WO2008104469A1 - Vorrichtung und verfahren zur abdichtung einer welle gegen den durchtritt eines tonergemischs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur abdichtung einer welle gegen den durchtritt eines tonergemischs Download PDF

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WO2008104469A1
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shaft
carrier particles
toner
mixture
annular gap
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Florian KÖFFERLEIN
Mehrad Biglari
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Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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    • G03G2215/0609—Developer solid type two-component magnetic brush

Definitions

  • the invention relates to a device for sealing a shaft against the passage of a toner mixture, in which an annular stationary sealing device arranged at a distance of an annular gap around a shaft and the annular gap is acted upon by a magnetic field. Furthermore, the invention relates to a method for sealing a shaft against the passage of a toner mixture.
  • rollers are used, for example, magnetic rollers, developer rollers and conveyor rollers each comprising a shaft.
  • these waves come into contact with a toner mixture comprising magnetic carrier particles and toner particles.
  • the respective shaft is mounted in bearings, for example in a plain bearing, ball bearings, radial bearings or roller bearings. If magnetic carrier particles or
  • Toner particles entering this bearing may damage the bearing, with the result that it does not reach its predetermined life and must be replaced prematurely.
  • the annular gap acted upon by a magnetic field is filled with a mixture of viscous, pasty barrier medium and magnetic carrier particles.
  • Such magnetic carrier particles are also contained in the two-component toner mixture of magnetic carrier particles and toner particles.
  • the magnetic carrier particles align themselves along the magnetic field lines of the magnetic field and thus form a barrier to the passage of the magnetic carrier particles in the axial direction of the shaft through the annular gap.
  • the magnetic forces prevent the magnetic carrier particles from leaving the sealing ring and reaching the bearing area of the shaft. Due to the filling with the barrier medium, in which the magnetic carrier particles are received in a sufficient mixing, it is additionally prevented that the considerably smaller toner particles can pass through the annular gap. In this way, none arrive Toner particles to the camp and can do no damage there.
  • Heat transfer means whereby the heating between the magnetic carrier particles and the shaft or the sealing device is reduced.
  • the barrier medium is to choose one which is chemically largely neutral to the toner particles, so that an influence of the toner does not occur, in particular no clumping of the toner.
  • the barrier medium contains no chemical plasticizers which can chemically dissolve or swell the toner particles containing the plastic polymers.
  • the barrier medium contains no additives that alter the toner particles in their mechanical or triboelectric properties.
  • a barrier medium bearing grease which has lubricating properties.
  • the lubricating properties reduce the friction in the annular gap and thereby also reduce the heating in this device section.
  • FIG. 1 shows an example of a developer station with a multiplicity of rollers
  • Figure 2 schematically a magnetic
  • Figure 3 shows a first embodiment of a
  • Figure 4 shows an embodiment with a
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment in which stationary-magnetic permanent-magnet sections are provided on the shaft
  • Figure 6 shows an embodiment with an upstream labyrinth seal
  • Figure 7 shows an embodiment with an upstream magnetic seal.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a developer station 10, in which the present invention can be used.
  • a housing 11 of the developer station 10 includes a trough 12 which receives a two-component toner mixture 14 of magnetic carrier particles and toner particles.
  • a paddle wheel 16 continuously mixes the magnetic carrier particles and the toner particles, which charge each other triboelectrically and adhere to each other.
  • the two-component toner mixture 14 is detected by the magnetic field of a lower magnetic roller 18 and conveyed upward along the arrows shown to an upper magnetic roller 20. Via a scraper 22, the thickness of the mixture carpet of carrier particles and toner particles is determined.
  • the two-component toner mixture 14 is pressed through the gap between a metering roller 24 and the magnet roller 20, so that the through Gap thickness defined mixture carpet passes into a developer zone between the developer roller 20 and a photoconductor drum 26.
  • the electrically charged toner particles are attracted to electrically charged image portions on the photoconductive drum 26 and deposit on the surface of the photoconductor drum 26.
  • Excess material of the two-component toner mixture is transported back via the scraper 22 and the metering roller 24 along a shield plate 28 or other baffles in the mixing region of the trough 12.
  • An amount of fresh toner particles is supplied via an opening 30 and mixed in a mixing device 32 with the already existing two-component toner mixture 14 and reaches the lower region of the trough 12. If required, an amount of magnetic carrier particles can also be conveyed via the opening 30 become.
  • the blend carpet is conveyed from the lower magnet roll 18 by means of a stripper plate 34 into a mixing device 36 where the carrier particles and the toner particles are transversely mixed to compensate for uneven toner consumption across the width of the photoconductor drum 26. Thereafter, the toner mixture is detected again by the paddle wheel 16 and mixed.
  • a arranged in the upper part of the developer station catching roller 38 has the task, possibly at the
  • rollers namely paddle roller 16, magnetic rollers 18, 20, metering roller 24 and catch roller 38 are arranged on shafts in the housing 11. These shafts are in contact with the two-component toner mixture 14. Their bearings received by the housing 11 must be preserved prior to the entry of this toner mixture 14, so that they are not damaged and prematurely fail.
  • FIG. 2 schematically shows a magnetic carrier particle 44 to which a plurality of toner particles 46 adhere electrically.
  • the toner particles 46 are triboelectrically charged by friction. This triboelectric charging is dependent on physical chemical parameters of the two friction partners. Due to the different electrical charges, the toner particles 46 adhere to the larger carrier particles 44.
  • the carrier particle 44 is generally of an irregular or spherical shape and made of magnetic material such as steel or iron.
  • the magnetic carrier particles 44 have an average diameter of 30 to 150 .mu.m, in particular from 40 to 100 microns.
  • the toner particles have an average diameter of 5 to 12 .mu.m, in particular from 6 to 10 microns.
  • the two component toner mixture contains toner particles 46 in the range of 4 to 12 weight percent (corresponding to 30 to 60 volume percent).
  • the toner particles 46 contained in Essentially a plastic polymer (based on PE, Epoxy or PEPO) as well as color pigments.
  • FIG. 3 shows a first embodiment in which a shaft 50 in a bearing 52, which is housed in the housing 11 of the developer station 10, a
  • Sealing device 54 which prevents the passage of the two-component toner mixture to the bearing 52.
  • the sealing device 54 is fixedly connected to the housing 11 and comprises a ring magnet 56, whose
  • the shaft 50 may be made of soft magnetic material or non-magnetic material.
  • the ring magnet 56 generates a magnetic field, indicated by magnetic field lines. This magnetic field is due to the two end faces of the
  • Ring magnet 56 arranged annular baffles 60, 62 bundled.
  • the magnetic field is effective in an annular gap formed between the shaft 50, baffles 60, 62 and ring magnet 56.
  • This annular gap 64 is filled with a viscous, pasty barrier medium which contains magnetic carrier particles 44.
  • This barrier medium is chemically neutral to the toner particles 46 and in particular contains no plasticizers which could dissolve or swell the plastic polymers of the toner particles 46.
  • a barrier medium is chemically neutral to the toner particles 46 and in particular contains no plasticizers which could dissolve or swell the plastic polymers of the toner particles 46.
  • a barrier medium is chemically neutral to the toner particles 46 and in particular contains no plasticizers which could dissolve or swell the plastic polymers of the toner particles 46.
  • a barrier medium is chemically neutral to the toner particles 46 and in particular contains no plasticizers which could dissolve or swell the plastic polymers of the toner particles 46.
  • a barrier medium is chemically neutral to the
  • the barrier medium has a viscosity in the range of 4 to 300 mm 2 / s, preferably a viscosity of 10 to 100 mm 2 / s.
  • the annular gap 64 has a gap width of 0.2 to 1 mm in the region of the guide plates 60, 62 relative to the surface of the shaft 50.
  • the gap width in the region between the ring magnet 56 and the surface of the shaft 50 is in the range of 0.5 to 5 mm.
  • the mixture of barrier medium and carrier particles 44 contains magnetic carrier particles in the range of 40 to 85 percent by weight and in the range of 15 to 60 percent by volume.
  • the magnetic carrier particles 44 are held in the annular gap 64, in particular in the region of the guide plates 60, 62 as a result of the amplified magnetic field, even with rotation of the shaft 50 relative to the ring magnet 56 and do not leave the annular gap 64.
  • the barrier medium surrounding the carrier particles 44 e.g. Bearing fat is held in the annular gap 64 due to the bond with the magnetic carrier particles 44 in pasty, viscous medium.
  • Carrier particles 44 form a barrier against the passage through the annular gap 64 of the toner mixture 14 and on the other hand, the barrier medium forms a barrier to the toner particles 46 which are many times smaller than the carrier particles 44.
  • the gap width in the annular gap 64, in particular in the region opposite the baffles 60, 62m may not be too small, since otherwise hardly any magnetic carrier particles 44 can accumulate there and it can leak medium from the gap 64. If the gap width 64 in this range is chosen too large, no closed ring of magnetic carrier particles 44 is formed and the barrier effect is reduced.
  • An optimum barrier is formed when, with an average diameter of the magnetic carrier particles of 30 to 150 .mu.m, in particular from 40 to 100 .mu.m, the
  • Slit width 64 in the region of the guide plates 60, 62 is 0.2 to 1.0 mm.
  • a bearing grease for example, under the product name "Isoflex Topas NB 52" Fa. Klüber, Germany, known barrier medium can be used.
  • FIG. 4 shows a further embodiment in which identical parts are designated the same.
  • the ring magnet 66 has a pole axis which runs in the radial direction to the shaft axis 58.
  • a magnetic field is formed, which comprises both the magnetic carrier particles 44 and the barrier medium, e.g. Bearing grease, holds in the annular gap 64 and so forms an impenetrable barrier for the toner mixture 14.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which on the
  • a ring magnet 70 with baffles 72, 74 are arranged stationary.
  • the annular gap 64 to be sealed is then formed between a stationary outer ring 76 and the annular magnet 70 and the guide plates 72, 74 fixedly connected to the shaft 50.
  • FIG. 6 shows an embodiment similar to FIG. 3, in which a labyrinth seal 80 is arranged in front of the bearing 52 and the sealing device 54.
  • This labyrinth seal 80 comprises a baffle plate 82 which is fixedly arranged on the shaft 50 and forms an annular gap 86 relative to an inner disk 84.
  • the inner pane 84 is formed in this example with the front guide plate 60 which is fixedly connected to the housing 11. Due to the narrow annular gap 86 toner mixture 14 can pass only to a limited extent, so that the barrier effect of Combination of labyrinth seal 80 and device 54 is further improved.
  • FIG. 7 shows a further example in which, starting from the embodiment according to FIG. 3, a further ring magnet 90 is arranged upstream as an additional sealing element of the sealing device 54.
  • the annular gap 92 is enlarged here; Magnetic carrier particles 44 preferably accumulate in it, forming an annular barrier for the toner mixture, so that the barrier effect for this entire device is increased.
  • the various embodiments shown can also be combined with each other.
  • the described invention has been described with reference to an embodiment in connection with a developer station. However, the invention can also be used for other waves used in the production of a two-component toner mixture and its further processing.

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Welle (50) gegen den Durchtritt eines Tonergemischs (14) hat eine ringförmige ortsfeste Dichtvorrichtung (54) im Abstand eines Ringspalts (64) um eine Welle (50) angeordnet, wobei der Ringspalt (64) mit einem Magnetfeld beaufschlagt ist. Der Ringspalt (64) enthält ein Gemisch aus zähflüssigem, pastösem Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen. Dieses Sperrmedium und die Trägerteilchen bewirken, dass bei einem Zwei-Komponenten-Tonergemisch (14) weder die magnetischen Trägerteilchen noch die Tonerteilchen hindurchtreten können.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Abdichtung einer Welle gegen den Durchtritt eines Tonergemischs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung einer Welle gegen den Durchtritt eines Tonergemischs, bei der eine ringförmige ortsfeste Dichtvorrichtung im Abstand eines Ringspalts um eine Welle angeordnet und der Ringspalt mit einem Magnetfeld beaufschlagt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Abdichtung einer Welle gegen den Durchtritt eines Tonergemischs.
In Entwicklerstationen für elektrografische Drucker oder Kopierer werden Walzen verwendet, beispielsweise Magnetwalzen, Entwicklerwalzen und Förderwalzen, die jeweils eine Welle umfassen. In einer Entwicklerstation kommen diese Wellen mit einem Tonergemisch, umfassend magnetische Trägerteilchen und Tonerteilchen in Kontakt. Die jeweilige Welle ist in Lagern gelagert, beispielsweise in einem Gleitlager, Kugellager, Radiallager oder Walzenlager. Wenn magnetische Trägerteilchen oder
Tonerteilchen in dieses Lager eintreten, so kann das Lager beschädigt werden, mit der Folge, dass es seine vorbestimmte Lebensdauer nicht erreicht und vorzeitig ausgetauscht werden muss.
Aus der DE 696 27 225 T2 (entsprechend EP 0 723 211 Bl) ist eine magnetische Abdichtung für Wellen in einer Entwicklerstation eines Druckers bekannt. Zum Abdichten wird ein Magnetring verwendet, der die magnetischen Trägerteilchen innerhalb eines Magnetfeldes festhält, so dass sie durch einen Ringspalt zwischen Magnetring und Welle nicht hindurchtreten können. Es werden in dem Dokument verschiedene Formbleche beschrieben, die den Magnetfluss bündeln, so dass der Dichteffekt gegen den Durchtritt von magnetischen Trägerteilchen verbessert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Abdichtung einer Welle gegen den Durchtritt eines Tonergemischs anzugeben, bei dem sowohl der Durchtritt von magnetischen Trägerteilchen als auch der von Tonerteilchen zuverlässig verhindert wird.
Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für ein Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung wird der mit einem Magnetfeld beaufschlagte Ringspalt mit einem Gemisch aus zähflüssigem, pastösem Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen gefüllt. Derartige magnetische Trägerteilchen sind auch im Zwei-Komponenten-Tonergemisch aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen enthalten. Die magnetischen Trägerteilchen richten sich entlang der Magnetfeldlinien des Magnetfeldes aus und bilden so eine Barriere für den Durchtritt der magnetischen Trägerteilchen in axialer Richtung der Welle durch den Ringspalt. Die Magnetkräfte verhindern, dass die magnetischen Trägerteilchen den Dichtring verlassen und den Lagerbereich der Welle erreichen können. Aufgrund der Füllung mit dem Sperrmedium, in welchem die magnetischen Trägerteilchen in einer ausreichenden Durchmischung aufgenommen sind, wird zusätzlich verhindert, dass die erheblich kleineren Tonerteilchen den Ringspalt durchwandern können. Auf diese Weise gelangen keine Tonerteilchen zum Lager und können dort keinen Schaden anrichten. Gleichzeitig wird durch den Verbund der magnetischen Trägerteilchen mit dem zähflüssigen, pastenartigen Sperrmedium dieses ebenfalls im Bereich des Ringspaltes gehalten und kann die Abdichtvorrichtung nicht verlassen. Somit bilden sich im Bereich der Dichtung keine Tonerverbackungen oder Tonerverklumpungen aus, die zu Druckbildstörungen bis hin zu Ausfällen des gesamten Entwickleraggregats führen könnten. Weiterhin wirkt das zähflüssige, pastöse Sperrmedium als Wärmesenke und
Wärmeübertragungsmittel, wodurch die Erwärmung zwischen den magnetischen Trägerteilchen und der Welle bzw. der Dichtvorrichtung reduziert wird.
Als Sperrmedium ist ein solches zu wählen, welches gegenüber den Tonerteilchen chemisch weitgehend neutral ist, so dass eine Beeinflussung des Toners nicht auftritt, insbesondere keine Verklumpung der Tonerteilchen. Insbesondere enthält das Sperrmedium keine chemischen Weichmacher, welche die Kunststoffpolymere enthaltenden Tonerteilchen chemisch anlösen oder anquellen können. Ebenso enthält das Sperrmedium keine Zusätze, die die Tonerteilchen in ihren mechanischen oder triboelektrischen Eigenschaften verändern.
Insbesondere ist vorgesehen, als Sperrmedium Lagerfett zu verwenden, welches Schmiereigenschaften hat. Die Schmiereigenschaften verringern die Reibung im Ringspalt und reduzieren dadurch auch die Erwärmung in diesem Geräteabschnitt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Abdichtung einer Welle gegen den Durchtritt eines Tonergemischs angegeben. Mit Hilfe dieses Verfahrens können die weiter vorne bereits beschriebenen technischen Vorteile erreicht werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die anhand spezifischer 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/oder den Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie darin aufgezeigt sind, als übliches derzeitiges oder künftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmannes angesehen werden.
Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich
Figur 1 ein Beispiel einer Entwicklerstation mit einer Vielzahl von Walzen,
Figur 2 schematisch ein magnetisches
Trägerteilchen mit daran anhaftenden Tonerteilchen,
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Dichtvorrichtung mit einem Ringmagneten, dessen Polachse parallel zur Wellenachse verläuft, Figur 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem
Ringmagneten, dessen Polachse in radialer Richtung zur Welle verläuft,
Figur 5 ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf der Welle ortsfest angeordnete permanentmagnetische Abschnitte vorgesehen sind,
Figur 6 ein Ausführungsbeispiel mit einer vorgeschalteten Labyrinth-Dichtung, und
Figur 7 ein Ausführungsbeispiel mit einer vorgeschalteten Magnetdichtung.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Entwicklerstation 10, bei der die vorliegende Erfindung eingesetzt werden kann. Ein Gehäuse 11 der Entwicklerstation 10 umfasst einen Trog 12, der ein Zwei- Komponenten-Tonergemisch 14 aus magnetischen Trägerteilchen und Tonerteilchen aufnimmt. Ein Paddelrad 16 vermischt fortlaufend die magnetischen Trägerteilchen und die Tonerteilchen, die sich hierbei gegenseitig triboelektrisch aufladen und aneinander haften. Das Zwei- Komponenten-Tonergemisch 14 wird vom Magnetfeld einer unteren Magnetwalze 18 erfasst und nach oben entlang den gezeigten Pfeilen zu einer oberen Magnetwalze 20 gefördert. Über einen Abstreifer 22 wird die Dicke des Gemischteppichs aus Trägerteilchen und Tonerteilchen festgelegt. Weiterhin wird das Zwei-Komponenten- Tonergemisch 14 durch den Spalt zwischen einer Dosierwalze 24 und der Magnetwalze 20 gepresst, so dass der durch die Spaltdicke definierte Gemischteppich in eine Entwicklerzone zwischen der Entwicklerwalze 20 und einer Fotoleitertrommel 26 gelangt. Die elektrisch geladenen Tonerteilchen werden von elektrisch geladenen Bildabschnitten auf der Fotoleitertrommel 26 angezogen und lagern sich auf der Oberfläche der Fotoleitertrommel 26 an .
Überschüssiges Material des Zwei-Komponenten-Tonergemischs wird über den Abstreifer 22 und die Dosierwalze 24 entlang einem Abschirmblech 28 oder weitere Leitbleche in den Mischbereich des Trogs 12 zurückbefördert. Über eine Öffnung 30 wird eine Menge frischer Tonerteilchen zugeführt und in einer Mischvorrichtung 32 mit dem bereits vorhandenen Zwei-Komponenten-Tonergemisch 14 vermischt und gelangt in den unteren Bereich des Trogs 12. Über die Öffnung 30 kann bei Bedarf auch eine Menge an magnetischen Trägerteilchen nachgefördert werden.
Im Anschluss an die Entwicklerzone wird der Gemischteppich von der unteren Magnetwalze 18 mit Hilfe eines Abstreifblechs 34 in eine Mischvorrichtung 36 befördert, wo die Trägerteilchen und die Tonerteilchen quer durchmischt werden, um einen ungleichen Tonerverbrauch über die Breite der Fotoleitertrommel 26 auszugleichen. Danach wird das Tonergemisch wieder vom Paddelrad 16 erfasst und durchgemischt.
Eine im oberen Bereich der Entwicklerstation angeordnete Fangwalze 38 hat die Aufgabe, eventuell an der
Fotoleitertrommel 26 anhaftende magnetische Trägerteilchen abzulösen und sie wieder dem Gemischkreislauf über ein Reinigungsblech 40 zuzuführen. Ein durch die Bewegung und Durchmischung des Zwei-Komponenten-Tonergemischs 14 entstehender feiner Tonerstaub wird durch eine Absaugvorrichtung 42 durch Absaugen am Austreten aus einer Dichtlippe 43 gehindert.
Die in der Entwicklerstation 10 angeordneten Walzen, nämlich Paddelwalze 16, Magnetwalzen 18, 20, Dosierwalze 24 und Fangwalze 38 sind auf Wellen im Gehäuse 11 angeordnet. Diese Wellen stehen im Kontakt mit dem Zwei- Komponenten-Tonergemisch 14. Ihre vom Gehäuse 11 aufgenommenen Lager müssen vor dem Eintritt dieses Tonergemischs 14 bewahrt werden, damit sie nicht beschädigt werden und vorzeitig ausfallen.
Figur 2 zeigt schematisch ein magnetisches Trägerteilchen 44, an welchem mehrere Tonerteilchen 46 elektrisch anhaften. Bei der Durchmischung des Zwei-Komponenten- Tonergemischs 14 werden die Tonerteilchen 46 durch Reibung triboelektrisch aufgeladen. Diese triboelektrische Aufladung verläuft abhängig von physikalischen chemischen Parametern der beiden Reibungspartner. Aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Ladungen haften die Tonerteilchen 46 an den größeren Trägerteilchen 44 an. Das Trägerteilchen 44 hat im Allgemeinen eine irreguläre oder sphärische Form und besteht aus magnetischem Material wie Stahl oder Eisen. Im hier vorliegenden Fall haben die magnetischen Trägerteilchen 44 einen mittleren Durchmesser von 30 bis 150 μm, insbesondere von 40 bis 100 μm. Die Tonerteilchen haben einen mittleren Durchmesser von 5 bis 12 μm, insbesondere von 6 bis 10 μm. Das Zwei-Komponenten- Tonergemisch enthält Tonerteilchen 46 im Bereich von 4 bis 12 Gewichtsprozent (entsprechend 30 bis 60 Volumenprozent). Die Tonerteilchen 46 enthalten im Wesentlichen ein Kunststoffpolymer (Basis PE, Epoxy oder PEPO) sowie Farbpigmente.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, in dem eine Welle 50 in einem Lager 52, welches im Gehäuse 11 der Entwicklerstation 10 aufgenommen ist, eine
Dichtvorrichtung 54 umfasst, die den Durchtritt des Zwei- Komponenten-Tonergemischs zum Lager 52 verhindert. Die Dichtvorrichtung 54 ist ortsfest mit dem Gehäuse 11 verbunden und umfasst einen Ringmagneten 56, dessen
Polachse parallel zur Wellenachse 58 verläuft. Die Welle 50 kann aus weichmagnetischem Material oder aus nicht magnetischem Material sein. Der Ringmagnet 56 erzeugt ein Magnetfeld, angedeutet durch Magnetfeldlinien. Dieses Magnetfeld wird durch an den beiden Stirnflächen des
Ringmagnets 56 angeordnete ringförmige Leitbleche 60, 62 gebündelt. Das Magnetfeld ist in einem zwischen Welle 50, Leitbleche 60, 62 und Ringmagnet 56 gebildeten Ringspalt wirksam. Dieser Ringspalt 64 ist mit einem zähflüssigen, pastösen Sperrmedium ausgefüllt, welches magnetische Trägerteilchen 44 enthält. Dieses Sperrmedium ist gegenüber den Tonerteilchen 46 chemisch neutral und enthält insbesondere keine Weichmacher, welche die Kunststoffpolymere der Tonerteilchen 46 anlösen oder aufquellen könnten. Vorzugsweise ist als Sperrmedium
Lagerfett vorgesehen, welches Schmiereigenschaften hat. Das Sperrmedium hat eine Viskosität im Bereich von 4 bis 300 mm2/s, vorzugsweise eine Viskosität von 10 bis 100 mm2/s. Der Ringspalt 64 hat im Bereich der Leitbleche 60, 62 gegenüber der Oberfläche der Welle 50 eine Spaltbreite von 0,2 bis 1 mm. Die Spaltbreite im Bereich zwischen dem Ringmagneten 56 und der Oberfläche der Welle 50 liegt im Bereich von 0,5 bis 5 mm. Die Mischung aus Sperrmedium und Trägerteilchen 44 enthält magnetische Trägerteilchen im Bereich von 40 bis 85 Gewichtsprozent bzw. im Bereich von 15 bis 60 Volumenprozent.
Die magnetischen Trägerteilchen 44 werden im Ringspalt 64, insbesondere im Bereich der Leitbleche 60, 62 infolge des verstärkten Magnetfeldes, auch bei Drehung der Welle 50 relativ zum Ringmagneten 56 festgehalten und verlassen den Ringspalt 64 nicht. Auch das die Trägerteilchen 44 umgebende Sperrmedium, z.B. Lagerfett, wird aufgrund des Verbunds mit den magnetischen Trägerteilchen 44 im pastösen, zähflüssigen Medium im Ringspalt 64 gehalten. Somit tritt ein Doppeleffekt auf, bei dem einerseits die
Trägerteilchen 44 eine Barriere gegen den Durchtritt durch den Ringspalt 64 des Tonergemischs 14 bilden und andererseits das Sperrmedium eine Barriere für die gegenüber den Trägerteilchen 44 vielfach kleineren Tonerteilchen 46 bildet. Die Spaltbreite im Ringspalt 64, insbesondere im Bereich gegenüberliegend den Leitblechen 60, 62m darf nicht zu klein gewählt werden, da sich sonst kaum magnetische Trägerteilchen 44 dort anlagern können und es kann Sperrmedium aus dem Spalt 64 austreten. Wird die Spaltbreite 64 in diesem Bereich zu groß gewählt, bildet sich kein geschlossener Ring aus magnetischen Trägerteilchen 44 und die Barrierewirkung ist verringert. Eine optimale Barriere wird dann gebildet, wenn bei einem mittleren Durchmesser der magnetischen Trägerteilchen von 30 bis 150 μm, insbesondere von 40 bis 100 μm, die
Spaltbreite 64 im Bereich der Leitbleche 60, 62 bei 0,2 bis 1,0 mm liegt. Als Lagerfett kann beispielsweise das unter dem Produktnamen „Isoflex Topas NB 52" der Fa. Klüber, Deutschland, bekannte Sperrmedium verwendet werden.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem gleiche Teile gleich bezeichnet sind. Im Unterschied zum Beispiel nach Figur 3 hat der Ringmagnet 66 eine Polachse, die in radialer Richtung zur Wellenachse 58 verläuft. Auch bei dieser Ausführungsform entsteht im Bereich der Leitbleche 60, 62 ein Magnetfeld, welches sowohl die magnetischen Trägerteilchen 44 als auch das Sperrmedium, z.B. Lagerfett, im Ringspalt 64 festhält und so eine undurchdringliche Barriere für das Tonergemisch 14 bildet.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem auf der
Welle 50 ein Ringmagnet 70 mit Leitblechen 72, 74 ortsfest angeordnet sind. Der abzudichtende Ringspalt 64 ist dann zwischen einem ortsfesten Außenring 76 und dem mit der Welle 50 fest verbundenen Ringmagneten 70 und den Leitblechen 72, 74 ausgebildet.
Figur 6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie Figur 3, bei der vor dem Lager 52 und der Dichtvorrichtung 54 eine Labyrinthdichtung 80 angeordnet ist. Diese Labyrinthdichtung 80 umfasst eine auf der Welle 50 fest angeordnete Stauscheibe 82, die gegenüber einer Innenscheibe 84 einen Ringspalt 86 bildet. Die Innenscheibe 84 ist bei diesem Beispiel mit dem vorderen Leitblech 60 ausgebildet, welches ortsfest mit dem Gehäuse 11 verbunden ist. Durch den engen Ringspalt 86 kann Tonergemisch 14 nur im eingeschränkten Maße hindurchtreten, so dass die Barrierewirkung der Kombination aus Labyrinthdichtung 80 und Vorrichtung 54 noch weiter verbessert ist.
Figur 7 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem ausgehend von der Ausführungsform nach Figur 3 ein weiterer Ringmagnet 90 als zusätzliches Dichtelement der Dichtvorrichtung 54 vorgeschaltet ist. Der Ringspalt 92 ist hier vergrößert; in ihm lagern sich bevorzugt magnetische Trägerteilchen 44 an, die eine ringförmige Barriere für das Tonergemisch bilden, so dass die Barrierewirkung für diese gesamte Vorrichtung erhöht wird. Die verschiedenen gezeigten Ausführungsformen können auch miteinander kombiniert werden .
Die beschriebene Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit einer Entwicklerstation beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch für andere Wellen eingesetzt werden, die bei der Erzeugung eines Zwei-Komponenten-Tonergemischs und dessen Weiterverarbeitung eingesetzt werden.
Obgleich in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele aufgezeigt und detailliert beschrieben sind, sollte dies als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben sind, und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen, die derzeit und künftig im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen. Bezugszeichenliste
10 Entwicklerstation
11 Gehäuse 12 Trog
14 Zwei-Komponenten-Tonergemisch
16 Paddelrad
18 untere Magnetwalze
20 obere Magnetwalze 22 Abstreifer
24 Dosierwalze
26 Fotoleitertrommel
28 Abschirmblech
30 Öffnung 32 Mischvorrichtung
34 Abstreifblech
36 Mischvorrichtung
38 Fangwalze
43 Dichtlippe 44 magnetische Trägerteilchen
46 Tonerteilchen
50 Welle
52 Lager
54 Dichtvorrichtung 56 Ringmagnet
58 Wellenachse
60, 62 Leitbleche
64 Ringspalt
66 Ringmagnet 70 Ringmagnet
72, 74 Leitbleche
80 Labyrinthdichtung
82 Stauscheibe 84 Innenscheibe
86 Ringspalt
90 Ringmagnet
92 Ringspalt

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Abdichtung einer Welle (50) gegen den Durchtritt eines Tonergemischs (14),
bei der radial um die Welle (50) eine ringförmige ortsfeste Dichtvorrichtung (54) im Abstand eines Ringspalts (64) angeordnet ist,
der Ringspalt (64) mit einem Magnetfeld beaufschlagt ist,
und bei der der Ringspalt (64) mit einem Gemisch aus zähflüssigem, pastösem Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen (44) eines Zwei-Komponenten- Tonergemischs (14) aus magnetischen Trägerteilchen (44) und Tonerteilchen (46) gefüllt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Sperrmedium gegenüber den Tonerteilchen (46) chemisch neutral ist, insbesondere keine Weichmacher enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der als Sperrmedium Lagerfett vorgesehen ist, welches Schmiereigenschaften hat.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, bei der das Sperrmedium eine Viskosität im Bereich von 3 bis 300 mm2/s, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 mm2/s hat.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Gemisch aus Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen (44) 40 bis 85 Gewichtsprozent oder 15 bis 60 Volumenprozent magnetische Trägerteilchen (44) enthält .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Dichtvorrichtung (54) Permanentmagnete enthält, die das Magnetfeld im Ringspalt (64) erzeugen .
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der als Permanentmagnet ein Ringmagnet (56) vorgesehen ist, dessen Polachse parallel zur Wellenachse (58) verläuft.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, bei der als Permanentmagnet ein Ringmagnet (66) vorgesehen ist, dessen Polachse in radialer Richtung zur Welle (50) verläuft.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, bei der die Welle ortsfest angeordnete permanentmagnetische Abschnitte (70) aufweist, die das Magnetfeld im Ringspalt (64) erzeugen.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die magnetischen Trägerteilchen (44) einen mittleren Durchmesser von 30 bis 150 μm, insbesondere von 40 bis 100 μm und die Tonerteilchen (46) einen mittleren Durchmesser von 5 bis 12 μm, insbesondere von 6 bis 10 μm, haben.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Zwei-Komponenten-Tonergemisch (14) Tonerteilchen im Bereich von 4 bis 12 Gewichtsprozent oder von 30 bis 60 Volumenprozent enthält.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ringspalt (64) im Eingangsbereich der Dichtvorrichtung (54) einen verringerten Eintrittsspalt hat, dessen Spaltbreite (64) im Bereich von 0,2 bis 1,0 mm bei einem mittleren Durchmesser der magnetischen Trägerteilchen (44) von 30 bis 150 μm, insbesondere von 40 bis 100 μm, liegt.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der an den Stirnflächen des jeweiligen Ringmagnets (56, 66, 70) ringförmige Leitbleche (60, 62; 72, 74) angeordnet sind, die den Magnetfluss im Ringspalt (64) konzentrieren.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der der Eintrittsspalt und/oder ein Austrittsspalt durch das jeweils zugeordnete Leitblech (60, 62; 72, 74) gebildet ist, wobei der Ringspalt (64) zwischen den Leitblechen (60, 62; 72, 74) und der Oberfläche der Welle (50) eine Spaltbreite von 0,2 bis 1 mm und zwischen den Leitblechen (60, 62; 72, 70) und dem jeweiligen Ringmagneten (56) eine Spaltbreite von 0,5 bis 5 mm hat.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der auf der Welle (50) ferner eine Labyrinth- Dichtung (80) angeordnet ist.
16. Entwicklerstation mit mindestens einer Walze (16, 18, 20, 24, 38), die mit einem Zwei-Komponenten- Tonergemisch (14) aus magnetischen Trägerteilchen (44) und Tonerteilchen (46) in Kontakt steht,
bei der die Walze eine Welle (50) umfasst, die auf einem Lager (52) in einem Gehäuse (11) gelagert ist,
und bei der die Welle (50) eine Vorrichtung (54) zur Abdichtung gegen den Durchtritt des Zwei-Komponenten- Tonergemischs (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, die das Lager (52) vor dem Eintritt von Trägerteilchen (44) und Tonerteilchen (46) schützt.
17. Verfahren zum Abdichten einer Welle (50) gegen den
Durchtritt eines Tonergemischs (14),
bei dem radial um die Welle (50) eine ringförmige ortsfeste Dichtvorrichtung (54) im Abstand eines Ringspalts (64) angeordnet wird,
der Ringspalt (64) mit einem Magnetfeld beaufschlagt wird,
und bei dem der Ringspalt (64) mit einem Gemisch aus zähflüssigem, pastösem Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen (44) eines Zwei-Komponenten-
Tonergemischs (14) aus magnetischen Trägerteilchen (44) und Tonerteilchen (46) gefüllt ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Sperrmedium gegenüber den Tonerteilchen (46) chemisch neutral ist, insbesondere keine Weichmacher enthält.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem als Sperrmedium Lagerfett vorgesehen ist, welches Schmiereigenschaften hat.
20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Sperrmedium eine Viskosität im Bereich von 3 bis 300 mm2/s, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 mm2/s hat.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gemisch aus Sperrmedium und magnetischen Trägerteilchen (44) 40 bis 85 Gewichtsprozent oder 15 bis 60 Volumenprozent magnetische Trägerteilchen (44) enthält .
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die magnetischen Trägerteilchen (44) einen mittleren Durchmesser von 30 bis 150 μm, insbesondere von 40 bis 100 μm und die Tonerteilchen (46) einen mittleren Durchmesser von 5 bis 12 μm, insbesondere von 6 bis 10 μm, haben.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Zwei-Komponenten-Tonergemisch (14) Tonerteilchen im Bereich von 4 bis 12 Gewichtsprozent oder von 30 bis 60 Volumenprozent enthält.
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