DE2245294A1

DE2245294A1 - Vorrichtung zum entwicklen elektrostatischer ladungsbilder

Info

Publication number: DE2245294A1
Application number: DE2245294A
Authority: DE
Inventors: Gerardus Dietz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-09-29
Filing date: 1972-09-15
Publication date: 1973-04-05
Also published as: NL7113329A; SE376099B; JPS543625B2; IT966057B; DE2245294C3; FR2155436A5; GB1363334A; US3823689A; CA968552A; DE2245294B2; JPS4843639A; CH548055A

Description

PHN. 5891

Dr. Herbert Scholl Patentanwalt

Anmelder: N.Y. Philips¹'GloeilampenFabrieIce.il

Akte No.; PHTf- ^891
Anmeldung vom: Ή . Sept, 1972

"Vorrichtung zum Entwickeln elektrostatischer Ladungsbilder"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entwickeln von auf einem Träger gebildeten elektrostatischen Ladungsbildern, welche Vorrichtung aus einer trpgförmigen Kammer mit zwei Seitenwänden und einer Vorder- und einer Rückwand besteht, wobei der Träger über den oberen Rand jener Vorderwand in einer senkrecht zu dem oberen Rand verlaufenden Richtung transportiert werden kann, wobei er die offene Oberseite der Kammer zumindest teilweise abdeckt, welche Kammer Entwicklerpulver enthalten kann, das mittels eines Schöpfrads bewegt werden kann, welches Schöpfrad um eine parallel zum oberen Rand verlaufende Achse drehbar ist.

Elektrostatische Ladungsbilder können auf einem dazu geeigneten Träger gebildet werden, indem der Träger

3098 U/1069

-2- PHN. 5891

mit Hilfe eines elektrostatischen Druckknopfs örtlich aufgeladen wird. Bei einem anderen Verfahren wird ein photoleitender Träger homogen aufgeladen, wonach eine Abbildung auf den Träger projiziert wird, wobei die Ladung an den belichteten Stellen wegleckt.

Nach dem Anbringen des Ladungsbilds wird dies dadurch entwickelt, dass der Träger mit einem aus Farbstoffkörnern (Toner) und gegebenenfalls Trägerkörnern bestehenden Entwicklerpulver in Berührung gebracht wird. Hiernach kann das sichtbar gewordene Bild etwa durch Erwärmung des Trägers fixiert werden. Zum Entwickeln des elektrostatischen Ladungsbildes enthalten bekannte Vorrichtungen im allgemeinen eine Kammer mit einer durch den zu entwickelnden Träger abzuschliessenden Öffnung. In der Kammer dreht sich ein Schöpfrad beim Betrieb so schnell herum, dass das Entwickelpulver eine mit dem Träger in Berührung stehende Wolke bildet. Ein Beispiel einer solchen Vorrichtung findet sich in der U.S. Patentschrift 2.22 I .776.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist, dass sie nur dann gut wirken, wenn sie nur eine Verhältnismassig geringe Entwickelpulvermenge enthalten. Hierdurch muss der Vorrat des Entwickelpulvers häufig durch einen frischen ersetzt oder ergänzt werden. Um zu verhindern, dass das in der Kammer herumwirbelnde Pulver die Umgebung verunreinigt, ist eine sehr gute Abdichtung der Kammer notwendig. Hierdurch ist das Auswechseln des die,;, Kammer teilweise abschLi essenden Trägers aufwendig und

3098 U/ 1 069

-3- ' 224529Α^ΡΗΝ

zeitraubend.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu beseitigen. Dazu ist eine erfindungsgemasse Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine parallel zur genannten Achse verlaufende, etwa vertikal stehende Trennwand enthält, die eine Begrenzung eines spaltförmigen Raums bildet, dessen andere Begrenzung durch die Vorderwand gebildet wird, welcher spaltförmige Raum eine Verbindung zwischen dem Schöpfrad und der Stelle für den die Kammer abdeckenden Teil des Trägers bildet. Wenn man das Schöpfrad verhältnismässig langsam ,rotieren lässt, wird das Entwickelpulver in den spaltförmigen Raum hinaufgedrängt, wodurch es ohne zu stäuben mit dem Träger in Berührung kommt.

Es kann angemerkt werden, dass das langsame Heraufbringen von Entwickelpulver an sich aus der französischen Patentschrift 1.207,385 bekannt ist. In der dort beschriebenen Vorrichtung wird das* Pulver jedoch durch zwei nebeneinander angeordnete, sich in entgegengesetzter Richtung drehende Schöpfräder bewegt, wodurch die Abmessung der Kammer in der Transportrichtung des Trägers nahezu verdoppelt wird. Da heutzutage möglichst kleine Abmessungen für diese Art von Vorrichtungen angestrebt werden, ist das ein wichtiger Nachteil, der durch die erfindungsgemässe Vorrichtung vermieden wird.

Damit der Inhalt der Kammer gut gemischt wird, ist das Schöpfrad vorzugsweise als ein zylxnderförmiger Käfig

3 098 IA/1069

von Schaufeln in Form von parallel zur Zylinderachse verlaufenden Streifen gebildet, deren Breite höchstens ein Sechstel des Aussendurchmessers des Schöpfrads beträgt.

Der Kontakt zwischen dem Träger und dem Entwicklerpulver kann durch Anwendung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung verbessert werden, welche Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass ein zweiter Spalt zwischen dem oberen Rand der Vorderwand und einem über dem zuerstgenannten spaltförmigen Raum befindlichen, sich über dessen Gesamtlänge erstreckenden Magnetsystem vorhanden ist, welcher zweite SpaJ,t einen Teil des Transportwegs für den zu entwickelnden Träger bildet. Das Entwicklerpulver muss dann ausser den Tonerkörpern, auch Körner aus einem ferromagnetisehen Material, etwa Eissenpulver, enthalten, so dass es durch das Magnetsystem an den Träger gezogen wird. Muss der Träger ausge-

wechselt werden, so ist es erwünscht, diese magnetische Anziehung zu unterbrechen. Hierzu kann das Magnetsystem etwa aus einer Anzahl von Elektromagneten bestehen, deren Stromzufuhr gewünschtenfalls unterbrochen wird. Ein derartiges System erfordert jedoch beim Betrieb zusätzliche Energie. Deshalb wird eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Magnetsystem aus einem zylinderförmigen, um seine parallel zum zweiten Spalt verlaufende Achse drehbaren Körper besteht, der über einen Teil seines Umfangs aus einem sich über die Gesamtlänge

3098U/1069

des Zylinders erstreckenden, dauermagnetisierten Material besteht, während die diametral gegenüber diesem magnetisierten Teil liegende Hälfte des Zylinders einen aus einem Material mit einer magnetisch absehrimenden Wirkung bestehenden Schirm enthält. Wenn man den Zylinder über 180 um seine eigene Achse dreht, erreicht man, dass die Wirkung des magnetisierten Teils in Richtung des Trägers abgeschirmt wird, so dass das Entwicfclerpulver nicht mehr an den Träger gezogen wird.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen elektrostatischen Drucker mit einer erfindungsgemässen Entwicklungs- -Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Drucker,

Fig. 3 einen Schnitt zur Illustrierung der Wirkungsweise der erfindungsgemässen Entwicklungsvorrichtung, und

Fig. k einen Längsschnitt durch ein in der Entwicklungsvorrichtung nach Fig. 3 verwendetes Magnetsystem.

Der in Fig. 1 und 2 als Beispiel der Anwendung einer. Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellte elektrostatische Drucker ist zum Drucken von Zeichen auf einem Träger eingerichtet, der aus einem Papierstreifen .1 besteht, der von einer Vorratsrolle 3 abgewickelt und entlang einem Druckknopf 5 geführt wird.

309814/1069

-6- 2?Α5294^ΡΗΝ· ⁵⁸⁹¹

Der Druckkopf 5 enthält einige nadeiförmige Bildelektroden 7, die in Zusammenarbeit mit einer Gegenelektrode 9 ein Ladungsbild auf das Papier 1 bringen. Aufbau und Wirkungsweise des Druckkopfs 5 sind allgemein bekannt und eine nähere Beschreibung wird zum Verständnis der Erfindung nicht für notwendig gehalten.

Nach dem Passieren des Druckkopfs 5 wird der
Papierstreifen 1 entlang einer Kammer 11 geführt, die
einen Teil einer Entwicklungsvorrichtung bildet» die
im weiteren ausführlich erläutert wird. In dieser Entwicklungsvorrichtung wird an den Stellen, an denen das Papier 1 elektrostatisch geladen ist, ein Tonerpulver
an das Papier gehaftet, wodurch das elektrostatische
Ladungsbild in ein sichtbares Bild umgesetzt wird.

Danach wird das Papier 1 über eine mittels eines Heizelements 15 elektrisch erwärmte Fixierplatte 13
geführt. Durch diese Erhitzung schmilzt das Toner^ulver, wodurch es sich dauernd an dem Papier festhaftet. Dies nennt man Fixieren des Bilds. Hiermit ist der Druckvorgang beendet, und der Papierstreifen 1 kann nun weiter zu einer (nicht dargestellten) FaIt- oder Schneidevorrichtung transportiert werden.

Der Papiertransport erfolgt mit Hilfe von zwei
Paar Rollen 17 und 19 bzw. 17' und 19«. Die Rollen 1?
und 17' sind auf einer Achse 21 mit einer Rimenschelbe 23 befestigt, während die Rollen 19 und 19· auf einer
Achse 25 mit einer Riemenscheibe 27 befestigt sind.

3098U/1069

-7- PHN. 5891

Die Achsen 21 und 25 sind in einem Rahmen 29, 29' gelagert, der auch die Fixierplatte 13 trägt und der an den Seitenplatten 31 und 31', in denen auch die Achse 33 der Vorratsrolle 3 gelagert ist, scharnierend befestigt ist. Durch die scharnierende Befestigung des Rahmens 29, ^-9' kann die Transportvorrichtung mit dem Papierstreifen 1 von der Entwicklungsvorrichtung 11 weggeklappt werden, wodurch die Wartung der Entwicklungsvorrichtung und die Einlage eines neuen Papierstreifens beträchtlich vereinfacht werden. Die Riemenscheiben 23 und 27 werden mit Hilfe eines Bands durch einen Elektromotor angetrieben. (Der Deutlichkeit halber nicht dargestellt). Die Entwicklungsvorrichtung (siehe acuh Fig. 3) besteht aus einer trogförmigen Kammer 11 mit einer Vorderwand 35t einer Rückwand 37 und den beiden Seitenwänden 39 und 39'· Der obere Rand 41 der Vorderwand 35 ist umgebogen, um eine Führung für den Papierstreifen 1 zu bilden. In der Kammer 11 befindet sich das Entwicklerpulver k3, das etwa aus einem Gemisch von Eisenkörnern mit einer Korngrösse von 100-150 /um besteht, dem 2 Gewichtsprozent Tonerpulver mit einer Korngrösse von 5-15 /um beigegeben sind, welches Tonerpulver an den Eisenkörnern haftet. Ein geeignetes Tonerpulver ist etwa das von der Firma Philip A. Hunt, Chemical Company, Palisades Park, N.Y. U.S.A. unter dem Namen Graph-o-Fax Nr. 1 auf den Markt gebrachte Produkt. Das Entwicklerpulver h3 kann durch ein um eine in den Seitenwänden 39 und 39' gelagerte Achse kj drehbares und

30 9 8U/106 9

224529Λ^ΡΗΝ·

durch einen Elektromotor 49 angetriebenes Schöpfrad 45 in Bewegung versetzt werden. Das Schöpfrad 45 wird durch einen zylinderförmigen Käfig von Schaufeln 51 in Form von parallel zur Achse 47 verlaufenden Streifen gebildet. Diese Streifen sind vorzugsweise gerade, sie können jedoch gewünschtenfalls etwas gebogen oder geschränkt sein. Die Streifen 51 setzen sich nicht bis zur Achse 47 fort, sondern ihre Breite ist vorzugsweise höchstens gleich einem Sechstel des Durchmessers des Schöpfrads 45· Wurden sie sich wieder fortsetzen, so würden sie die Kammer 11 in eine Anzahl von mehr oder weniger gesonderten Abteilungen unterteilen. Hierdurch wäre ein Mischen des in der Kammer vorhandenen Entwicklerpulvers schwieriger als bei der nun angewendeten offenen Käfigstruktur. Dies ist von Bedeutung, weil dem Entwicklerpulver durch den Entwicklungsvorgang fortwährend örtlich Toner entzogen wird. Das verarmte Entwicklerpulver muss deshalb fortwährend mit dem in der Kammer 11 vorhandenen Vorrat frischen Entwicklerpulvers 43 vermischt werden. Auf diese Weise kann die Füllung der Kammer 11 kontinuierlich verwendet werden, bis der Prozentsatz von Farbstoffpulver auf etwa eins gesunken ist. Gegebenenfalls kann dem Entwicklerpulver 43 kontinuierlich oder von Zeit zu Zeit frisches Tonerpulver beigegeben werden, wodurch es stets regeneriert wird.

Parallel zur Achse 47 ist in der Kammer 11 eine etwa vertikal stehende Trennwand 53 vorgesehen. Gemeinsam mit der Vorderwand 35 begrenzt diese Trennwand einen

3098U/1Ü69

spaltförmigen Raum 55, der eine Verbindung zwischen dem Schöpfrand 45 und dem Träger 1 bildet. Vorzugsweise endet die Trennwand 53 in einem geringen Abstand von den beiden Seitenwänden 39 und 39'· Parallel zu diesen Seitenwänden erstrecken sich dann zwei Trennwände $6 und 56', deren Höhe gleich derjenigen der Trennwand 53 ist, und die diese Wand mit der Vorderwand 35 verbinden.

Ein zweiter Spalt 57 befindet sich zwischen dem oberen Rand 41 der Vorderwand 35 und einem über dem spa-ltförmigen Raum 55 befindlichen Magnetsystem 59· Die Weite des Spalts 57- ist einstellbar, da die Kammer 11 um eine Achse 5ό kippen kann. Die Einstellung erfolgt mittels einer unter der Kammer 11 vorgesehenen Stellschraube 58. Das Magnetsystem 59 (siehe auch Fig. 4) besteht vorzugsweise aus einem zylinderförmigen Körper, der um seine parallel zum Spalt 57 angeordnete Längenachse mittels einer im Rahmen 29, 29' gelagerten Achse 61 drehbar ist. Zum Drehen des Magnetsystems befindet sich an einem Ende der Achse 61 ein Handgriff 63. Ein Teil des Umfangs des Zylinders wird über die Gesamtlänge des Spalts 55 durch einen Stab 63 aus dauermagnet!siertem Material, etwa Ferrit, beansprucht. Die Magnetisation des Materials 63 ist derart, dass sich das erzeugte Magnetfeld- bis in die Kammer 11 erstreckt. Dies kann etwa dadurch erreicht werden, dass der Magnet 63 in radialer Richtung magnetisiert wird. In den Figuren 3 und k ist der magnetische Nordpol mit N und der Südpol mit S angegeben. Die diametral gegenüber dem Magneten 63 liegende Hälfte des Zylinders

3098U/1069

enthält einen sich über die Gesamtlänge des Zylinders erstreckenden Schirm 65 aus einem Material mit magnetisch abschirmender Wirkung, zum Beispiel permalloy. Die Wirkung der beschriebenen Entwicklungsvorrichtung ist wie folgt. Das durch den Druckknopf 5 mit einem elektrostatischen Ladungsbild versehene Papier 1 wird über den Spalt 57 mit Hilfe der Transportrollen 17» 19 und 17'. 19 * entlang dem Magnetsystem 59 transportiert. Dabei gleitet das Papier über den umgebogenen oberen Rand 41 der Vorderwand 35 und entlang den Ausnehmungen in den beiden Seitenwänden 39 und 39*· Das Papier 1 schliesst den Spalt 57 zwischen dem Magnetsystem 59 und dem oberen Rand 41 vollständig ab. Das Schöpfrad h*) wird durch den Motor k9 in der in Fig. 3 angegebenen Richtung (nach links) mit einer niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit, etwa sechs Umdrehungen je Minute, herumgedreht. Die Schaufeln 51 drängen dann das Entwicklerpulver k3 nach oben in den spaltförmigen Raum 55· An der Oberseite dieses Raums liegt das angestaute Entwicklerpulver k3 dann am Papier 1 an, an dessen Rückseite sich der Magnet 63 befindet. Die Eisenteilchen im Entwicklerpulver ^3 werden hierdurch mit den an ihnen haftenden Tonerteilchen an das Papier 1 gezogen. Die Tonerteilchen haften dabei an den elektrostatisch geladenen Stellen des Papiers 1, wodurch das Ladungsbild sichtbar wird. Das nahe den Enden des Magnet systems 59 befindliche Pulver wird nicht an das Papier 1 gezogen. Dieses Pulver fällt über

3098U/ 1069

-11- PHN. 5891

die Trennwände 56 und 56· und gelangt in die Räume zwischen diesen Trennwänden und den Seitenwänden 39 und 39'» wo es sich wieder mit dem Entwicklerpulvervorrat vermischen kann. Dank dieser Konstruktion werden keine Anforderungen an die Abdichtung zwischen dem Papier 1 und den Seitenwänden 39 und 39* gestellt.

Das in den spaltförmigen Raum 55 gedrängte Entwicklerpulver 43 wird durch die Reibung mit dem Papier 1 zu einer Stelle mitgenommen, an der das Magnetfeld nahezu keinen Einfluss mehr. hat. Hier fallen die Eisenteilchen und die nicht zum Entwickeln verwendeten Tonerteilchen in die Kammer 11 zurück. Sie vermischen sich wieder mit dem dort befindlichen Entwicklungspulver 43. Die Strömungsrichtung des Entwicklerpulvers k3 ist in- Fig. 3 mit einer Reihe von Pfeilen 65 angegeben.

Ist der auf der Vorratsrolle 3 vorhandene Papiervorrat erschöpft, so muss der Papierstreifen 1 durch einen neuen ersetzt werden. Hierzu kann wie beschrieben der Rahmen 29, 29' emporgeplakkt werden, wodurch das Papier 1 frei wird. Um zu verhindern, dass hierbei der Magnet 63 einen Teil des Entwicklerpulvers mitnimmt, was zu einer Verunreinigung der Umgebung führen würde, dreht man das Magnetsystem 59 erst mit Hilfe des Handgriffs 63 über 180 um seine Längenachse, wodurch der Schirm 65 zwischen dem Magneten und dem Papier 1 angeordnet wird. Hierdurch fällt das Entwicklerpulver hj in die Kammer 11 zurück, wonach der Rahmen 29, 29' ohne weiteres emporge-

309814/1069

kippt werden kann.

Obwohl im vorhergehenden die Anwendung der Entwicklungsvorrichtung nach der Erfindung in einem bestimmten Typ von elektrostatischem Drucker beschrieben wurde, versteht es sich, dass sie ebenso gut mit anderen Apparaten zusammenarbeiten kann, die einen Träger mit einem elektrostatischen Ladungsbild liefern. So kann etwa auch ein Zwischenträger verwendet werden, auf dem das Ladungsbild angebracht und entwickelt wird, wonach das entwickelte Bild auf einen definitiven Träger übertragen wird. Ebenso kann das Ladungsbild statt durch den elektrostatischen Druckkopf 5 andersartig auf dem Träger angebracht werden, etwa durch Projizieren eines Bildes auf einen homogen geladenen photoleitenden Träger.

3098U/ 1069

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

-13- PHN. 5891

ΓΙ ,! Vorrichtung zum Entwickeln von auf einem Träger gebildeten elektrostatischen Ladungsbildern, welche Vorrichtung aus einer trogförmigen Kammer mit zwei Seitenwänden, einer Vorder- und einer Rückwand besteht, wobei
der Träger über den oberen Rand jener Vorderwand in einer senkrecht zum genannten oberen Rand verlaufenden Richtung transportiert werden kann, wobei er die offene Oberseite
der Kammer zumindest teilweise abdeckt, welche Kammer Entwicklerpulver enthalten kann, das mittels eines Schöpfrads bewegt werden kann, welches Schöpfrad um eine parallel zum oberen Rand verlaufende Achse drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (11) eine parallel zur genannten Achse (47) verlaufende, etwa vertikal stehende Trennwand
(53) enthält, die eine Begrenzung eines spaltförmigen Raums (55) bildet, dessen andere Begrenzung durch die Vorderwand (35) gebildet wird, welcher spaltförmige Raum (55) eine Verbindung zwischen dem Schöpfrad (45) und der Stelle für den die Kammer (11) abdeckenden Teil des Trägers (1) bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass daä Schöpfrad (45) durch einen zyli'nderförmigen Käfig von Schaufeln (5I ) in. Form von parallel zur Zylinderachse
verlaufenden Streifen gebildet wird, deren Breite höchstens ein Sechstel des Aussendurchmessers des Schöpfrads (45)
be trägt.

309814/1069

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Spalt (57) zwischen dein oberen Rand (^1) der Vorderwand (35) und einem sich über dem erstgenannten spaltförmigen Raum (55) befindenden, sich über dessen Gesamtlänge erstreckenden Magnetsystem (59) vorhanden ist, welcher zweite Spalt (57) einen Teil des Transportwegs für den zu entwickelnden Träger (1) bildet. k. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem (59) aus einem zylinderförmigen Körper besteht, der um seine parallel zum zweiten Spalt (57) verlaufende Achse drehbar ist, und der über einen Teil seines Umfangs aus einem sich über die Gesamtlänge des zuerstgenannten spaltförmigen Raums (55) erstreckenden, dauermagnetisierten Material (63) besteht, während die diametral gegenüber diesem magnetisierten Teil (63) liegende Hälfte des Zylinders einen aus einem Material mit einer magnetisch abschirmenden Wirkung bestehenden Schirm (65) enthält.

3098 U/ 1 069

Le β rs e it e