DE2729005A1 - Magnetbuerstenrolle - Google Patents

Description

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Böblingen, 27. Juni 1977 kd/se/sr

Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N.Y. 10 504,USA

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenz. der Anmelderin:

Docket BO 976 048

Bezeichnung:

Magnetbürstenrolle

Vertreter:

Frau Patentassessor Dr. rer. nat. E. M. KREIDLER 7030 BÖBLINGEN Sindelfinger Straße 49

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Die Erfindung betrifft eine Magnetbürstenrolle zur Verwendung in einer elektrophotographischen Kopiermaschine.

Diese Patentanmeldung schließt Teile der Beschreibung der deutschen Patentschrift 2 460 782 und der deutschen Offenlegungsschrift 2 642 681 ein, wobei durch die vorliegende Erfindung die in der deutschen Patentschrift 2 460 782 in Fig. 2 gezeigte Rolle ersetzt wird und die gewünschte Oberfläche für die Rolle 14 der Fign. 1, 2 und 3 der deutschen Offenlegungsschrift 2 642 681 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 getragen, 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, bei spielsweise 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 über winden und den Toner für die Übertragung auf die geladenen Teile des latenten Bildes freizusetzen.

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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 Aufnahmefläche 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 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

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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.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Magnetbürstenrolle mit einer Oberfläche, die eine ausreichende Haftung der Trägerteilchen gestattet, wenn dieselben mit ausreichender Fließgeschwindigkeit der Entwicklungszone zugeführt werden. Andererseits müssen 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 sie an ihrer Oberfläche axial verlaufende Nuten in einem Abstand des 15 bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen aufweist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Nuten wenigstens eine Breite des 2 bis 3fachen Durchmessers der Trägerteilchen und wenigstens eine Tiefe des 1 bis 2fachen Durchmessers der Trägerteilchen auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besitzen die hervorstehenden Teile zwischen den Nuten eine polierte Oberfläche, so daß die Oberflächenrauhigkeit in der longitudinalen Richtung 0,6 um (25 microinches) ist. Die Rolle wird im allgemeinen aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Aluminium hergestellt.

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 BO 976 048 70988?/OR3P

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von Trägerteilchen durch die Rolle zu der Entwicklungsstation aufwärts bewegt.

Fig. 1 zeigt eine Rolle gemäß der Erfindung mit axial verlaufenden Nuten entlang der Peripherie derselben.

Fig. 2 zeigt einen Teil der Rolle im Querschnitt mit den verschiedenen Dimensionen.

Fig. 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 Fig. 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 Fig. 2 ist zwar eine V-förmige Nut gezeigt, dieser spezielle Querschnitt der Nut ist aber nicht zwingend vorgeschrieben. Fig. 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 C zeigt 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

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dem die Entwicklung stattfindet, liegt an dem Spalt 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 2,29 mm an Trägerteilchen mit einem Durchmesser von 0,30 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 Puderentwicklung des Bildes vorgenommen wird. Typische Trägerteilchendurchmesser betragen etwa 400 Mikron bis 100 Mikron, und deshalb gibt die graphische Darstellung in Fig. 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. gezeigt.

Die hervorstehenden Teile 16 zwischen den Nuten weisen eine ι 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. Es wurde jedoch gefunden, daß, wenn die Nuten in

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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.

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE

1. Magnetburstenrolle zum Transport von tonerbedeckten Trägerteilchen in eine höher liegende Entwicklungszone, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrer Oberfläche axial verlaufende Nuten (11) in einem Abstand A des 15 bis 25fachen Durchmessers der Trägerteilchen aufweist.

2. Magnetbürstenrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11) wenigstens eine Breite C des 2 bis 3fachen Durchmessers der Trägerteilchen aufweisen.

3. Magnetbürstenrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (11) wenigstens eine Tiefe B des 1 bis 2fachen Durchmessers der Trägerteilchen aufweisen.

4. Magnetbürstenrolle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zylindrische Form aufweist und die hervorstehenden Teile (16) zwischen den Nuten (11) eine polierte Oberfläche besitzen.

5. Magnetbürstenrolle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie hohl und in ihrer Gesamtheit elektrisch leitend ist und in ihrem Innern Mittel (12) zur Erzeugung eines Magnetfeldes angeordnet sind.

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