.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzug¬ ten Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die an Hand spezifi¬ scher Terminologie beschrieben sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung dadurch nicht eingeschränkt werden soll, da derartige Veränderungen und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und den Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches der¬ zeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fach- manns angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbei¬ spiele der Erfindung, nämlich:
Fig.l eine Entwicklereinheit eines elektrofotografischen Hochleistungsdruckers mit einem Zweikomponentenge- misch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen/ und Fig. 2 bis 5
Schnittdarstellungen der erfindungsgemäßen Magnet¬ walze nach Fig. 1 in einer zeitlichen Abfolge von vier aufeinanderfolgenden Positionen eines Magnet- rotors einer Magnetwalze zum Darstellen des Misch¬ prozesses des auf der Oberfläche der Magnetwalze befindlichen Zweikomponentengemisches .
In Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Entwicklereinheit 10 dargestellt, bei der eine geschlossene
Tonerschicht 12 auf einer Applikatorwalze 14 erzeugt wird, um ein auf einem Fotoleiterband 16 befindliches Ladungsbild mit Toner einzufärben, so dass nach dem Einfärben des Fotoleiter¬ bandes 16 auf diesem ein positives Tonerbild 18 entsteht und auf dem Applikatorelement ein negatives Tonerbild 20 zurück¬ bleibt. Die Applikatorwalze 14 wird in Richtung des Pfeils Pl angetrieben.
Eine Mischtrommel 22 ist im unteren Bereich der Entwickler- einheit 10 angeordnet und wird in Richtung des Pfeils P2 angetrieben. Die Mischtrommel 22 ist ähnlich einem Schaufel¬ rad aufgebaut und mischt das in dem unteren Bereich der Ent¬ wicklereinheit 10, dem sogenannten Gemischsumpf, befindliche Gemisch aus Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteil- chen. Die Tonerteilchen werden durch eine _Mi_s_chbewegun_g_ _im. Gemischsumpf zusätzlich triboelektrisch aufgeladen, wodurch sie elektrostatisch an den wesentlich größeren Trägerteil¬ chen. Die Trägerteilchen mit den daran haftenden Tonerteil¬ chen sind in Fig. 1 als punktförmige Elemente dargestellt. Durch die Drehbewegung der Mischtrommel 22 wird ein Teil des Zweikomponentengemisches im Bereich 24 gegen die Oberfläche einer nicht-magnetischen Hülle 26 einer Magnetwalze 28 ge¬ schleudert. Die Magnetwalzenhülle 26 wird mit Hilfe einer nicht dargestellten Antriebseinheit in Richtung des Pfeils P3 um die Drehachse M angetrieben.. Ferner ist im Inneren der nicht-magnetischen Hülle 26 ein Magnetrotor 30 angeordnet, der in Richtung des Pfeils P4 angetrieben wird und dadurch um die Mittelachse M gedreht wird. Der Magnetrotor 30 enthält Magnetelemente, von denen ein Magnetelement mit 32 bezeichnet ist. Die Magnetelemente 32 sind vorzugsweise Permanentmagnete, deren Pole S,N radial zur Oberfläche der nicht-magnetischen Hülle 26 ausgerichtet sind, d.h. die Nord-Süd-Ausrichtung der Permanentmagnete verläuft radial . Die nahe der Innenfläche der nicht- magnetischen Hülle 26 angeordneten Pole N, S benachbarter Magnetelemente 32 sind verschiedenartig, so dass von zwei benachbarten Magnetelementen 32 ein Nordpol und ein Südpol nahe der Innenfläche der Hülle 26 angeordnet sind. Bei alter¬ nativen Ausführungsformen kann die Nord-Süd-Ausrichtung der Magnetelemente 32 auch parallel zu einer Tangente der Magnet¬ walzenhülle 26, d.h. tangential, sein, wobei die beiden Enden jedes Magnetelements 32 vorzugsweise etwa den gleichen Ab¬ stand zur Magnetwalzenhülle 26 haben.
Die Magnetelemente 32, die im Bereich 24 im Inneren der Hülle 26 angeordnet sind, erzeugen Magnetfelder, die einen Teil der mit Hilfe der Mischtrommel 22 gegen die Oberfläche der Hülle 26 geschleuderten Trägerteilchen mit den daran haftenden Tonerteilchen auf der Oberfläche der Hülle 26 halten. Durch die Drehbewegung_de_r nicht-magnetischen. Hülle.26-in. Richtung des Pfeils P3 wird das auf der Mantelfläche der Hülle 26 haftende Zweikomponentengemisch in Richtung des Pfeils P3 gefördert. Mit Hilfe einer Rakel 34, die in einem Abstand zur Mantelfläche der Hülle 26 angeordnet ist, wird die Schichtdi- cke der auf der Oberfläche der Hülle 26 geförderten Schicht des Zweikomponentengemisches begrenzt und dadurch die Menge des Zweikomponentengemischs aus Tonerteilchen und ferromagne- tischen Trägerteilchen zum Erzeugen der Magnetbürsten im Bereich des Applikatorelements 14 und zum Einfärben des Ap- plikatorelements 14 einstellt. An jedem der Magnetelemente 32 bildet sich auf der nicht¬ magnetischen Hülle 26 eine sogenannte Magnetbürste aus, da die Trägerteilchen des Zweikomponentengemisches durch das Magnetfeld der Magnetelemente 32 in Bereichen hoher magneti-
5 scher Feldstärke entlang der Feldlinien des durch die Magnet¬ elemente 32 erzeugten Magnetfeldes ausgerichtet werden und den Bereichen großer Magnetfeldstärke nahe der Pole, N, S, gehalten werden. Mit Hilfe einer solchen Magnetbürste wird der Luftspalt zwischen der Mantelfläche der Hülle 26 und der
LO Mantelfläche der Applikatorwalze 14 überbrückt, so dass To¬ nerteilchen mit der Mantelfläche der Applikatorwalze 14 in Berührung kommen. Die Drehbewegung des Magnetrotors 30 in Richtung des Pfeils P4 führt selbst bei einem Stillstand der Hülle 26 zu einer Förderbewegung des Teilchengemisches in
L5 Richtung des Pfeils P3 auf der Oberfläche der Hülle 26, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 noch näher erläutert wird. Beim Drehen des Magnetrotors 30 in Richtung des Pfeils P4 und der nicht-magnetischen Hülle 26 in Richtung - des Pfeils P3 wird ferner das auf der Oberfläche der Hülle 26
10 befindliche Zweikomponentengemisch durchmischt und umgewälzt.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt der Magnetwalze 28 nach Fig. 1 dargestellt, wobei auf der Oberfläche der nicht-magnetischen Hülle 26 ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen
>5 Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen__γor_handen ist. Elemente gleicher Funktion und/oder Konstitution tragen die selben Bezugszeichen. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert, haften die relativ kleinen Tonerteilchen an den relativ großen Trägerteilchen. Zur Verdeutlichung des
]0 Mischprozesses ist nachfolgend in den Fig. 2 bis 5 die Bewe¬ gung von zwei exemplarisch betrachteten Trägerteilchen A und B auf der Oberfläche der Hülle 26 in einem zeitlichen Ablauf dargestellt, wobei jede der Fig. 2 bis 5 einen Zustand der Magnetwalze und des Teilchengemisches zu einem anderen Zeit-
55 punkt zeigt. Die in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Trägerteilchen sind stark vergrößert dargestellt, wobei insbesondere in den Darstellungen der Fig. 2 bis 5 die Trägerteilchen als Fläche mit einer Flächenfüllung mit kleinen Punkten dargestellt sind und die am Trägerteilchen haftenden Tonerteilchen als schwar¬ zer Ring um diese gefüllte Fläche. Somit sind die dargestell¬ ten Trägerteilchen mit den anhaftenden Tonerteilchen auch geschnitten dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung des Bewegungsablaufs des Magnetrotors 30 sind die für die Erläuterung relevanten Magnetelemente in den Fig. 2 bis 5 mit 1 bis 7 bezeichnet.
In Fig. 2 sind die Trägerteilchen A, B in der Mitte der durch das Magnetelement 2 erzeugten Magnetbürste zu einem ersten Zeitpunkt dargestellt, wobei die Trägerteilchen A, B in radi¬ aler Richtung einen Abstand zueinander haben. Das Trägerteil¬ chen A ist an der Mantelfläche der Hülle 26 und das Träger- teilchen B an der Spitze der mittleren Borste der durch das Magnetelement 2 auf der äußeren Mantelfläche erzeugten Mag¬ netbürste angeordnet. Die ferromagnetischen Trägerteilchen richten sich jeweils in einem Bereich auf der Mantelfläche der Magnetwalzenhülle mit hoher magnetischer Feldstärke an den Feldlinien aus und richten sich dadurch zu Magnetbürsten auf. In Fig. 2 sind exemplarisch mehrere Feldlinien der zwi¬ schen den Polen der Magnetelemente erzeugten Magnetfelder dargestellt.
In Fig. 3 ist die Schnittdarstellμng_ der_ _Magnetwalz_e..28 nach. Fig. 2 zu einem zweiten späteren Zeitpunkt dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 2 ist der Magnetrotor 30 in Richtung des Pfeils P4 ein Stück weiter gedreht worden, wobei, wie bereits erwähnt, die nicht-magnetische Hülle 26 in den Fig. 3 bis 6 zur Erläuterung des Mischprozesses ortsfest ist. Die Magnet¬ elemente 1 bis 5 erzeugen weiterhin jeweils eine Magnetbürste auf der äußeren Mantelfläche der Hülle 26. Die Trägerteilchen A und B befinden sich jedoch im Unterschied zur Darstellung nach Fig. 2 am rechten Rand der durch das Magnetelement 2 erzeugten Magnetbürste. Das Trägerteilchen B befindet sich an der Spitze der rechten Borste und das Trägerteilchen A befin- det sich weiterhin am Fuß der Borste unmittelbar auf der Mantelfläche der Hülle 26.
In Fig. 4 ist die Darstellung der Magnetwalze 28 nach den Fig. 2 und 3 zu einem dritten Zeitpunkt dargestellt. Der Magnetrotor 30 ist weiter in Richtung des Pfeils P4 gedreht worden, wodurch das Trägerteilchen B insbesondere durch die durch die Magnetelemente 3 und 4 erzeugten Magnetfelder von der Spitze der Magnetbürste am Magnetelement 2 nach den Fig. 2 und 3 auf die Oberfläche, d.h. auf die äußere Mantelfläche, der Hülle 26 gezogen ist, so dass sich bei der Anordnung nach Fig. 4 beide Trägerteilchen A, B auf der Mantelfläche der Hülle 26 befinden.
In Fig. 5 ist eine weitere Schnittdarstellung der Magnetwalze 28 nach den Fig. 2 bis 4 zu einem weiteren Zeitpunkt darge¬ stellt, wobei der Magnetrotor 30 weiter in Richtung des Pfeils P4 gedreht worden ist. Durch das Weiterdrehen des Magnetrotors 30 in Richtung des Pfeils P4 wird im Bereich des Magnetelements 5 auf der Mantelfläche der Hülle 26 eine Mag¬ netbürste ausgebildet, bei der das Trägerteilchen B, wie bereits in Fig. 4 gezeigt, auf der Oberfläche der Hülle 26 angeordnet bzw. verblieben ist und das Trägerteilchen A durch das vom Magnetelement 5 erzeugte Magnetfeld durch das Aus- richten der Trägerteilchen an den_ Magnetfeldlinien .nach .oben¬ an die Spitze der mittleren Borste der Magnetbürste gelangt.
Wie in den Fig. 2 bis 5 exemplarisch gezeigt, wird somit durch das Umwälzen der Trägerteilchen A, B das gesamte Zwei- komponentengemisch durchmischt, wodurch die elektrisch gela¬ denen Tonerteilchen weiter triboelektrisch aufgeladen werden und dadurch elektrostatisch an den auf der Hülle befindlichen Trägerteilchen haften. Weiterhin gelangen die Tonerteilchen dadurch in Bereich der Bürstenspitzen, so dass auch diese an diesen Trägerteilchen haftenden Tonerteilchen mit zum Einfär¬ ben der Applikatorwalze 14 genutzt werden können. Wie jedoch anhand der Fig. 2 bis 5 erkennbar ist, wird das auf der äußeren Mantelfläche der Hülle 26 befindliche Teil¬ chengemisch bei einer Drehung des Magnetrotors 30 in Richtung des Pfeils P4 auch in entgegengesetzte Richtung des Pfeils P4 auf der Mantelfläche der Hülle 26 vom ersten in Fig. 2 darge¬ stellten Zeitpunkt bis zum vierten in Fig. 5 dargestellten Zeitpunkt um etwa 25° weiter in Umfangsrichtung gefördert. Wird die Hülle 26 zusätzlich entgegen der Richtung des Pfeils P4 gedreht, so wird der Mischprozess weiter verstärkt und es wird mehr Tonermaterial an der Applikatorwalze 14 vorbeige¬ führt, wodurch auch bei sehr hohen Prozessgeschwindigkeiten von > 1 m/s ausreichend Tonermaterial zum Erzeugen der ge¬ schlossenen Tonerschicht mit einer konstanten voreingestell¬ ten Schichtdicke auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 zur Verfügung steht.
Die Magnetelemente 32, 1 bis 7 des Magnetrotors 30 erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Mantelfläche in axialer Richtung der Hülle 26 und haben vorzugsweise je- weils den gleichen Abstand zur Hülle 26 und erzeugen in etwa die gleiche magnetische Feldstärke auf der Mantelfläche der Hülle. Ferner sind die Magnetelemente gleichmäßig am Umfang des Rotors 30 verteilt, wobei sie vorzugsweise den gleichen Abstand zueinander haben. Ferner ist vorzugsweise eine gerade Anzahl Magnetelemente 1 bis 7 vorgesehen. Weiterhin ist _es vorteilhaft, wenn die Polarität (N, S) nebeneinander nahe der Innenfläche der Hülle 26 angeordneter Pole (N, S) verschie¬ denartig ist. Die Magnetelemente sind vorzugsweise so ange¬ ordnet, dass sich Nord- und Südbereiche starker Magnetfelder auf der Mantelfläche der Hülle 26 abwechseln.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung können auch zwei nebeneinander angeordnete Magnetelemente 1, 2 gleichartig ausgerichtet sein, so dass die nahe der Hülle 26 angeordneten Pole dieser benachbarten Magnetelemente 1, 2 gleichartige Pole sind. Ferner kann bei anderen Ausführungsformen die zylindrische Hülle auch einen ovalen Querschnitt oder den Querschnitt eines Vielecks haben. Die zylindrische Hülle enthält vorzugsweise einen nicht magnetischen Werkstoff, wobei insbesondere die Oberfläche der Hülle Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer, elektrisch leitfähigen Kunststoff und/oder einen Kunststoff mit einer elektrisch leitfähigen Schicht enthält. Die Rauhigkeit der Hülle der Oberfläche liegt vor¬ zugsweise im Bereich zwischen 1 und 5000 μm. Die Hülle 26 und der Magnetrotor 30 werden mit separaten Antriebseinheiten angetrieben. Alternativ können Hülle und Magnetrotor 30 mit Hilfe einer Antriebseinheit mit mindestens einer zwischenge¬ schalteten Getriebestufe angetrieben werden. Wobei entweder die Hülle 26 oder der Magnetrotor 30 direkt von der Antriebs¬ einheit und das jeweils andere Element über die zwischenge¬ schaltete die Drehrichtung umkehrende Getriebestufe angetrie- ben wird.
Für die Erfindung ist wesentlich, dass sowohl der Magnetrotor 30 als auch die Magnetwalzenhülle 26 drehbar sind und vor¬ zugsweise relativ zueinander bewegt werden. Diese relative Bewegung kann sowohl durch unterschiedliche Antriebsgeschwin¬ digkeiten, die unterschiedliche Drehzahlen der Magnetwalzen¬ hülle 26 und des Magnetrotors 30 bewirken, oder durch entge¬ gengesetzte Drehrichtung der Magnetwalzenhülle 26 und des Magnetrotors 30 erreicht werden. Ferner sind mehrere Magnet- elemente am Rotor 30 angeord.net bzw_. _ im JRotor_30_.integriert, die gleichmäßig über den Umfang des Rotors 30 verteilt sind und die im wesentlichen eine gleiche Magnetfeldstärke erzeu¬ gen sowie gleiche Abmessungen haben. Ferner haben die Magnet¬ elemente 32, 1 bis 7 den gleichen Abstand von der Drehachse M des Magnetrotors 30. Zumindest ein erster Magnetpol N, S jedes Magnetelements 32, 1 bis 7 ist nahe der Innenfläche der Magnetwalzenhülle 26 angeordnet. Durch das Magnetfeld zwi¬ schen diesem ersten Magnetpol N, S und zumindest einem weite¬ ren Magnetpol S, N eines weiteren Magnetelements 32, 1 bis 7 und/oder mit den Magnetpolen N, S weiterer Magnetelemente 32, 1 bis 7 wird zumindest in einem Bereich auf der äußeren Man¬ telfläche der Magnetwalzenhülle 26 nahe dem ersten Magnetpol N, S ein Magnetfeld mit hoher magnetischer Feldstärke er¬ zeugt. Dieser Bereich mit hoher magnetischer Feldstärke übt eine Kraft auf die in diesem Bereich vorhandenen ferromagne- tischen Trägerteilchen aus, die sich entlang der Feldlinien in diesem Bereich ausrichten. Dadurch stellen sich die ferro- magnetischen Trägerteilchen auf der Mantelfläche der Magnet¬ walze 26 zu einzelnen Borsten auf, die zusammen eine Bürsten¬ form bilden, wodurch eine derart erzeugte Bürste auch als Magnetbürste bezeichnet wird. An den an den Feldlinien ausge- richteten ferromagnetischen Trägerteilchen haften, wie be¬ reits erläutert, Tonerteilchen, so dass die in der dem Appli- katorelement 14 zugewandten Seite der Magnetbürste haftenden Tonerteilchen die Mantelfläche des Applikatorelements 14 berühren. Zumindest in einem Teil des Bereichs mit hoher magnetischer Feldstärke treten die Feldlinien senkrecht aus der Mantelfläche der Magnetwalzenhülle 26 aus bzw. senkrecht in die Mantelfläche der Magnetwalzenhülle 26 ein. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, die Nord-Süd-Ausrichtung der Magnetelemente 32, 1 bis 7 am Magnetrotor 30 jeweils radial verlaufen zu lassen, wodurch jeweils ein Magnetpol jedes
Magnetelements 32, 1 bis 7 in radialer Richtung hin zur Hülle 26 ausgerichtet ist. Die Magnetelemente 32, 1 bis 7, deren Nord-Süd-Ausrichtung radial ausgerichtet ist, haben an der durch ihre zur Innenseite der Magnetwalzenhülle 26 hin ge- richteten Ende gebildeten Kreisbahn einen _Ab_st_and benachJaar- - "ter "Kanten im Bereich von 0,01 bis 10 mm in ümfangsrichtung zueinander.
Werden sowohl der Magnetrotor 30 als auch die Magnetwalzen- hülle 26 in gleicher Drehrichtung angetrieben, sind die Dreh¬ zahlen, mit denen der Magnetrotor 30 und die Magnetwalzenhül¬ le 26 angetrieben werden derart unterschiedlich, dass die Trägeteilchen und die daran haftenden Tonerteilchen, die sich als Schicht und als Bürsten auf der Mantelfläche der Magnet- walzenhülle 26 bei Drehbewegungen des Magnetrotors 30 und der Magnetwalzenhülle 26 durchmischt werden, so dass auch direkt die Mantelfläche der Magnetwalzenhülle 26 berührende Toner- teilchen und Trägerteilchen bis an die Spitzen der Magnet¬ bürsten gelangen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Entwicklereinheit 10 ist die Drehrichtung der Mischtrommel 22 entgegengesetzt der Dreh¬ richtung der Magnetwalzenhülle 26. Die Drehrichtung Pl der Applikatorwalze 14 ist ebenfalls entgegengesetzt der Dreh¬ richtung P3 der Hülle 26. Bei anderen Ausführungsformen kön¬ nen die Drehrichtungen P2 und P3 der Mischtrommel 22 und der Hülle 26 und/oder die Drehrichtungen P3, Pl der Hülle 26 und der Applikatorwalze 14 gleich sein. Die Drehrichtung Pl stimmt in Fig. 1 mit der Laufrichtung des Fotoleiterbandes 16 überein. Bei alternativen Ausführungsformen kann die Dreh¬ richtung der Applikatorwalze 14 auch entgegengesetzt der Laufrichtung des Fotoleiterbandes 16 sein, wodurch mehr To¬ nermaterial zum Einfärben des Ladungsbildes auf dem Fotolei¬ terband 16 zur Verfügung steht. Die Drehrichtung P4 des Magnetrotors 30 ist entgegengesetzt der Drehrichtung P3 der Hülle 26 der Magnetwalze 28. Bei alternativen Ausführungsfor- men können die Drehrichtungen P3 und P4 des Magnetrotors 30 und der Hülle 26 auch gleich sein, wobei die Antriebsdrehzah¬ len des Magnetrotors 30 und der Hülle 26 dann vorzugsweise verschieden sind. Alternativ können der Magnetrotor 30 und die Hülle 26 auch verschiedene Drehachsen M haben. Die Dreh- richtung des Magnetrotors 30, der Magnetwalzenhülle 26 und des Appϊikatorelements 14 sowie deren .Drehzahlen und An¬ triebsgeschwindigkeiten werden erfindungsgemäß so gewählt, dass die auf der Mantelfläche der Magnetwalzenhülle 26 er¬ zeugten Magnetbürsten mit einer solchen Häufigkeit bzw. Fre- guenz an der einzufärbenden Mantelfläche des Applikatorele- ments 14 vorbeigeführt werden, dass eine gleichmäßige Toner¬ teilchenschicht mit konstanter Dicke bzw. Höhe auf der Man¬ telfläche des Applikatorelements 14 erzeugt wird.
Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Be¬ schreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben worden sind, sollte sie lediglich als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend ange¬ sehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevor¬ zugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
Bezugszeichenliste
10 Entwicklereinheit
12 Geschlossene Tonerschicht 14 Applikatorwalze
16 Fotoleiterband
18 Positives Bild
20 Negatives bild
22 Mischtrommel 24 Bereich
26 Nicht-magnetische Hülle
28 Magnetwalze
30 Magnetrotor
32 Magnetelement 34 Rakel
1 bis 7 Magnetelemente
Pl bis P4 Richtungspfeile
M Mittelachse
A, B Trägerteilchen

Claims

Ansprüche
1. Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelementes eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers,
mit einer Magnetwalze (28), die eine drehbare Magnetwal¬ zenhülle (26) aufweist, auf deren Mantelfläche ein Zwei¬ komponentengemisch aus Tonerteilchen und ferromagneti- schen Trägerteilchen haftet, und
mit einem Applikatorelement ( 14 ) , an des sen einzuf ärben¬ der Mantelfläche das auf der Mantelf läche der Magnetwal¬ ze ( 28 ) haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist ,
wobei die Magnetwalze (28) einen Magnetrotor (30) mit Magnetelementen (32, 1 bis 7) aufweist, der im Inneren der Magnetwalzenhülle (26) angeordnet ist, und
wobei die Drehachse (M) des Magnetrotors (30) eine zur
Drehachse (M) der Magnetwalzenhülle (26) im Wesentlichen parallele Achse ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Magnetpol (N, S) jedes Magnetele¬ ments (32, 1 bis 7) nahe der Innenfläche der Magnetwal¬ zenhülle (26) angeordnet ist, wobei durch das Magnetfeld zwischen diesem ersten Magnetpol (N, S) und zumindest einem weiteren Magnetpol (S, N) zumindest -in einem Be- reich auf der äußeren Mantelfläche der Magnetwalzenhülle (26) nahe dem ersten Magnetpol (N, S) ein Magnetfeld mit hoher magnetischer Feldstärke zum Erzeugen einer Magnet¬ bürste aus auf der Mantelfläche vorhandenem Zweikompo¬ nentengemisch erzeugbar ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Feldlinien in einem Bereich mit hoher magnetischer Feldstärke auf der Mantelfläche senk¬ recht aus der Mantelfläche der Magnetwalzenhülle (26) austritt und/oder senkrecht ein die Mantelfläche ein¬ tritt.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass jedes Magnetelement (32, 1 bis 7) sich im wesentlichen über die gesamte axiale Län¬ ge der Magnetwalzenhülle (26) erstrecken, wobei die Mag¬ netpole (N, S) der Magnetelemente (32, 1 bis 7) über die gesamte Länge im Wesentlichen jeweils den gleichen Ab¬ stand zur Mantelfläche der Hülle (26) aufweisen.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Nord-Süd-Ausrichtung der Magnetelemente (32, 1 bis 7) am Magnetrotor (30) jeweils radial verläuft.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nord-Süd-Ausrichtung der Mag¬ netelemente (32, 1 bis 7) tangential zur Magnetwalzen¬ hülle (26) angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass jedes Magnetelement (32, 1 bis 7) eine im We¬ sentlichen gleich hohe magnetische Feldstärke erzeugt und/oder dass die Magnetelemente (32, 1 bis 7) gleichmä- ßig über den Umfang des Magnetrotors (30) verteilt ange¬ ordnet sind.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Magnetelemente (32, 1 bis 7) auf einer zur Magnetwalzenhülle (26) konzentrischen Kreisbahn am Magnetwalzenrotor (30) verteilt angeordnet sind.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass eine gerade Anzahl Magnetele¬ mente (32, 1 bis 7) vorgesehen ist, wobei die Magnetele- mente (32, 1 bis 7) gleichmäßig über den Umfang des Mag¬ netwalzenrotors (30) verteilt angeordnet sind.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der Magnetrotor (30) und die Magnetwalzenhülle (26) dieselbe Drehrichtung haben, wo¬ bei der Magnetrotor (30) und die Magnetwalzenhülle (26) vorzugsweise mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrie¬ ben werden, oder dass die Magnetwalzenhülle (26) und der Magnetrotor (30) in entgegengesetzter Drehrichtung ange- trieben werden.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Drehrichtung der Magnet¬ walzenhülle (26) die gleiche oder die entgegengesetzte Drehrichtung des Applikatorelementes (14) ist.
12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die zylindrische Magnetwal¬ zenhülle (26) einen nicht magnetischen Werkstoff ent- hält, .und dass zumindest im Bereich der axialen Ausdeh¬ nung der Magnetpole (N, S) die Materialstärke der Mag¬ netwalzenhülle (26) über den Umfang konstant ist.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche der Magnet¬ walzenhülle (26) Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer, e- lektrisch leitfähigen Kunststoff und/oder einen Kunst¬ stoff mit einer elektrisch leitfähigen Schicht aufweist.
14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Magnetelemente (32, 1 bis 7) jeweils mindestens einen Permanentmagneten aufweisen.
15. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass eine Rakel (34) in einem Ab¬ stand zur Oberfläche der Hülle (26) angeordnet ist, die die Menge des Zweikomponentengemischs aus Tonerteil¬ chen und ferromagnetischen Trägerteilchen zum Erzeugen der Magnetbürsten im Bereich des Applikatorelements (14) und zum Einfärben des Applikatorelements (14) einstellt.
16. Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelementes eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers,
bei dem ein auf der Mantelfläche einer Magnetwalzenhülle (26) einer Magnetwalze (28) haftendes Zweikomponentenge- misch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferro¬ magnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Man¬ teloberfläche des Applikatorelementes (14) vorbeigeführt wird, und
bei dem beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemisch zu¬ mindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthalte¬ nen Tonerteilchen auf die einzufärbende Manteloberfläche des Applikatorelementes (14) übertragen wird,
wobei die Magnetwalze (28) einen Magnetrotor (30) mit mehreren Magnetpolen (N, S) enthält, der im Inneren der Magnetwalzenhülle (26) angeordnet wird, und
wobei sowohl der Magnetrotor (30) als auch die Magnet- walzenhülle (26) jeweils um ihre Längsachsen (M) gedreht werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetrotor (30) und die Magnetwalzenhülle (26) mit unterschiedlichen Drehrichtungen angetrieben werden, o- der dass der Magnetrotor (30) und die Magnetwalzenhülle (26) mit gleicher Drehrichtung und unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, wodurch zwischen Magnet¬ rotor (30) und Magnetwalzenhülle (26) jeweils eine Rela¬ tivbewegung erzeugt wird, durch die das Zweikomponenten¬ gemisch auf der Magnetwalzenhülle (26) durchgemischt wird.
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