DE2907541C2

DE2907541C2 - Verfahren zum Auftragen von Entwicklerpulver auf ein Bildträgermaterial

Info

Publication number: DE2907541C2
Application number: DE2907541A
Authority: DE
Inventors: Ryuji Kumagaya Saitama Goto; Keitaro Saitama Yamashita
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1978-02-24
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1982-03-11
Also published as: IT1111838B; JPS54116233A; DK158118C; GB2018164A; GB2018164B; DK158118B; DK80779A; US4267248A; DE2907541A1; IT7920526A0; JPS5712148B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der französischen Offenlegungssch:ift Nr. 22 80 929 bekannt. Dort wird die Mindest-Schichtdicke des Entwicklerpulvers auf einem eine Magnetwalze umgebenden Mantelzylinder größer gehalten als der Abstand zwischen dem Mantelzylinder und dem Bildträgermaterial, um in Bewegungsrichtung vor der Entwicklungszone eine Ansammlung an Entwicklerpulver zu bilden. Zwischen dem Mantelzylinder dem Entwicklerpulver und dem Bildträgermaterial findet dabei im wesentlichen eine Abwälzbewegung statt. Da die Ansammlung an Entwicklerpulver während des Entwicklungsvorgangs anwächst, muß das Entwicklerpulver am Ende jedes Entwicklungszyklus abgeführt werden, wozu beispielsweise eine das Bildträgermaterial tragende Trommel an einer Stelle ihrer Oberfläche: eine Nut aufweist, durch die das angesammelte: Entwicklerpulver zyklisch hindurch treten kann. Abgesehen von diesen zusätzlich erforderlichen Maßnahmen führt die während der Entwicklung sich ändernde Menge an Entwicklerpulver in der Entwicklungszone zu ungleichmäßig entwickelten Bildern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung derart weiterzubilden, daß die Entwicklerpulvermenge in der sich vor dem Entwicklungsspalt bildenden Ansammlung ohne besonderen konstruktiven Aufwand konstant gehalten wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Kennzeichnungsteilen der Ansprüche 1 bzw. 9 angegeben. Danach sind die Drehrichtungen von Mantelzylinder und Magnetwa'ze sowie die Bewegungsrichtung des Bildträgermaterials so gewählt, daß die Strömung des Entwicklerpulvers in der Ansammlung vor der Entwicklungszone der Zuführung neuen Entwicklerpulvers entgegengerichtet ist Dadurch läßt sich in Abhängigkeit von der Breite des Spaltes zwischen dem Mantelzylinder und dem Bildträgermaterial die Ansammlungsmenge konstant halten, so daß auch die Fläche, in der das Bildträgermaterial mit dem Entwicklerpulver in Berührung steht konstant bleibt. Dadurch wird gewährleistet, daß das Ladungsmuster auf dem Bildträgermaterial über seine gesamte Fläche gleichmaßig entwickelt wird. Bei entsprechender Einstellung der absoluten Drehzahlen und Bewegungsgeschwindigkeiten von Magnetwalze, Mantelzylinder und Bildtrflgermaterial läßt sich ferner die Berührung 'wischen der Oberfläche des Bildträgermaterials und dem Entwicklerpulver in der Ansammlung über eine Zeitspanne aufrechterhalten, die dazu ausreicht, daß die Anziehungskraft zwischen dem in dem Er.twicklerpulver enthaltenden magnetischer. Material und dem Ladungsmuster ein Anhaften der Entwickler-Farbpartikel an dem Bildträgermaterial bewirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeich- ο nungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

Fig. IA und IB vereinfachte Querschnittsdarstellungen zur Erläuterung des Erfindungsprinzips;

F i g. 2 einen vergrößerten Teilquerschnitt zur Veranschaulichung des Entwicklerpulver-Flusses;

F i g. 3 ein Diagramm, in dem die in dem Entwicklerpulver induzierte elektrische Ladung über der Entwicklungszeit aufgetragen ist;

Fig.4 ein Diagramm, in dem die Anziehungskraft zwischen dem Entwicklerpulver und den latenten

Bildern über der Entwicklungszeit aufgetragen ist;

F i g. 5 ein Diagramm, in dem die c<iftise Reflektionsdichte einer entwickelten ausgefüllten Fläche über der Entwicklungszeit aufgetragen ist; Fig.6 bis 8 schematische Querschnitte für drei verschiedene Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig.9 einen Längsschnitt durch eine in dem erfindungsgemäßer! Verfahren verwendbare Magnet walze.

Gemäß den Fig. IA, IB und 9 ist in einem Entwicklerbehälter 1 Entwicklerpulver 4 enthalten, auf das sich eine magnetische Anziehungskraft ausüben lassen soll und das beispielsweise aus einer Mischung von ferromagnetischen Trägerpartikeln und Tonerpartikeln oder aus einem magnetischen Einkomponenten-Toner besteht Der Behälter 1 hat in seinem unteren Teil eine öffnung 11, wobei das untere Ende einer Seitenwand 12 ein Streichmesser 13 bildet In der Öffnung 11 ragt eine Magnetwalze 2 etwas in den Entwicklerbehälter 1 hinein.

Die Magnetwalze 2 umfaßt einen drehbaren unmagnetischen Mantelzylinder 21 und ein koaxial in diesem angeordnetes drehbares Permanentmagnetelement, das

-ta eine in der Achse des Mantelzylinders 21 gelagerte Welle 22 und einen auf dieser Welle befestigten zylindrischen Permanentmagnet 23 enthält Der Permanentmagnet 23 weist an seiner Umfangsfläche mehrere benachbarte, axial verlaufende Magnetpole N,

so 5 abwechselnder Polarität auf, wobei mit N jeweils ein Nordpol und mit S jeweils ein Südpol bezeichnet ist Die Welle 22 ist an ihren beiden Enden in Lagern 24,24' in dem Mantelzylinder 21 gelagert Der Mantelzylinder 21 und uie Welle 22 werden unabhängig voneinander motorisch angetrieben.

Gemäß F i g. 9 werden eine Riemenscheibe 25 und ein Zahnrad 28 über einen Riemen 27 von einem (nicht gezeigten) Motor angetrieben. Die Drehung des Zahnrades 28 wird über ein weiteres Zahnrad 28a auf die Welle 22 übertragen, so daß sich der Permanentmagnet 23 dreht Der Mantelzylinder 21 wird von einem Riemen 27a über eine Riemenscheibe 2*«, Zahnrader 28' und 28'« sowie eine Welle 22a in Drehung versetzt Auf diese Weis drehen sich der Mantelzylinder 21 und

t>> der Permanentmagnet 23 in geicher Richtung, jedoch mit unterschiedlichen Drehzahlen. In der Darstellung der Fig. IA und 1B ist angenommen, daß die Welle 22 und der Permanentmagnet 23 sich im Uhrzeigersinn,

d. h. in Richtung des Pfeile:! A, drehen, und daß sich der Mantelzylinder 21 in gleicher Richtung wie der Magnet 23, nämlich in Richtung des Pfeiles B, dreht.

Die Magnetwalze 2 ist derart angeordnet, daß zwischen dem Streichmesser 13 und der Oberfläche des Mantelzylinders 21 ein Streichspalt g\ und zwischen dem Mantelzylinder 21 und der Kante einer Bodenplatte 14 des Entwicklerbehältm 1 ein weiterer Spalt g2 gebildet werden. Der Streichspalt g 1 sowie der Spalt gl sind vorzugsweise einstellbar, um die aufzutragende Entwicklermenge zu steuern und um zu verhindern, daß Entwicklerpulver beim Nachfüllen des Entwickletbeliälters 1 ausläuft.

Ein trommeiförmiger Elildträger 3 umfaßt einen elektrisch leitenden Stützzylinder 31, auf dessen Umfangsfläche Bildträgermaterial 32 aufgetragen ist. Das Bildträgermaterial 321 kann aus einer Polyesterschicht mit hohem spezifischem Widerstand, photoleitendem Selen, einer elektrisch isolierenden Schicht, die auf einer aus photoleitendeim Kadmiumsulfid in einem isolierenden Bindemittel bestehenden Schicht aufgetragen ist, einer dünnen Schicht aus Polyvinylcarbazol oder Poly-N-vinylcarbazol, einer Schicht aus einem Gemisch von photoleitendem Zinkoxid und einem isolierenden Kunstharzbindemittel oder dergleichen bestehen.

Der Bildträger 3 ist neben der Magnetwalze 2 angeordnet, wobei an der Stelle größter Annäherung ein schmaler Spalt #3 besteht. Der B'ld'räger 3 kann im oder gegen den Uhrzeigersinn rotieren: vorzugsweise dreht sich der Bildträger \ im gleichen Sinn wie der Permanentmagnet 23 und der Mantelzylinder 21. d.h. gemäß dem Pfeil Cim Uhrzeigersinn.

Auf dem Bildträgermaterial ist in bekannter Weise ein elektrostatisches latentes Bild (Ladungsmuster) aufgetragen Wird als Bildträgermaterial beispielsweise ein mit Zinkoxid beschiclnetes Papier verwendet, so wird das Papier mittels eines Corona-Entladungsgerät auf -800 V gleichmäßig negativ aufgeladen und mit dem zu kopierenden Lichi:muster belichtet. Durch die Belichtung werden elek'irostatische latente Bilder geformt, die höher aufgeladene Teile mit - 750 V und weniger aufgeladene Teile mit -50 V enthalten. Dieses L-adungsmuster wird sodann durch Reiben der BiIdträgeroberfläche mit der auf der Magnetwalze 2 gebildeten Entwicklerbürste aus Entwicklerpulver in der Entwicklungszone 5 positiv oder negativ entwickelt.

Der Mantelzylinder 21 und der Permanentmagnet 23 der Magnetwalze 2 rotieren in gleicher Richtung, wobei jedoch die relativen Drehzahlen des Mantelzylinders 21 und des Permanentmagnets. 23 derart gesteuert werden, daß das Entwicklerpulver auf dem Mantelzylinder 21 insgesamt gegen den Uhrzeigersinn von dem Entwicklerbehälter 1 zu der Entwicklungszone 5 mit der gleichen Geschwindigkeit transportiert wird, wie das Entwicklerpulver in den Slpalt g3 fließt Dies wird im folgenden erläutert

Ist der Streichspalt g 1 so eingestellt daß er größer ist als der Spalt gi a-n der Eritwicklungszone 5, so ist die durch den Spalt g3 hinclurchgelangende Met je an Entwicklerpulver möglicherweise kleiner als diejenige Menge, die über den Streichspalt g\ aus dem Entwicklerbehälter 1 zugeführt wird, so daß das Entwicklerpulver allmählich zu einer Ansammlung 6 auf dem Mantelzylinder 21 Ifchrt Diese Ansammlung 6 wächst mit der Zeit an und bedeckt, wie in Fig. IB gezeigt, mindestens den Bereich des Mantelzylinders 21 von der Entwicklungszone 5 bis zu dem Streichmesser 13.

Die Berührungsfläche des Entwicklungspulvers auf dem Mantelzylinder 21 mit der Oberfläche des Bildträgermaterials wird im wesentlichen konstant gehalten, weil die Ansammlung an Entwicklerpulver sobald sie sich gebildet hat — konstant gehalten wird.

Würde der Mantelzylinder 21 festgehalten und der Permanentmagnet 23 gemäß dem Pfeil A im Uhrzeigersinn rotieren, so taumelt oder wälzt sich das Entwicklerpulver zwischen den Magnetpolen des Permanentmagnets und wird gemäß dem Pfeil £ gegen den Uhrzeigersinn transportiert. Die Transportge-5i_hwindigkeil hängt dabei von der Schichtdicke des Entwicklerpulvers auf dem Mantelzylinder 21, dem Reibungskoeffizient auf der Manteloberfläche, der Anzahl an Magnetpolen und der Drehzahl des Permanentmagnet 23 ab. Ist die Reibung vernachlässigbar, so läßt sich die Transportgeschwindigkeit näherungsweise ausdrücken durch N ■ j- ■ /(mm/s), wobei

Λ/die Anzahl der Magnetpole, fdie Drehzahl in l/min und f die Schichtdicke bedeuten. Die Reibung wirkt sich auf die Transportbewegung negativ aus, d. h. sie sucht die Transportgeschwindigkeit zu verringern.

Würde andererseits der Permanentmagnet 23 festgehalten und der Mantelzylinder 21 im Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil B rotieren, so wird das Entwicklerpulver wegen der magnetischen Anziehungskraft des Permanentmagnets 23 zur Manteloberfläche hin ange^ zogen und mit der Geschwindigkeit der Oberfläche des Mantelzylinders 21 im Uhrzeigersinn gemäß dem Pfeil F transportiert.

Rotieren der Permanentmagnet 23 und der Mantelzylinder 21 dagegen in gleicher Richtung, so besteht die Tendenz, daß eine Ansammlung vor Entwicklerpulver zwischen den Spalten g\ und g3 zirkuliert, wobei die äußere Schicht der Ansammlung sich gegen den Uhrzeigersinn und entgegen der Drehrichtung des Permanentmagnets und des Mantelzylinders bewegt, während das Entwicklerpulver an oder nahe dem Mantelzylinder durch Reibungskontakt mit diesem im Uhrzeigersinn mitgeführt wird.

Die relativen Drehzahlen von Mantelzylinder 21 und Permanentmagnet 23 können derart eingestellt werden, daß das Entwicklerpulver insgesamt gegen den Uhrzeigersinn transportiert wird, während sich sowohl der Mantelzylinder 21 als auch der Permanentmagnet 23 im Uhrzeigersinn drehen.

Die Ansammlung 6 aus Entwicklerpulver hängt von der Zuführgeschwindigkeit des Pulvers durch den Streichspalt g\, der Breite des Spaltes #3, der Reibung der Manteloberfläche, der Oberflächengeschwindigkeit des Mantelzylinders und weiteren Faktoren ab.

Da die Drehung des Permanentmagnets 23 ein Walzen oder Taumeln des Entwicklerpulvers zu verursachen sucht, beginnt dann, wenn sich die Ansammlung 6 zu bilden anfängt, gleichzeitig eine Gegenströmung im Uhrzeigersinn aufzutreten, und ein Teil des Entwicklerpulvers, der die Entwicklungszone 5 erreicht hat, wird zur Oberfläche des Mantelzylinders 21 nach unten gezogen und strömt längs der Manteloberfläche in Richtung des Pfeiles F. Diese Gegenströmung des Entwicklerpulvers unterströmt den Entwicklerfluß und trifft mit dem normalen FIuB E an der Stelle 61 nahe dem Streichspalt g 1 zusammen, an dem das Entwicklerpulver von dem Entwicklerbehälter 1 zugeführt wird und sucht die Zufuhr zu unterbrechen.

Durch diese Unterbrechung wird die Zufuhr von Entwicklerpulver durch den Streichspalt g 1 verringert,

und das Entwicklerpulver in der Ansammlung 6 verringert sich durch Verbrauch für die Entwicklung und durch Entweichen durch den Spalt ^3. Sobald die Verringerung der Ansammlung beginnt, zieht sich der Zusammentreffpunkt 61 von dem Spalt e 1 zurück, so '· daß die Zufuhr von Entwicklerpulver wieder zu steigen sucht. Durch diese Prozesse werden die Zufuhr, der V'-rbrauch und der Transport G von Entwicklerpulver wahrend des Betriebs der Vorrichtung im Gleichgewicht und die Menge an Entwicklerpulver in der '" Ansammlung stabil gehalten.

Gemäß E i g. ? benihrt das Dikltrapermateri.il 32 das Enwicklerpulver am linken Ende der Ansammlung 6. Wie oben erläutert, wird die Ansammlung im wesentli chen konstant gehalten, so daß auch die Rerühningsflä- ' ehe im wesentlichen konstant bleibt. Da sich der Bildträger 3 mit vorgegebener Geschwindigkeit dreht, führt die konstante Berührungsfläche /ti einer vorgegeb-.fien Berührungszeit. Da die latenten Bilder während der Beriihrungszeit entwickelt werden, ergibt die stabile Berührungszeit hochqualitativc entwickelte Bilder ho her Dichte Eine stabile Heruhnings/.eit ist fur die Entwicklung mittels eines Einkomponenten-Tonrrs höchst kritisch.

Der magnetische Einkomponenten Toner ist ge- ' wohnlich aus einer Bindemittel-Komponente, Ruß und Magnetit aufgebaut. Kurz vor der Entwicklung wird er durch Induktion oder Polarisation über einen leitenden Mantelzylinder oder — bei Verwendung eines isolieren den Mantelzylinders — über eine weitere Elektrode auf >" eine bezüglich des latenten Bildes entgegengesetzte i'olarität aufgeladen.

Die Ladungsmenge an dem EinkomponentenToner hangt von der Entwicklungszeit ab. Gemäß F i g. 3 hat die Ladungsmenge einen exponentiellen zeitlichen " Verlauf. Nachdem der Toner die Oberfläche des Bildträgermaterials, auf der ein elektrostatisches latentes Bild mit einem l.adungsmuster geformt ist, erreicht hat. beginnt er elektrische Ladung entgegengesetzter Polarität anzunehmen, und diese Ladung nimmt · während der Berührung des Toners mit dem Ladtingsmuster gemäß der in F i g. 3 gezeigten Kurve zu.

Gleichzeitig steigt auch die Anziehungskraft zwischen dem Toner und dem Ladungsmuster gemäß der Kurve nach Fig.4, da diese Anziehungskraft von der ^:· elektrischen Ladungsmenge in dem Toner abhängt. Wenn auch die Anziehungskraft in kurzer Zeit groß genug wird, um mit der Anziehung des Toners an das latente Bild zu beginnen, entwickelt doch der Toner, wenn die Beriihrungszeit zu kurz ist, nicht genügend ' Ladung, um die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten zu überwinden. Hat die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagneten den in F i g. 4 eingezeichneten Wert MF, so kann der Toner an dem latenten Bild erst nach einer Zeit f 1 anhaften, zu ^ der die Ladung des Toners über den Wert von MF angestiegen ist

Ist dagegen die Zeitspanne zu lang, so neigt der an dem latenten Bild anhaftende Toner dazu, seine Ladung durch Leckverluste oder Neutralisierung mit der w> Ladung des latenten Bildes oder durch Berührung mit anderen Tonerpartikeln zu verlieren und sich teilweise von dem latenten Bild abzulösen, so daß sich das entwickelte Bild verschlechtert

Fig.5 zeigt ein Diagramm, in dem die Dichte des ti5 diffusen Reflexion, d. h. der Schwärzungsgrad, einer entwickelten ausgefüllten Fläche über der Entwicklungszeit aufgetragen ist Nach einer Zeitspanne f2 nimmt die difluse Reflexionsdichte rapide ab.

Durch das hier beschriebene Verfahren wird durch die stabile Ansammlung an Entwicklerpulver die Berührungsfläche im wesentlichen konstant gehalten, so daß sich die Entwicklungszeit über die zur maximalen Entwicklung des latenten Bildes erforderliche Zeitspanne konstant halten läßt.

Außerdem ergibt sich folgender Vorteil hinsichtlich der Entwicklung: An der Oberfläche der Ansammlung 6 strömt das Entwicklungspulver in vorgegebener Richtung, nämlich gemäß F i g. 2 gegen den Uhrzeigersinn, so daß das F.niwicklerpulvei. das das Hildträgcrmaterial berührt, d. h. der Oberfliichenteil der Ansammlung, in einer Richtung fließt und keine Störungen verursacht, die das an dem Bildträgermaterial anhaftende Fintwicklerpulver von dem Bildträger ablösen könnten.

Wie oben erwähnt, kann ein magntischer EinkomponentenToner als Entwicklerpulver verwendet werden. Dieser Einkomponcnten-Toncr kann elektrisch leitend sein, und /war einen spezifischen elektrischen LeitweM /wischen 10 · mS cm in einem elektrischen Gleichspannungsfcld von 30 V/cm und 10 ' mS ■ cm in einem Gleit hspannungsfeld von 400 V/cm haben. Bei Verwendung von elektrisch leitendem Toner in dem vorliegenden Verfahren kann ein elektrisch isolierender Maiilel-/ylinrler eingesetzt werden. Der Toner eignet sich für beschichtetes Kopierpapier.

Andererseits kann in dem vorliegenden Verfahren auch mit einem magnetischen F-'inkomponenten-Toner mit hohem spezifischem Widerstand gearbeitet werden, dessen spezifischer elektrischer Leitwert zwischen 10 * ui ·. 1 10 ■" mS ■ cm in einem Gleichspannungsfeld von 10 kV/ciTi liegt. Bei einem derartigen Toner mit hohem Widerstand ist ein elektrisch leitender Mantelzylinder geeignet. Ein solcher Toner eignet sich insbesondere zum Kopieren auf einfaches Papier, da er eine ausgezeichnete I.adungs-Halteeigensehaft aufweist, so daß sich der an dem Bildträgermateria! anhaftende Toner — da er seine Ladung nicht verliert — durch Anlegen eines elektrischen Potentials an den anhaftenden Toner ohne weiteres auf ein weiteres Blatt, et ^a einfaches Papier, übertragen läßt.

Für das vorliegende Verfahren können die Vorrichtungen nach Fig. 6 bis 8 verwende! werden. Gemäß F i g. 6 ist ein elektrisch leitender Mantelzylinder 21 einer Magnetwalze 2 nahe einem zylindrischen Bildträger 3 und in Abstand von diesem angeordnet. Der Bildträger 3 weist einen elektrisch leitenden Stützzylinder 31 auf. Sowohl der leitende Mantelzylinder 21 als auch der leitende Stützzylinder 31 sind bei 26 bzw. 33 geerdet.

Gemäß Fig. 7 ist ein elektrisch leitender Stützzylinder 31 bis 33 geerdet, während der elektrisch leitende Mantelzylinder 21 über eine Gleichspannungsquelle 7 vorgespannt ist Durch Ändern der Vorpannung läßt sich die Haftung des Entwicklerpulvers an dem elektrischen Bildmuster einstellen.

Die Vorrichtungen nach F i g. 6 und 7 eignen sich für magnetischen Toner mit hohem spezifischem Widerstand.

Die Vorrichtung nach Fig.8 weist ein zweites Streichmesser 8 auf. Der Abstand zwischen diesem zweiten Streichmesser 8 und dem Mantelzylinder 21 ist derart eingestellt daß er kleiner ist als der erste Streichspalt g\ und größer als der Spalt ^3. Bei Verwendung dieses zweiten Streichmessers 8 läßt sich die Entwicklungszeit verkürzen. Die Ansammlung zwischen dem zweiten Streichmesser 8 und dem

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bildträger ist kleiner als die Ansammlung 9 zwischen dem /.weiten Streichmesser 8 und dem ersten Streichmesser 13, so daß die Berührungsflache des Entwickler pulvers mit dem Bildträgermaterial verhältnismäßig klein ist. Diese Vorrichtung eignet sich für Toner mit hohem Leitwert, da ein solcher Toner die induzierte Ladung in kurzer Zeit aufnehmen kanu.

Für den zylindrischen Permanentmagnt kann ein keramischer Permanentmagnet, ein Kautschuk- oder ein Kunststoffpermanentmagnet verwendet werden. Bei dem keramischen Magnet kann es sich um einen Bariumferrit-, einen Strontiumferrit- oder einen Bariumstrontiumferrit-Magnet handeln. Der Kautschuk- oder Kunststoff-Permanentmagnet kann aus synthetischem Kautschuk, etwa Chloropren-Kautschuk, mit darin verteiltem Bariumferritpulver aufgebaut sein.

Gewöhnlich hat der Permanentmagnet die Form eines Zylinders mit einem Durchmesser von 23 bis 40 mm und einer Länge von 150 bis 500 mm. Die Größe richte! ^r.:ch 'c:!:;ch n;:ch dem p8"i"r^fGrrri"i ■·* -'""■ '··>entwickelte Bild vorliegt. Der Magnet ist derart magnetisiert, daß er an seiner IJmfangsflächc symmetrisch angeordnete Magnetpole aufweist. Die Anzahl der Magnetpole lichtet sich nach der Transportgeschwindigkeit des Fntwicklerpulvcrs. Der Magnet sollte mindestens vier Pole haben; vorzugsweise hat er jedoch mindestens acht Polo um das Hntwicklcrpulver gegen die Bewegung des Mantelzylinders zu befördern.

Die Magnetfliißdichte sollte mindestens 0.05 T an der Manteloberfläche betragen. Fin isotroper Bariumferritmagnet mit einem Durchmesser von 29.3 mm. einer Länge von 203 mm und 12 Polen weist eine Magnetflußdichte von etwa 0.005 T auf einem Mantelzylinder aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von 31,4 mm auf. Ein anisotroper Bariumferritmagriet mit einem Durchmesser von 29,3 mm, einer Länge von 250 mm und acht Polen weist eine Magnetflußdichte von etwa 0.11 T auf einem Mantelzylinder aus nichtrostendem Stahl mit einem Außendurchmesser von 31.4 mm auf.

Die Drehzahl läßt sich so wählen, daß eine geeignete Transportgeschwindigkeit und eine zweckmäßige Ansammlungsmenge von Cntwicklerpulver erzielt wird; vorzugsweise wird der Permanentmagnet mit einer Drehzahl von 500 bis 1500 l/min gedreht.

Der Mantelzylinder rotiert im Vergleich zur Drehzahl des Permanentmagneten langsam, vorzugsweise mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 30 bis 60 mm/s.

Der Bildträger kann im oder gegen den Uhrzeigersinn rotieren. Gemäß den Zeichnungen dreht sich der Bildträger im Uhrzeigersinn und berührt das Entwickierpulver im »Gleichbetrieb«. Der Bildträger kann das Entwicklerpulver auch im »Gegenbetrieb« berühren. Die Berührung im Gleichbetrieb ist allerdings günstiger als die im Gegenbetrieb, da die Berührung im Gleichbetrieb nicht zu einer Störung der Oberflächenströmung des Entwicklerpulvers führt Vorzugsweise dreht sich der Bildträger mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 50 bis 200 mm/s.

Die zur Bezeichnung der Relativbewegung zwischen gekrümmten Oberflächen in der vorliegenden Beschreibung verwendeten Ausdrücke »Gleichbetrieb« und »Gegenbetrieb« sind in der englischen Fachsprache als »with-mode« und »against-mode« bekannt Drehen sich tier Bildträger und das Fintwicklerpulver auf der Magnetwalze in entgegengesetzten Richtungen, so bewegen sich ihre benachbarten gekrümmten Oberflächen in gleicher Richtung. Dieser Zustand wird üblicherweise als »Gleichbetricb« bezeichnet. Sind die Drehrichtungen dagegen die gleichen, so bewegen sich die benachbarten gekrümmten Flächen entgegengesetzt, was als »Gegenbetrieb« bezeichnet wird.

Der .Streichspalt g 1 hat vorzugsweise eire Größe von 0,05 bis 1,5 mm, und der Abstand zwischen dein Bildträger und dem Mantelzylinder liegt vorzugsweise zwischen 0,01 und 1,0 mm.

Beispiel 1

In dicM'iii Beispiel soll erläutert werden, daß nach dem obigen Verfahren unter Verwendung eines rclniiv leitfähigen magnetischen F.inkomponenten-Toners m^;: einem elektrischen Leitwert von etwa 10 ' rnS · cm in einem Gleichspannungsfeld von ?0 V/cm eine hervorragende Dichte der diffusen Rcfleiiü!¹. eirier entwickele« ausgefüllten Fläche erzielt wird. Die dabei verwendete Vorrichtung ist in Fig. I abgebildet. Dabei wurde als Bildträgermaterial ein mit Zinkoxid beschichtetes Matritzenpapier verwendet, dessen Oberflächengeschwindigkeit 80 mm/s betrug. Die verwendete Magnet walze wies einen ansisolropen Bariuniferritmagnet mit einem Durchmesser von 29,3 mm, einer Länge von 250 mm und acht symmetrisch angeordneten Magnetpolen sowie einen Mantelzylinder aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von 31,4 mm und einer Länge von 250 mm auf, auf dem die Magnetfliißdichte etwa 0,11 T betrug. Der Streichspalt g 1 war auf 0.8 mm, der Spalt ^3 auf 0,7 mm eingestellt.

Bei Rotation des Magneten im Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl von 800 1/min und des Mantelzylinders ebenfalls im Uhrzeigersinn mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 30 mm/s wurde der Toner mit einem Durchsatz von etwa 40mm'/s · cm bezogen auf die seitliche Länge des Mantelzylinders transportiert, wobei innerhalb 1 min nach dem Beginn der Drehung die Ansammlung 4 mm erreichte und stabil wurde.

Das mit Zinkoxid beschichtete Matn'zenpapier wurde gleichmäßig auf etwa - 600 V aufgeladen und zur Erzielung eines ausgefüllten schwarzen Bildes entwikkelt. Das sich ergebende Bild wies eine optische Dichte der diffusen Reflexion von 1,38 Einheiten auf.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 1 verwendet mit der Ausnahme, daß ein magnetischer Einkomponenten-Toner mit verhältnismäßig hohem Widerstand, nämlich einem elektrischen Leitwert von etwa 10-'·² mS -cm in einem Gleichspannungsfeld von lOkV/cm eingesetzt wurde. Unter Verwendung dieses Toners in gleicher Weise wie im Beispiel 1 wurde ein ausgefülltes schwarzes Bild erzeugt, das unter Anwendung einer negativen Entladung elektrostatisch auf ein Blatt einfaches weißes Papier übertragen wurde. Zum Fixieren des übertragenenen Bildes wurde das Blatt durch Druck-Fixierwalzen mit einem Linien-Druck von 30 kg/cm geführt Das sich ergebende Bild wies eine optische Dichte der diffusen Reflexion von 132 Einheiten auf.

Hierzu 4 Blatt ...Vjichnuneen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auftragen von magnetisches Material enthaltendem Entwicklerpulver auf ein Ladungsmuster aufweisendes Bildträgermaterial, wobei das Entwicklerpulver auf einen eine rotierende Magnetwalze koaxial umgebenden, rotierenden Mantelzylinder aus nichtmagnetischen Material aufgebracht und von diesem einer Entwicklungszone ι ο zugeführt wird, in der das Entwicklerpulver das sich in Zuführrichtung des Entwicklerpulvers bewegende, mit dem Mantelzylinder einen Spalt bildende Bildträgermaterial unter Bildung einer Ansammlung vor diesem Spalt berührt, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelzylinder in gleicher Richtung wie die Magnetwalze und in der Entwicklungszone entgegen der Bewegungsrichtung des Bildträgermaterials gedreht wird und daß die Drehzahlen von Mantelzyünder und Magnetwalze derart eingestellt werden, daß die Strömung des Entwicklerpulvers in der Ansammlung der Zuführrichtung neuen Entwicklerpulvers entgegengerichtet ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlen von Mantelzyünder und Magnetwalze derart eingestellt werden, daß das Entwicklerpulver auf dem Mantelzylinder insgesamt der Entwicklungszone mit im wesentlichen gleichem Durchsatz zugeführt wird, wie es in die Entwicklungszpne strömt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansammlung von Entwicklerpulver eine Zirkulation ausgebildet wird, bei der ein Teil des Entwicxlerpulvers an der Oberfläche der Ansammlung entgegengsetzt zur Bewegungsrichtung des Permanentmagneten und ein unterer Teil des Entwicklerpulvers in der Ansammlung in Bewegungsrichtung des Permanentmagneten fließt

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet mit einer Drehzahl zwischen 500 und 1500 min-¹ und der Mantelzylinder mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 30 bis 60 mm/s gedreht werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Bildträgermaterials an der Stelle ihrer Berührung mit der Ansammlung an Entwicklerpulver im gleichen Drehsinn wie die Strömung an der Oberfläche des Entwicklerpulvers bewegt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Entwicklerpulver ein magnetischer Einkomponenten-Toner verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einkomponenten-Toner mit einem elektrischen Leitwert zwischen 10-' und 10-¹⁴HiS χ cm in einem Gleichspannungsfeld von 10 kV/cm verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hauptsächliche Teil der Ansammlung von Entwicklerpulver weiter stromaufwirts von der Entwicklungszone ausgebildet wird, so daß nur eine relativ kleine Berührungs- 6 fläche des Entwicklerpulvers mit dem Bildtrigermaterial in der Entwicklungszone ausgebildet wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem beweglichen Bildträger mit Bildträgermaterial an seiner Oberfläche, mit einer drehbaren Magnetwalzenanordnung aus einem Permanentmagnetkern und einem ihn umgebenden, unmagnetischen Mantelzyünder und mit einer Zuführungseinrichtung für Entwicklerpulver zur Magnetwalzenanordnung, wobei Spalte zur Einstellung der zugeführten Entwicklerpulvermenge vorgesehen sind und sich stromaufwärts von der Entwicklungszone eine Entwicklerpulveransammlung ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabestelle (11) der Zuführungseinrichtung (1) für Entwicklerpulver (4) und die Entwicklungszone (5) zwischen dem Bildträgermaterial (32) und der Magnetwalzenanordnung (21—23) zu beiden Seiten des Scheitels des drehbaren Mantelzylinders (21) angeordnet sind und einen ersten, größeren Spalt (g 1) bei der Abgabeüelle (11, 13) sowie einen zweiten kleineren Spalt (£3) beim Bildträger (3, 32) gegenüber dem Mantelzyünder (21) bilden,

daß der Permanentmagnet (23) und der Mantelzyünder (21) sich in derselben Richtung drehen und daß die Drehgeschwindigkeiten von Permanentmagnet (23) und Mantelzyünder (21) und die Spaltbreiten (g 1, ^ 3) so eingestellt sind, daß sich in der Ansammlung (6) von Entwicklerpulver eine der Zuführung (D) entgegengerichtete Strömung (F) ausbildet und die Abgabestelle (11, 13) zeitweise schließt

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelzyünder (21) und der Permanentmagnet (23) unterschiedliche Drehzahlen aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (22, 23) eine koaxial zum Mantelzylinder (21) gelagerte, drehbare Welle (22) und einen daran befestigten zylindrischen Permanentmagneten (23) aufweist, wobei der Permanentmagnet (23) an seiner Umfangsfläche mehrere benachbarte, axial verlaufende Magnetpole (S, N) abwechselnder Polarität aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Permanentmagnet (23) an seiner Umfangsfläche mindestens acht axial verlaufende Magnetpole (S, N) abwechselnder Polarität aufweist

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Permanentmagnet (23) eine Magnetflußdichte von mindestens 0,05 T erzeugt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis

13, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Permanentmagnet (23) mit einer Drehzahl zwischen 500 und 1500 min-¹ und der Mantelzylinder mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 30 bis 60 mm/s angetrieben sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildträgermaterial (32) auf einem elektrisch leitenden Stützkörper (31) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß der unmagnetische Mantelzyünder (21) aus einem elektrisch leitenden Material besteht

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis

16, dadurch gekennzeichnet daß der Mantelzylinder (21) und der leitende Stützkörper (31) elektrisch

geerdet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mantelzylinder (21) und den leitenden Stützkörper (31) ein elektrisches Potential (7) eingeschaltet ist

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten, größeren Spalt (g I₁13) und dem Bildträgermaterial (32) mit Hilfe eines Streichmessers (8) ein weiterer Spalt gebildet ist, mit dem die dem Bildträgermaterial (32) zugeführte Menge an Entwicklerpulver (H) einstellbar ist.