DE2815841B2 - Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen der Tonerteilchenkonzentration in einem Entwicklerpulver - Google Patents
Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen der Tonerteilchenkonzentration in einem EntwicklerpulverInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung der im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 vorausgesetzten Art, wie sie bei elektrostatischen Druckgeräten od. dgl. verwendet
■wird.
In einer Vorrichtung, in der ein elektrostatisches Latentbild durch das Entwicklerpulver aus einer
Mischung von ferromagnetischen Trägerteilchen und nichtmagnetischen pigmentierten Tonerteilchen entwickelt
wird, werden die Tonerteilchen verbraucht, während die ferromagnetischen Trägerteilchon unverbraucht
zurückbleiben und im Lauf der Entwicklungsprozesse wieder verwendet werden. Nach wiederholter
-Verwendung des Entwicklerpulvers sinkt allmählich die Konzentration der Tonerteilchen im Entwicklerpulver.
Um eine hohe Entwicklungsqualiiät aufrechtzuerhalten,
muß die Konzentration der Tonerteilchen konstant oder in einem bestimmten Bereich gehalten werden, was
seinerseits die Erfassung der Konzentration der Tonerteilchen erfordert Es wurden Tonerkonzentrationserfassungsgeräte
angegeben, die im Ansprechen auf Änderungen der Permeabilität des Entwicklerpulvers
arbeiten. Solche Vorrichtungen sind in den US-PS 72 551 und 39 99 687 beschrieben.
Andererseits wurde in der DE-OS 27 46 352 eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
vorausgesetzten Art vorgeschlagen, bei der die Spule oder Spulen zur Erfassung der Tonerteüchenkonzentration
vorzugsweise nahe dem Behälterboden in der Entwicklerströmung unterhalb der Magnetbürstenwalze
angeordnet ist bzw. sind. Diese Anordnung befriedigt noch nicht völlig, da der Strom bzw. dis Dichte des auf
die Spule einwirkenden Entwicklerpulvers instabil oder durch einen äußeren Magnetkreis beeinflußbar ist.
Die US-PS 38 02 381 beschreibt im Gegensatz dazu, die Spule in einen Spulenzylinder einzusetzen. Eine
solche Vorrichtung weist ebenfalls das Problem auf, daß die Strömung des Entwicklerpulvers durch die Spule
gestört wird und daher eine Messung hoher Genauigkeit erschwert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs vorausgesetzte Entwicklungsvorrichtung dahingehend
zu verbessern, daß die Einrichtung zum Erfassen der Tonerteüchenkonzentration mit höherer
Genauigkeit arbeit _t und nicht leicht durch andere magnetische Faktoren als das Entwicklerpulver beeinflußt
wird.
•p Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die (kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
«gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Bei der erfindungsgemäßen Entwicklungsvorrichtung wird also das Entwicklerpulver von der Magnetbürstenwalze
zu einem Hohlkörper geführt, den es in laminarer Strömung durchströmt und in dem die flache Spule ohne
Beeinträchtigung der laminaren Strömung angeordnet
so ist, so daß die Strömung des Entwicklerpulvers stabil ist und aufgrund des magnetischen Abschirmeffekts des
Entwicklerpulvers selbst nicnt leicht durch äußere Bedingungen beeinträchtigt wird.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert;
darin zeigt
Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Entwicklungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1;
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1;
F i g. 3 eine entsprechende elektrische Schaltung;
F i g. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Erfassungscharakteristikkurven;
F i g. 5 einen Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der
'Erfindung;
Fig.6 einen Längsschnitt der Entwicklungsvorrichtung
nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 6
F i g. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in F i g. 6
so und
F i g. 8 eine Perspektivdarstellung der vergrößerten Spule.
In Fig. 1 und 2 deutet die Bezugsziffer 1 zwei Seitenplatten in bestimmtem Abstand zueinander an,
die zwischen sich eine im wesentlichen U-förmige Bodenplatte 2 halten und einen Entwicklerbehälter 2a
!bilden. Man erkennt weiter eine Magnetbürstenwalze 3, tieren Außenumfang zu S, N, S usw. in dieser
Reihenfolge magnetisiert ist Die Magnetbürstenwalze 3 .ist zwischen den Seitenplatten i in einer solchen
Stellung befestigt, daß der Magnetpol N einem zu entwickelnden Objekt 4 gegenübersteht, das sich in der
Richtung des Pfeils A bewegt Außerdem ist ein unmagnetischer Mantel 5 drehbar um den Außenumfang
der Magnetbürstenwalze 3 konzentrisch zu dieser montiert Man erkennt weiter das Entwicklerpulver 6,
das auf dem Boden des Entwicklerbehälters 2a aufgenommen ist, und ein Teil des Entwicklerpulvers 6
wird am Außenumfang des Mantels 5 durch die magnetische Anziehungskraft der Magnetbürstenwalze
3 gehalten. Der Mantel 5 wird durch einen nicht abgestellten Antriebsmechanismus in der Richtung des
Pfeils B gedreht, so daß sich das am A'jßenumfang des
Mantels 5 haftende Entwicklerpulver ebenfalls in der Richtung des Pfeils B bewegt und somit eine
magnetische Purste 6a bildet Die Dicke der magnetischen
Bürste 6a ist durch eine Abstreifmesserkante 2b an der Bodenplatte 2 so begrenzt, daß die Oberfläche
der magnetischen Bürste 6a die Oberfläche des Objekts
4 leicht reibt. Man erkennt weiter einen zylindrischen Hohlkörper 7 zum Durchlaß des Entwicklerpulvers, der
eine obere, zum Außenumfang des Mantels 5 hin gekrümmte öffnung aufweist. Der Teil des gekrümmten
Teils des Hohlkörpers 7, der dem Außenumfang des Mantels 5 näher ist, reicht zu einem dem Außenumfang
des Mantels 5 näheren Punkt als sein übriger Teil und bildet einen Abstreifer 7a zum Trennen der magnetischen
Bürste 6a vom Außenumfang des Mantels 5 und zum Führen des Materials der magnetischen Bürste zur
oberen öffnung des Hohlkörpers 7. Das untere Ende -des Hohlkörpers 7 hat einen Boden mit einer Vielzahl
von Perforationen 7b, durch die das Entwicklerpulver 6 in den Entwicklerbehälter 2a ausgelassen wird, so daß
•eine laminare Strömung des Entwicklerpulvers 6 gebildet wird, die sich in F i g. 1 im Hohlkörper 7 nach
unten bewegt. Am mittleren Teil der vertikalen Seitenwände des Hohlkörpers 7 sind Spulenmontagefenster
7c und 7d einander gegenüber ausgebildet Die flache Spule 8 wird durch das Fenster 7c eingesetzt, und
deren vorderes Ende wird in das andere Fenster 7d eingepaßt, so daß die Spule 8 mit ihren Oberflächen
--parallel zur Strömung des Entwicklerpulvers 6 im mittleren Teil der Strömungsbahn im Hohlkörper 7 fest
angeordnet ist. Wie im einzelnen in F i g. 2 und 8 gezeigt ist, weist die flache Spule 8 einen ovalen Spiralleiter 8a
mit dünner Harzeinbettung auf (wobei die Kantenabmessungen derart sind, daß die Strömung des
Entwicklerpulvers nicht merklich gestört wird). Ein 'Ende der flachen Spule 8 ist mit einem Flansch 8b
ausgebildet, mittels dessen Anschlüsse 8c und Bd herausgeführt sind. Man erkennt weiter eine magnetische
Abschirmplatte 9 zur Abschirmung des Hohlkörpers 7 gegenüber den magnetischen Flüssen der
'Magnetbürstenwalze 3. Die magnetische Abschirmplatte 9 ist an den Seitenplatten 1 befestigt, und der
Hohlkörper 7 liegt an einer Seite der magnetischen Abschirmplatte 9 an. Rührer 10 und 11 rotieren in den
Richtungen der Pfeile C bzw. D zwecks Rührens des Entwicklerpulvers im Behälter 2a. Es ist weiter eine
Trennwandplatte zur Abgrenzung eines oberen Teils des Entwicklerbehälters 2 vorgesehen, wodurch ein
Trichter 14 zum Speichern der Nachschubtonerteilchen 13 gebildet wird. Arn unteren Ende des Trichters 14 ist
ein Zuleitungsventil 15 vorgesehen, das durch Drehung in der Richtung des Pfeils fsdie Tonerteilchen 13 auffüllt
Die oberen Teile des Entwicklerbehälters 2a und des Trichters 14 sind durch einen Deckel 16 abgeschlossen,
'der in der Richtung des Pfeils Fschwenkbar montiert ist
Eine entsprechende elektrische Schaltung ist in F i g. 3
dargestellt Der Leiter 8a der flachen Spule 8 und ein Drehkondensator 20 bilden einen mit einem Oszillator
21 verbundenen Reihenresonanzkreis. Man erkennt weiter eine Diode 22 zur Gleichrichtung der Anschlußspannung
der Spule 8, einen Glättungskondensator 23 zum Glätten des gleichgerichteten Ausgangs, einen
Zeiger 24 und einen Ventilsteuerkreis 25 zum Betrieb des Zuleitungsventils 15. Der Zeiger 24 dient zum
Anzeigen eines Mangels oder Überschusses der Konzentration der Tonerteilchen im Vergleich mil
einem Sollwert Die Konstanten des Ventilsteuerkreises 25 !sind so eingestellt, daß, wenn die Konzentration der
Tonerteilchen dem Sollwert entspricht, der Resonanzkreis dem Zwischenteil des Anstiegsgradienten der
Schwingungscharakteristik entspricht und der Zeiger 24 auf den Sollwert zeigt An der unteren Grenze der
Konzentration der Tonerteilchen betätigt der Ventilsteuerkreis 25 das Ventil 15, um so die Tonerteilchen 13
in bestimmter Menge aufzufüllen.
Beim Entwicklungsvorgang werden das Objekt 4, der Mantel 5 und die Rührer 10 und 11 synchron in den
Richtungen der zugehörigen Pfeile durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus angetrieben. Am
Boden des Entwicklerbehälters 2a wird das Entwicklerpulver 6 zum Außenumfang des Mantels 5 angezogen
und bildet die magnetische Bürste 6a, die das Latentbild im Objekt 4, indem sie dieses leicht reibt, entwickelt. Der
{Teil der magnetischen Bürste 6a, der über die [Entwicklungsstelle hinaus gelangt ist, wird von der
Oberfläche des Mantels 5 durch den Abstreifer 7a getrennt und in den Hohlkörper 7 durch dessen obere
^öffnung geführt Der Hohlkörper 7 hat wesentliche Vertikale Teile darin und einen Boden mit einer Vielzahl
fvon Perforationen 7b. Das Entwicklerpulver im Hohlkörper 7 fällt auf den Boden des Entwicklerbehälters
2a durch diese Perforationen und wird nach der Durchrührung durch die Rührer 10 und 11 vom Mantel 5
(wieder angezogen, um erneut die magnetische Bürste 6a zu bilden.
Dieses Zirkulationssystem des Entwicklerpulvers 6 enthält die flache Spule 8 im Hohlkörper 7. Das
jEntwicklerpulver strömt in Form einer laminaren
^Strömung längs beider Seiten der Spule nach unten. Die ^magnetische Permeabilität des Entwicklerpulvers ist
daher ein Faktor zui Bestimmung der Größe der 'Induktivität der flachen Spule 8. Falls die Konzentration
der Tonerteilchen hoch ist, ist die Permeabilität niedrig und daher die flache Spule 8 von niedriger Induktivität
!Mit dem Sinken der Konzentration der Tonerteilchen wächst die magnetische Permeabilität und damit die
Induktivität der flachen Spule 8. Als Ergebnis ändert sich die Größe der AnschluSspannung über die flache
,Spule 8, so daß der Zeiger 24 den Mangel oder ^Überschuß der Konzentration der Tonerteilchen
anzeigt Wenn die Konzentration der Tonerteilchen die untere Grenze erreicht, wird der Ventilsieuerkreis 25
betätigt, um das Ventil 15 zu drehen, so daß die Tonerteilchen 13 in den Entwicklerbehälter 2a nachgefüllt
werden.
Bei diesem Verfahren zum Erfassen der Konzentration der Tonerteilchen ist die Spule 8 flach und in die
laminare Strömung des Entwicklerpulvers eingesetzt, und daher hat das Entwicklerpulver eine starke
magnetische Wirkung auf die flache Spule 8 mit dem Ergebnis, daß sich die Induktivität der flachen Spule 8
stark mit der magnetischen Permeabilität des Entwicklerpulvers ändert Eine Eigenschaftskurve nach dem
betrachteten Ausführungsbeispiel ist in der Kurve I in F i g. 4 gezeigt, v/ährend die Kurve II die entsprechende
Charakteristik für eine Vorrichtung zeigt, in der das Entwicklerpulver durch die Spule hindurchgeleitet wird.
Man sieht, daß die Ansprechempfindlichkeit auf Änderungen der Konzentration der Tonerteilchen oder
Permeabilität im Fall der Kurve I größer als im Fall der Kurve II ist
Weiter lassen sich, da die laminare Strömung des Entwicklerpulvers zu beiden Seiten der flachen Spule 8
auftritt, die magnetischen Flüsse, die von äußeren magnetischen Kreisen austreten und sonst die korrekte
Funktion der flachen Spule 8 stören* durch die Abschirmplatte 9 und die laminare Strömung des
Entwicklerpulvers als solche abschirmen. Das Ende der flachen Spule 8 ist von niedrigem Widerstand gegen den
Abwärtsstrom des Entwicklerpulvers im Hohlkörper 7, so daß die Störung der laminaren Strömung (Änderungen
in der Strömungsrichtung oder Dichte des Entwicklerpulvers) sehr gering gehalten wird.
Fig.5 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wonach der mechanische Rührer 11 der Entwicklungsvorrichtung nach F i g. 1 durch einen
Rührer 11a des Magnetwalzentyps ersetzt ist In diesem
Ausführungsbeispiel wird die magnetische Walze 11a nach einem Magnetmuster, wie durch die Symbole N1S,
N usw. angedeutet ist, an ihrem Außenumfang in einer der Magnetbürstenwalze 3 ähnlichen Weise magnetisiert
und in der Richtung des Pfeils D gedreht. Während das Entwicklerpulver 6 die Flügel des mechanischen
Rührers 11 (Fig. 1) leicht verläßt, löst sich das vom
magnetischen Rührer 11a angezogene Entwicklerpulver nicht leicht von dessen Oberfläche. Aus diesem Grund
ist das untere Ende der magnetischen Abschirmplatte 9 hier in der Nähe des Außenumfangs des Rührers 11a
haftende Entwicklerpulver 6 zwangsläufig abzustreifen. Die anderen Teile sind mit denen des Ausführungsbeispiels
nach F i g. 1 identisch.
Der in Fig.5 gezeigte Rührer Ha wirkt auch zur
Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Hohlkörper 7 ausströmenden Entwicklerpulvers.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig.6 und 7 veranschaulicht In diesen Figuren
erkennt man Seitenphtten 61, eine Bodenplatte 62 und das im aus den Seitenplatten 61 und der Bodenplatte 62
gebildeten Entwicklerbehälter enthaltene Entwicklerpulver 63. Weiter sind Abstandshalter 64 zur Ermöglichung
des Zusammenbaus der Seitenplatten 61 und der Bodenplatte 62 mit hoher Genauigkeit, eine an den
Seitenplatten 61 befestigte Magnetbürstenwalze 65 und ein Mantel 66 aus unmagnetischem Material dargestellt,
der am AuBenumfang der Magnetbürstenwalze 65
durch einen äußeren Antriebsmechanismus in der Richtung des Pfeils drehbar gehalten ist
Man erkennt außerdem ^wci Rührschnecken 67, die
an den Seitenplatten 61 in den Richtungen der zugehörigen Pfeile gemeinsam mit dem Antriebsmechanismus
für den Mantel 66 drehbar gehalten sind. Die Drehung der Rührschnecken 67 rührt einerseits das
Entwicklerpulver und liefert andererseits Reibungsladungen für die Tonerteilchen.
Die Vorrichtung ist mit einem Abdeckteil 68 mit einer Tonerzuführöffnung 69 am oberen Teil abgedeckt Man
erkennt weiter einen Abstreifer 70 zum Führen des Entwicklerpulvers vom Außenumfang des Mantels 66 in
eine Ausbuchtung 71, die durch Extrudieren des ansteigenden Teils der Bodenplatte 62 in Ausbuchtungsform gebildet ist Ein Teil des Abstreifers 70 ist an der
Bodenplatte 62 zur Bildung eines Teils des Hohlkörpers .montiert (F ig. 7).
Die Spulen 8 weist gemäß Fig.8 einen flach
gewickelten Spulenleiter 8a, einen Flansch 8b, eine Kunstharzeinformung und Anschlüsse 8c, 8t/ auf und ist
ίο innerhalb des Hohlkörpers'70^7.i angeordnet
Ein kompakter Steuermagnet 73 in Walzenform ist auf der Welle 74 montiert, die drehbar von den
Seitenplatten 61 gehalten ist und mit dem Antriebsmechanismus für den Mantel 66 in Verbindung steht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Mantel 66 durch einen äußeren Antriebsmechanismus
während des Entwicklungsvorganges gedreht wird, eine magnetische Bürste auf dem Außenumfang des Mantels
66 gebildet, und ein Teil des Entwicklerpulvers 63 wird
durch den Abstreifer 70 in den Hohlkörper 70, 71 eingeführt Durch die Drehung des Steuermagnets 73
unter dem Hohlkörper wird das Entwicklerpulver im Hohlkörper begrenzt heraus in das drehende Magnetfeld
gefördert und zur Bodenplatte 62, die den Entwicklerpulverbehälter bildet, zurückgeführt
Zu anderen Zeiten als beim Entwickeln ist weder der Mantel 66 noch der Steuermagnet 73 in Rotation, und
daher wird der untere Teil des Entwicklerpulvers im Entwicklerbehälter 71 durch die Magnetkraft des
Steuermagnets 73 festgehalten und am Ausfließen verhindert Als Ergebnis wird die Konzentration der
Tonerteilchen im Entwicklerpulver ohne Rücksicht darauf erfaßt, ob die Vorrichtung zur Entwicklung
betrieben wird oder nicht Im betrachteten Ausführungsbeispiel spielen die Bodenplatte 62 und der
Abstreifer 70 zusätzlich zu ihren jeweiligen eigenen Funktionen eine weitere Rolle als Hohlkörper zur
Erfassung des Entwicklerpulvers, so daß die Anzahl der erforderlichen Bestandteile verringert is* und eine
kompakte Vorrichtung erhalten wird.
Auch wird eine weitere Kompaktheit der Vorrichtung dadurch erreicht, daß der Strömungssteuermagnet 73 im
Totraum unterhalb des Hohlkörpers 70,71 angeordnet ist. Weiter ist unter Berücksichtigung der Tatsache, daß
der Steuermagnet 73 außerhalb des Entwicklerpulverbehälters ohne Berührung mit dem Entwicklerpulver
angeordnet ist, das Organ, das sonst zur Entfernung des Entwicklerpulvers vom Steuermagnet 73 benötigt wird,
das ein magnetisches Fördermittel bildet einerseits eingespart, und der Dreheffekt des Fördermittels kann
mit gleicher Wirkung andererseits reduziert werden.
Außerdem sind, da der Steuermagnet 73 außerhalb des Entwicklerpulvers angeordnet ist, die Lagenelemente,
die den Steuermagnet 73 halten, nicht dem Entwicklerpulver ausgesetzt, wodurch sich eine höhere
Betriebslebensdauer der Lagerelemente.ergibt.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Elektrophotographische Entwicklungsvorrichtung mit einer Einrichtung zum Erfassen der
Tonerteüchenkonzentration in einem Entwicklerpulver aus ferromagnetischen Trägerteilchen und
nichtmagnetischen Tonerteilchen, mit einem Entwicklungsbehälter,
einer Magnetbürstenwalze zum Transport des Entwicklerpulvers vom Sumpf des F-: wicklungsbehälters zu dem zu entwickelnden
Aufzeichnungsträger, einem Abstreifer zum Abtrennen des Entwicklerpulvers von der Walzenoberfläche
und einer auf den Magnetismus des Entwicklerpulvers ansprechenden, als flache Platte ausgebildeten
und parallel zur Strömungsrichtung im umlaufenden Entwicklerpulver angeordneten Spule, g e kennzeichnet
durch einen an die der Magneibürstenwalze (3, 65) abgewandte Seite des
Abstreifers (7a, 70) sich anschließenden, das abgetrennte Entwicklerpulver aufnehmenden Hohlkörper
(7), durch den das Entwicklerpulver in aufgestauter Form zum Behältersumpf zurückströmt,
und dadurch, daß die Spule (8) innerhalb des Hohlkörpers (7) angeordnet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlkörper durch eine Ausbuchtung (71) in der Seitenwand des Behälters und eine
einen Teil der Ausbuchtung schließende Führungsplatte (70) gebildet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) durch Einführen in den
Hohlkörper (7) durch ein darin ausgebildetes Fenster (Jc) fest montiert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) in Kunstharz eingebettet
ist.
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ID=26381042
Family Applications (1)
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