DE2729005C2

DE2729005C2 - Magnetbürstenrolle

Info

Publication number: DE2729005C2
Application number: DE2729005A
Authority: DE
Inventors: Jerry Joe Longmont Col. Abbott; Allison Holland Lafayette Col. Caudill
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1976-06-30
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1984-02-16
Also published as: JPS533347A; AU506133B2; US4018187A; DE2729005A1; CA1094796A; AR213002A1; JPS6130271B2; AU2646677A; GB1557126A; BR7704221A

Description

(a) einem Abstand A des 15- bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen,

(b) wenigstens einer Tiefe B des 1- bis 2fachen Durchmessers der Trägerteilchen und

(c) wenigstens einer Breite C des 2- bis 3fachen Durchmessers der Trägerteilchen

aufweist

und daß die zwischen den Nuten (11) hervorstehenden Teile (16) der Rolle (10) eine polierte Oberfläche aufweisen.

Die Erfindung betrifft eine Magnetbürstenrolle mit einer in einem Muster aufgerauhten äußeren Oberfläche zum Transport tonerbedeckter Trägerteilchen in eine höher liegende Entwicklungszone zur Verwendung in einer elektrophotographischen Kopiermaschine.

Diese Patentanmeldung schließt Teile der Beschreibung der deutschen Patentschrift 24 60 782 und der deutschen Patentschrift 26 42 681 ein, wobei durch die vorliegende Erfindung die in der deutschen Patentschrift 24 60 782 in Fig. 2 gezeigte Rolle ersetzt wird und die gewünschte Oberfläche für die Rolle 14 der Fig. 1,2 und 3 der deutschen Patentschrift 26 42 681 geschaffen wird.

In typischen elektrophotographischen Kopiermaschinen wird ein latentes Bild auf einer photoleitfähigen Oberfläche erzeugt, dann wird Tonermaterial auf das latente Bild aufgetragen und in denjenigen Bildteilen, welche eine Ladung tragen, angezogen. Ein Kopierblatt wird dann mit dem Tonerbild in Berührung gebracht, dieses wird auf das Papierblatt übertragen und durch Erhitzen auf dem Kopierblatt fixiert unter Erhalt einer fertigen Kopie.

In der obigen Maschine wird der Toner dem latenten Bild in der Entwicklungszone auf verschiedene Weise zugeführt, beispielsweise kann der Toner auf kleinen Trägerteilchen aus magnetischem Material abgeschieden werden. Der Toner haftet an den Trägerteilchen durch triboelektrische Kräfte zwischen dem dünnen polymeren Überzug auf den Magnetteilchen und dem Toner selbst. Wenn die Trägerteilchen der Entwicklungszone zugeführt werden, werden sie zusammengedrückt und gerüttelt, was ausreichend ist, um die triboelektrischen Kräfte zu überwinden und den Toner für die Übertragung auf die geladenen Teile des latenten Bildes freizusetzen.

In Magnetbürsten-Entwicklungsvorrichtungen, in denen die Trägerteilchen von einer Aufnahmezone in der Nähe der tiefsten Stelle der Umdrehung der Magnetbürstenrolle zu einer Entwicklungszone angehoben werden, ist es erforderlich, die Oberfläche der Magnetbürstenrolle mit einem hinreichend rauhen Äußeren zu versehen, um diese mechanisch mit den sphärisch geformten Trägerteilchen belegen zu können, in dem Maße, wie die Magnetkräfte, welche durch die Magnetbürstenrolle erzeugt werden, die Teilchen auf der äußeren Oberfläche festhalten, während sie nach oben getragen werden. Wenn die äußere Oberfläche der Rolle keine ausreichende Aufoahmefläche aufweist, um die Teilchen an einer Stelle zu halten, wird eine schlechte Kopierqualität als Folge des nicht ausreichenden Entwicklerflusses, d. h, eine fleckige Kopie erhalten. Wenn andererseits die äußere Oberfläche der.Rolle

ίο außergewöhnlich rauh ist, werden die sphärisch geformten Trägerteilchen mechanisch zu fest gehalten und sind nicht in der Lage, in der Entwicklungszone, in der sie mit dem latenten Bild in Kontakt gebracht werden, verwirbelt zu werden und aufeinander abzurollen. Als Folge davon wird auch eine schlechte Kopierqualität erhalten und außerdem wird die Oberfläche der Trägerteilchen abgenützt, wenn die Trägerteilchen zusammengedrückt werden ohne die Möglichkeit, sich bewegen zu können oder verwirbelt zu werden. Da die Oberfläche der Trägerteilchen der triboelektrischen Eigenschaften zwischen Träger und Toner wegen mit einem Polymermaterial überzogen ist, wird der Polymerüberzug durch eine solche Behandlung abgebaut Ein weiterer Schaden tritt dadurch auf, daß das Tonermaterial gegen die Oberfläche der Magnetbürstenrolle gerieben wird, wo es nach einer gewissen Anwendungszeit einen Tonerfilm auf der gesamten Oberfläche der Rolle bildet. Dies trifft besonders zu bei Anwendung von Tonern mit niedrigem Schmelzpunkt, was insbesondere bei der Heißrollenfixierung erforderlich ist. Als Folge davon wird eine unregelmäßige und nicht vorhersehbare Spannung an der Magnetbürstenrolle erhalten, die aber im Hinblick auf einen minimalen Kopierhintergrund und zur Kontrolle der Kopierdichte stabil sein sollte.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 97 076 ist bekannt, die gesamte Oberfläche von Magnetbürstenrollen zum besseren Transport von Trägerteilchen aufzurauhen, indem beispielsweise ein Drahtgitter auf eine Rolle aus Kunststoff aufgeschmolzen und dann entfernt wird, wodurch Rillen und nutenförmige Vertiefungen entstehen. Aus diesem Stand der Technik ist nicht bekannt, die Nuten auf der Oberfläche der Magnetbürstenrolle in einem bestimmten Abstand anzuordnen und die Oberflächenbereiche der zwischen den Nuten hervorstehenden Teile in bestimmter Weise zu gestalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Magnetbürstenrolle mit einer Oberfläche,

so die durch die Anordnung der Nuten in einem bestimmten Abstand und deren Abmessungen und die besondere Ausgestaltung der Oberflächenbereiche zwischen den Nuten eine ausreichende Haftung der Trägerteilchen gestattet, wenn dieselben der Entwicklungszone zugeführt werden, und die gestattet, daß die Teilchen ausreichend verwirbelt werden und sich relativ zueinander und zur Rollenoberfläche bewegen können, wenn die Entwicklungszone erreicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Magnetbürstenrolle, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rolle an ihrer Oberfläche axial verlaufende Nuten mit

(a) einem Abstand A des 15- bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen,

(c) wenigstens einer Breite C des 2- bis 3fachen

Durchmessers der Trägerteilchen

aufweist und daß die zwischen den Nuten hervorstehenden Teile der Rolle eine polierte Oberfläche aufweisen.

Die Rolle, welche eine zylindrische Fonn aufweist, wird im allgemeinen aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Aluminium hergestellt. Sie ist hohl und in ihrer Gesamtheit elektrisch leitend, und in ihrem Innern sind Mittel (12) zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Trägerteilchen aufgenommen und durch Magnetkräfte auf der Rollenoberfläche festgehalten. Die Belegung der Oberfläche mit Trägerteilchen erfolgt durch die Reibungskräfte, die durch die Nuten erzeugt werden. Auf diese Art werden Schichten von Trägerteilchen durch die Rolle zu der Entwicklungsstation aufwärts bewegt

F i g. 1 zeigt eine Rolle gemäß der Erfindung mit axial verlaufenden Nuten entlang der Peripherie derselben.

F i g. 2 zeigt einen Teil der Rolle im Querschnitt mit den verschiedenen Dimensionen.

F i g. 3 zeigt eine vergrößerte graphische Ansicht der Trägerteilchen, die von der mit Nuten versehenen Rolle der Entwicklungszone zugeführt werden, wo sie Toner auf das latente Bild abgeben.

In F i g. 1 ist eine mit Nuten versehene Rolle gemäß der Erfindung gezeigt, während Fig.2 einen Querschnitt der Rolle zeigt, aus der die Form der Nut in der äußeren Peripherie ersichtlich ist In F i g. 2 ist zwar eine V-förmige Nut gezeigt dieser spezielle Querschnitt der Nut ist aber nicht zwingend vorgeschrieben. F i g. 2 zeigt die kritische Größe A, welche gemäß der Erfindung in einem Bereich des 15- bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen, die zur Entwicklung verwendet werden, liegen muß. Die Größe B, die Tiefe der Nut, ist nicht kritisch, sollte aber wenigstens den 1-bis 2fachen Teilchendurchmesser besitzen, so daß ausreichende mechanische Verknüpfungskräfte von Trägerteilchen zu Trägerteilchen erhalten werden. Die Größe Czeigt die Breite der Nut, und auch diese Größe ist nicht kritisch, sie sollte jedoch vorzugsweise wenigstens den 2- bis 3fachen Teilchendurchmesser besitzen.

Fig.3 zeigt eine graphische Ansicht der Trägerteilchen, die von der Magnetrolle 10 zu der Entwicklungsstation, die durch die Größe D angezeigt wird, getragen werden. Der Bereich, in dem die Entwicklung stattfindet, liegt an dem Spali zwischen der Magnetrolle 10 und dem Photoleiter 13, der im vorliegenden Fall auf einer Trommel aufliegt. Die Magnetkräfte, die die Trägerteilchen auf der Magnetbürstenrolle 10 halten, werden durch Magnete 12 erzeugt Die Trägerteilchen 14 werden von der Magnetrolle 10 gehalten, und bei ihrem Eintritt in den Spalt in einer Dicke E, die durch die Rakel 15 festgelegt wird, gezeigt In einer typischen elektrophotographischen Maschine erzeugt die Rakel 15 eine Dicke £ von etwa ?,?9 mm an Trägerteilcben mit einem Durchmesser von 030 mm, welche dann in den Spalt eintreten, der eine Spaltbreite D von etwa 1,27 mm aufweist Demzufolge werden die Trägerteilchen, wenn sie den Spalt passieren müssen, verwirbelt und zusammengedrückt, damit sie den kleineren Spaltdurchmesser passieren können. Dieses Verwirbeln und Zusammendrücken erzeugt die mechanischen Kräfte, welche den Toner von den Trägerteilchen ablösen und dafür sorgen, daß er auf dem latenten elektrostatischen Bild auf dem Photoleiter 13 niedergeschlagen wird, wodurch die Pudereiitwicklung des Bildes vorgenommen wird. Typische Trägerteilchendurchmesser betragen etwa 400 (im bis ΙΟΟμπι und deshalb gibt die graphische Darstellung in F i g. 3 nicht die tatsächlichen Größen der Trägerteilchen wieder, die in Fig. 3 größer erscheinen, als sie in Wirklichkeit sind. Das Prinzip der Nuten, eine teilverknüpfende Reibungskraft auf die Trägerteilchen, wenn sie dem Entwicklungsbereich zugeführt werden, auszuüben, ist jedoch in Fig.3 gezeigt

Die hervorstehenden Teile 16 zwischen den Nuten weisen eine hochpolierte Oberfläche auf, die einen geringen oder gar keinen Reibungseffekt auf den Toner ausübt, so daß kein Toner auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle selbst während der Bewegung der Trägerteilchen in der Entwicklungszone abgeschieden wird. Durch diese Ausgestaltung der Oberfläche und die Anordnung der Nuten wird eine Oberflächenrauhigkeit in longitudinaler Richtung von 0,6 μιπ erhalten.

Es wurde gefunden, daß, wenn die Nuten in zu dichtem Abstand angeordnet sind, die mechanischen Verknüpfungskräfte der Teilchen zu groß werden, so daß die Teilchen in kompakter Form zu fest gehalten werden, während sie die Entwicklungszone passieren, mit dem Ergebnis, daß Toner abgerieben wird und sich auf der Oberfläche der Entwicklungsrolle festsetzt. Andererseits, wenn die Nuten sich in zu großem Abstand voneinander befinden, sind die mechanischen Verknüpfungskräfte, die die Trägerteilchen fixieren, nicht ausreichend, mit der Folge, daß die gewünschte Höhe von 2,29 mm beim Eintritt in den Spalt nicht einheitlich ist. Es wurde gefunden, daß, wenn die Nuten einen Abstand des 15- bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen aufweisen, eine saubere Lösung aller Variablen erhalten wird.

Hieizu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Magnetbürstenrolle mit einer in einem Muster aufgerauhten äußeren Oberfläche zum Transport tonerbedeckter Trägerteilchen in eine höher liegende Entwicklungszone, dadurch gekennzeichnet,

daß die Rolle (10) an ihrer Oberfläche axial verlaufende Nuten (11) mit