DE10122237A1

DE10122237A1 - Electrostatic image developing device

Info

Publication number: DE10122237A1
Application number: DE2001122237
Authority: DE
Inventors: Thomas S Albrecht; Richard G Allen; Timothy G Armstrong; Christopher S Garcia; Donald S Hensel; Thomas K Hilbert; Gary E Nichols; John Thompson
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2001-12-20
Also published as: DE50113051D1; EP1156390B1; DE10122411B4; EP1156390A2; DE10122411A1; EP1156390A3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes zeichnet sich aus durch eine Fotoleitertrommel (12) und eine Magnetbürste (14) in Kontakt mit der Fotoleitertrommel (12), die eine Mischung (52) aus Toner und hartmagnetischen Trägerpartikeln auf die Fotoleitertrommel (12) aufbringt. Des weiteren umfasst ein Träger für eine Tonereinheit (10) eine Stützschiene (102), eine Gleitschiene (104), die in der Stützschiene (102) liegt, wobei die Gleitschiene (104) so angepasst ist, dass sie die Tonereinheit (10) aufnimmt, ein Paar Passstifte (56), wobei die Gleitschiene (104) die Tonereinheit (10) im Verhältnis zu den Passstiften (56) positioniert und ein Stellglied (114), das die Tonereinheit (10) in Registerhaltigkeit mit den Passstiften (56) bringt.A device for developing an electrostatic image is characterized by a photoconductor drum (12) and a magnetic brush (14) in contact with the photoconductor drum (12), which applies a mixture (52) of toner and hard magnetic carrier particles to the photoconductor drum (12). Furthermore, a carrier for a toner unit (10) comprises a support rail (102), a slide rail (104) which lies in the support rail (102), the slide rail (104) being adapted to receive the toner unit (10) , a pair of dowel pins (56), the slide rail (104) positioning the toner unit (10) in relation to the dowel pins (56) and an actuator (114) which registers the toner unit (10) with the dowel pins (56) .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrostatischen Bildentwicklung und insbesondere eine Vorrichtung, in der eine Magnetbürste mit einer Fotoleitertrommel zusammenwirkt.The present invention relates to an apparatus for electrostatic image development and in particular a device in which a magnetic brush with a photoconductor drum cooperates.

Entwicklungsvorrichtungen und -verfahren, bei denen eine Magnetbürste verwendet wird, um Toner auf dem Fotoleiter zu plazieren sind schon seit Jahren bekannt.Development devices and methods using a magnetic brush to place toner on the photoconductor have been known for years.

Entwicklungsvorrichtungen und -verfahren, bei denen eine Magnetbürste verwendet wird, die hartmagnetische Trägerpartikel aufweist, sind in der US 4,473,029 und der US 4,546,060 beschrieben. Die Vorrichtungen, die in diesen Patentschriften offenbart sind, weisen ein rotierendes Gehäuse, das mit einer Mischung aus hartmagnetischen Trägerpartikeln und Toner überzogen ist, einen rotierenden Magnetkern mit einer Vielzahl von Magnetpolen, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, und einen dünnen, flächigen, fotoleitenden Film auf. Der rotierende Magnetkern bringt die hartmagnetischen Trägerpartikel auf die Oberfläche des Gehäuses, was für erhöhte Bewegung und erhöhten Kontakt des Toners mit dem fotoleitenden Film sorgt.Development devices and methods using a magnetic brush which has hard magnetic carrier particles are in US 4,473,029 and US 4,546,060. The devices disclosed in these patents feature a rotating housing that is made with a mixture of hard magnetic Carrier particles and toner coated, a rotating magnetic core with a variety of magnetic poles, which are arranged within the housing, and a thin, flat, photoconductive film. The rotating magnetic core brings the hard magnetic Carrier particles on the surface of the case, resulting in increased movement and increased Contact of the toner with the photoconductive film ensures.

Die in der US 4,546,060 offenbarte Zwei-Komponenten-Trockenentwickler- Zusammensetzung umfasst geladene Tonerpartikel und magnetische Trägerpartikel entgegengesetzter Ladung, die (a) ein magnetisches Material umfassen, welches hartmagnetische Eigenschaften aufweist, wie sie von einer Koerzitivität von mindestens 30 mT gekennzeichnet sind und (b) ein induziertes magnetisches Moment von mindestens 200 mC/kg aufweisen, wenn sie sich in einem Feld von 100 mT Gauss befinden. Wie in dieser Patentschrift beschrieben, wird der Entwickler in Verbindung mit einem magnetischen Auftrageelement verwandt, das einen drehbaren Magnetkern und ein äußeres nicht magnetisierbares Gehäuse zum Entwickeln elektrostatischer Bilder umfasst. Wenn hartmagnetische Trägerpartikel verwandt werden und diese einer Reihe von Magnetfeldern, die von dem rotierenden Kernauftrageelement ausgehen, ausgesetzt werden, drehen und überschlagen sich die Partikel in jedem neuen Feld und werden so jeweils in magnetische Ausrichtung bewegt. Jedes Überschlagen wird darüber hinaus als eine Konsequenz sowohl des magnetischen Moments der Partikel als auch der Koerzitivität des magnetischen Materials von einem schnellen Sprung jedes Partikels in Umfangrichtung entgegen der Bewegungsrichtung des rotierenden Kerns begleitet. Das beobachtete Ergebnis ist, dass die Entwickler der US 4,546,060 ohne Probleme und mit einer schnellen Flussrate um das Gehäuse fließen, während sich der Kern in die entgegengesetzte Richtung dreht und somit schnell frischen Toner an den Fotoleiter weitergibt und Hochleistungskopier- und -druckanwendungen ermöglicht.The two-component dry developer disclosed in US 4,546,060 Composition includes charged toner particles and magnetic carrier particles opposite charge comprising (a) a magnetic material which has hard magnetic properties, such as that of a coercivity of at least 30 mT are marked and (b) an induced magnetic moment of at least 200 mC / kg if they are in a field of 100 mT Gauss. As in This patent describes the developer in connection with a magnetic application element related, which has a rotatable magnetic core and an outer includes non-magnetizable housing for developing electrostatic images. If hard magnetic carrier particles are used and these a number of magnetic fields, which start from the rotating core application element, are exposed, rotate and the particles roll over in each new field and are thus transformed into magnetic fields Alignment moves. Any flipping is also a consequence of both the magnetic moment of the particles as well as the coercivity of the magnetic Material from a rapid jump of each particle in the circumferential direction against the Direction of movement of the rotating core accompanied. The observed result is that the Developer of US 4,546,060 with no problems and with a fast flow rate around it Housing flow while the core rotates in the opposite direction and thus quickly passes on fresh toner to the photoconductor and high-performance copier and printing applications.

Frühere Verwendungsarten für hartmagnetische Trägerpartikel sahen einen flexiblen Fotoleiter in der Form eines dünnen, flächigen Films vor. Flexible Fotoleiter oder Fotoleiterfilme haben mehrere wichtige Vorteile für Schnellfotokopierer. In einer typischen Vorrichtung ist der Fotoleiterfilm unter leichter Spannung mit einer Reihe von Walzen positioniert. Der Film weist eine inhärente Nachgiebigkeit auf, welche ihm erlaubt auf Veränderungen in der Dicke der Magnetbürste zu reagieren.Previous uses for hard magnetic carrier particles saw a flexible one Photoconductor in the form of a thin, flat film. Flexible photoconductor or Photoconductor films have several important advantages for fast photocopiers. In a typical The device is the photoconductor film under slight tension with a series of rollers positioned. The film has an inherent compliance that allows it To respond to changes in the thickness of the magnetic brush.

Fotoleitertrommeln gehören zum Stand der Technik, sind allerdings noch nicht mit Magnetbürsten, die hartmagnetische Trägerpartikel aufweisen verwandt worden. Der Grund, aus dem Fotoleiter nicht verwandt wurden, liegt zum großem Teil darin, dass sie viel fester als Filmfotoleiter sind und die zunehmende Dicke der Magnetbürste die Oberfläche der Trommel beschädigen kann. Umgekehrt kann eine abnehmende Dicke der Magnetbürste unzureichenden Kontakt mit dem Fotoleiter verursachen und somit zu schlechter Bildentwicklung führen.Photoconductor drums are state of the art, but are not yet included Magnetic brushes that have hard magnetic carrier particles have been used. The The reason that photoconductors have not been used is largely because they are are much stronger than film photoconductors and the increasing thickness of the magnetic brush Surface of the drum. Conversely, a decreasing thickness of the Magnetic brush cause insufficient contact with the photoconductor and thus too lead to poor image development.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zu Grunde, eine verbesseerte Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes zu schaffen.The invention is accordingly based on the object of an improved device to create an electrostatic image.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by the features of claim 1.

In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Entwickeln eines elektrostatischen Bildes eine Fotoleitertrommel und eine Magnetbürste, die den Fotoleiter berührt und eine Mischung aus Toner und hartmagnetischen Trägerpartikeln aufweist. In one embodiment of the invention, an apparatus for developing a electrostatic image a photoconductor drum and a magnetic brush holding the photoconductor touched and has a mixture of toner and hard magnetic carrier particles.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Tonereinheit eine Stützschiene, eine Gleitschiene, die in der Stützschiene liegt, wobei die Gleitschiene so angepasst ist, dass sie die Tonereinheit aufnimmt, ein Paar Passstifte, wobei die Gleitschiene die Tonereinheit im Verhältnis zu den Passstiften positioniert und einen Stellmotor, der die Tonereinheit registerhaltig mit den Passstiften ausrichtet.According to a further embodiment of the invention, a toner unit comprises one Support rail, a slide rail that lies in the support rail, the slide rail so is adapted to receive the toner unit, a pair of dowel pins, the Slide rail positioned the toner unit in relation to the dowel pins and one Actuator that aligns the toner unit with the dowel pins.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.The invention is more preferred below with reference to the drawings Embodiments described.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Entwicklervorrichtung einschließlich einer Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Tonereinheit, Fig. 1 is a side view of a developing device according to the invention including a cross sectional view of a toner cartridge according to the invention,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht einer erfindungsgemäßen Entwicklungszone, Fig. 2 is an enlarged view of a developing zone according to the invention,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht einer Entwicklungszone mit einem Rückstaubereich, Fig. 3 is an enlarged view of a developing zone with a backflow region,

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Tonereinheit aus Fig. 1, Fig. 4 is an exploded perspective view of the toner cartridge of FIG. 1,

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Tonereinheit aus Fig. 1 von deren entgegengesetztem Ende aus gesehen, Fig. 5 seen an exploded perspective view of the toner cartridge of Fig. 1 from its opposite end,

Fig. 6 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Tonereinheitträgeranordnung, Fig. 6 is a side view of the toner unit support assembly according to the invention,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Trägeranordnung aus Fig. 6, Fig. 7 is a perspective view of the carrier assembly of FIG. 6,

Fig. 8 eine Ansicht einer seitlichen Draufsicht auf eine Gleitschiene, die in der Trägeranordnung aus Fig. 6 angeordnet ist, Fig. 8 is a view of a side plan view of a guide rail, which is disposed in the support assembly of FIG. 6,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht der Trägeranordnung aus Fig. 6 von dem entgegengesetzten Ende, zu dem in Fig. 7 dargestellten Ende, Figure 9 is a perspective view of the carrier assembly of FIG. 6 end. Represented by the opposite end to that shown in Fig. 7

Fig. 10 eine Seitenansicht der Trägeranordnung aus Fig. 6 mit der Tonereinheit aus Fig. 1 registerhaltig mit einer Fotoleitertrommel ausgerichtet, Fig. 10 is aligned a side view of the carrier assembly of FIG. 6 with the toner cartridge of FIG. 1 in register with a photoconductor drum,

Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht eines Passlaufreifens und eines Passstiftes in einem nicht-registerhaltigen Zustand, und Fig. 11 is an enlarged view of a ball running tire and a dowel pin in a non-register containing state, and

Fig. 12 eine vergrößerte Ansicht eines Passlaufreifens und eines Passstiftes in einem registerhaltigen Zustand. Fig. 12 is an enlarged view of a tread tire and a dowel pin in a registered state.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. 1-12 dargestellt, die nicht maßstabsgetreu dargestellt sind, und in denen die Teile in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen tragen. In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Tonereinheit 10 dargestellt, die eine Fotoleitertrommel 12 und eine Magnetbürste 14 umfasst, welche eine Mischung aus Toner und hartmagnetischen Trägerpartikeln in Kontakt mit der äußeren Oberfläche der Fotoleitertrommel 12 bringt. Die Magnetbürste 14 umfasst ein Gehäuse 16, vorzugsweise aus nicht magnetisierbarem Material und einen Kern 18, der eine rotierende Vielzahl von magnetischen Polen aufweist. Die Fotoleitertrommel 12 rotiert in die vom Pfeil 20 angezeigte Richtung, die Hülse 16 rotiert in die vom Pfeil 22 angezeigte Richtung, und der Kern 18 rotiert in die vom Pfeil 24 angezeigte Richtung.Various embodiments of the invention are shown in Figs. 1-12, which are not drawn to scale, and in which the parts have the same reference numerals in the different views. In Fig. 1, a toner cartridge 10 according to the invention is shown, which includes a photoconductor drum 12 and a magnetic brush 14 which brings a mixture of toner and hard magnetic carrier particles in contact with the outer surface of the photoconductor drum 12. The magnetic brush 14 comprises a housing 16 , preferably made of non-magnetizable material, and a core 18 , which has a rotating plurality of magnetic poles. The photoconductor drum 12 rotates in the direction indicated by arrow 20 , the sleeve 16 rotates in the direction indicated by arrow 22 , and the core 18 rotates in the direction indicated by arrow 24 .

Die Tonereinheit 10 und die Fotoleitertrommel 12 sind an dem Rahmen 28 befestigt, der je nach Bedarf für einen speziellen Kopierapparat oder eine Druckeranwendung/einen Drucker ausgestaltet ist. Die Tonereinheit 10 umfasst ein Hülse 16, ein Auffangbecken 30, vier Schnecken 32, die drehbar in dem Auffangbecken 30 befestigt sind, eine Transportwalze 34, die über den Schnecken 32 neben der Hülse 16 angeordnet ist, und eine Auffülleinheit 36, die eine ortsfeste perforierte Röhre 38 und eine Auffüllbürste 40 innerhalb der Röhre 38, die sich in die vom Pfeil 42 angezeigte Richtung dreht, umfasst. Die Auffülleinheit 36 leitet Toner in die Toner-/Trägerpartikelmischung gemäß der Information von einem Tonerkonzentrationsmonitor 44, um das Gewichtsverhältnis von Toner und Trägerpartikeln, z. B. 1/10 aufrechtzuerhalten. Einige dieser Teile können je nach der speziellen Anwendung hinzugefügt oder entfernt werden. Das zusätzliche Mischen durch das Vier-Schnecken-System verbessert das Mischen und die gleichmäßige Tonerverteilung über die gesamte Bildbreite. Die Tonerkonzentrationsgradienten werden vorzugsweise minimiert und stellen lediglich ein paar Prozent dar.The toner unit 10 and the photoconductor drum 12 are attached to the frame 28 , which is designed for a special copier or a printer application / printer as required. The toner unit 10 comprises a sleeve 16 , a collecting basin 30 , four screws 32 which are rotatably fastened in the collecting basin 30 , a transport roller 34 which is arranged above the screws 32 next to the sleeve 16 , and a filling unit 36 which perforates a stationary perforated unit Tube 38 and a fill brush 40 within tube 38 which rotates in the direction indicated by arrow 42 . The replenishment unit 36 directs toner into the toner / carrier particle mixture according to the information from a toner concentration monitor 44 to determine the weight ratio of toner and carrier particles, e.g. B. maintain 1/10. Some of these parts can be added or removed depending on the specific application. The additional mixing by the four-screw system improves mixing and the even distribution of toner over the entire image width. The toner concentration gradients are preferably minimized and represent only a few percent.

Beim Gebrauch bedeckt die Mischung aus harten Magnetträgerpartikeln und Toner die Schnecken 32 bis zu einem Niveau, das ungefähr dem Niveau des Bodens der Transportwalze 34 entspricht. Die Schnecken 32 umfassen eine Vielzahl von angewinkelten Paddeln 46, die auf den Wellen 48 befestigt sind. Die Mischer mischen die Trägerpartikel und die Toner, um Reibungsladung und Homogenität zu schaffen und um ein im allgemeinen gleiches Niveau von Toner-/Trägerpartikelmischung in dem Auffangbecken 30 zu schaffen. Die Transportwalze 34 rotiert in die vom Pfeil 50 angezeigte Richtung und hebt die Mischung aus dem Auffangbecken 30 zur Hülse 16.In use, the mixture of hard magnetic carrier particles and toner covers the screws 32 to a level approximately equal to the level of the bottom of the transport roller 34 . The screws 32 comprise a plurality of angled paddles 46 which are fastened on the shafts 48 . The mixers mix the carrier particles and toners to provide frictional charge and homogeneity and to provide a generally equal level of toner / carrier particle mixture in the catch basin 30 . The transport roller 34 rotates in the direction indicated by the arrow 50 and lifts the mixture from the catch basin 30 to the sleeve 16 .

In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Spaltbereichs aus Fig. 1 dargestellt, der zeigt, wo die Toner-/Trägerpartikelmischung 52, die das Hülse 16 umgibt, die Fotoleitertrommel berührt. Der Fluss der Toner-/Trägerpartikelmischung 52 weist eine Dicke T auf und berührt die Trommel 12 über eine Länge L. Der in Fig. 2 dargestellte Fluss ist sehr wünschenswert. FIG. 2 shows an enlarged view of the gap area from FIG. 1, which shows where the toner / carrier particle mixture 52 , which surrounds the sleeve 16 , touches the photoconductor drum. The flow of the toner / carrier particle mixture 52 has a thickness T and contacts the drum 12 over a length L. The flow shown in FIG. 2 is very desirable.

In Fig. 3 ist ein nicht gewünschter Fluss der Toner-/Trägerpartikelmischung 52 dargestellt, wobei ein Rückstaubereich 54 entstanden ist. Es wird angenommen, dass ein Rückstaubereich 54 entsteht, wenn der Fluss der Toner-/Trägerpartikelmischung 52 größer ist als die Menge, die durch den Spalt zwischen der Hülse 16 und der Walze 12 fließen kann. Der Rückstaubereich kann Störungen bei der Bildentwicklung auf der Trommel 12 verursachen und auch die Oberfläche der Trommel 12 beschädigen. Der Rückstaubereich 54 ist nicht passiv, weil der rotierende Kern 18 dazu neigt, die Materialmasse in dem Rückstaubereich 54 mit aktiver Kraft in den Spalt zu treiben. In Fig. 3, an unwanted flow of the toner / carrier particle mixture 52 is shown with a backflow region is created 54th A backflow area 54 is believed to arise when the flow of the toner / carrier particle mixture 52 is greater than the amount that can flow through the gap between the sleeve 16 and the roller 12 . The back pressure area can interfere with image development on the drum 12 and also damage the surface of the drum 12 . The backflow area 54 is not passive because the rotating core 18 tends to drive the mass of material in the backflow area 54 into the gap with active force.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Entwicklung eines Rückstau bereiches umgangen. In Fig. 1 ist zu sehen, wie die registerhaltige Lage des Gehäuses 16 zu der Trommel 12 gesteuert wird, indem ein Paar Passstifte 56 auf jeder Seite der Trommel 12 angebracht werden. Die Trommel 12 umfasst eine Welle 58, die in einem Paar Lager 60 befestigt ist, die wiederum an dem Rahmen 28 befestigt sind. Die Tonereinheit 10 umfasst ein Paar Registrierungsbeschläge 62 auf jedem Ende, in die die Stifte 56 passen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Tonereinheit 10 registerhaltig mit den Stiften 56 befestigt, wodurch sie während des Betriebs der Trommel 12 und der Magnetbürste 14 unbeweglich gemacht wird. Der in Fig. 1 dargestellte Registrierungsbeschlag 62 liegt zum größten Teil hinter der Tonereinheit 10 versteckt. Eine bessere Wiedergabe ist in Fig. 12 zu finden.According to one embodiment of the invention, the development of a backflow area is avoided. In Fig. 1 it can be seen how the register position of the housing 16 to the drum 12 is controlled by attaching a pair of dowel pins 56 on each side of the drum 12 . The drum 12 includes a shaft 58 which is fixed in a pair of bearings 60 which in turn are fixed to the frame 28 . The toner unit 10 includes a pair of registration fittings 62 on each end into which the pins 56 fit. According to a preferred embodiment of the invention, the toner unit 10 is fixed in register with the pins 56 , whereby it is immobilized during the operation of the drum 12 and the magnetic brush 14 . The registration fitting 62 shown in FIG. 1 is largely hidden behind the toner unit 10 . A better reproduction can be found in Fig. 12.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegen die Rotationsmittelpunkte des Kerns 18 und der Hülse 16 nicht übereinander, vielmehr liegen die Rotationsmittelpunkte des Kerns 18 Verhältnis zu dem Rotationsmittelpunkt der Hülse 16 auf die Trommel 12 zu (exzentrisch), wobei ein Bereich 64 gebildet wird, in dem die Innenfläche der Hülse 16 am nächsten an der Außenfläche des Kerns 18 liegt (etwas unter dem Punkt, an dem sich die Trommel 14 und die Hülse 16 am nächsten sind). Ein Dosierelement 66 ist gegenüber dem Bereich 64 angeordnet, in dem die Hülse 16 am weitesten von dem Kern 18 entfernt ist. Das Dosierelement 66 dosiert eine vorbestimmte Dicke der Toner-/Trägerpartikelmischung auf der Hülse 16. Das Magnetfeld, das auf die Toner-/Trägerpartikelmischung aufgebracht wird, ist in diesem Punkt am schwächsten, so dass es nicht vollständig komprimiert ist. Die Dicke der Mischung nimmt ab, während sie um das Gehäuse zur Trommel 12 geführt wird. Daher nimmt jede Veränderung in der Dicke mit der Dicke der Mischung ab, wobei eine präzisere Dicke T geschaffen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, verläuft eine gedachte Linie von dem Bereich 64 zu dem Dosierelement 66 horizontal, und die beiden Elemente liegen in einem 180°- Winkel zueinander (ein Element auf der 9 Uhr Stellung und das andere auf der 3 Uhr Stellung). According to a further embodiment of the invention, the centers of rotation of the core 18 and the sleeve 16 do not lie one above the other, rather the centers of rotation of the core 18 lie relative to the center of rotation of the sleeve 16 towards the drum 12 (eccentrically), with a region 64 being formed in FIG which the inner surface of the sleeve 16 is closest to the outer surface of the core 18 (slightly below the point where the drum 14 and sleeve 16 are closest). A metering element 66 is arranged opposite the area 64 in which the sleeve 16 is furthest away from the core 18 . The dosing element 66 doses a predetermined thickness of the toner / carrier particle mixture on the sleeve 16 . The magnetic field that is applied to the toner / carrier particle mixture is weakest at this point, so that it is not fully compressed. The thickness of the mixture decreases as it is passed around the housing to the drum 12 . Therefore, any change in thickness decreases with the thickness of the mixture, creating a more precise thickness T. According to a preferred embodiment, an imaginary line runs horizontally from the area 64 to the dosing element 66 , and the two elements lie at a 180 ° angle to one another (one element at the 9 o'clock position and the other at the 3 o'clock position).

Die Fig. 4 und 5 zeigen auseinandergezogene Ansichten der Tonereinheit 10 von entgegengesetzten Enden, um ein zusätzliche Detail und die Beziehung zwischen den Komponenten darzustellen. FIGS. 4 and 5 show exploded views of the toner cartridge 10 from opposite ends to represent an additional detail, and the relationship between the components.

Der rotierende Magnetkern 18 kann Wirbelstromverluste in der Fotoleitertrommel 12 verursachen. Eine Kombination von relativ feiner Magnetpolfrequenz (z. B. eine 14-polige Anordnung mit ca. 4 cm [1,6 inch] Durchmesser) und relativ dünner Wand von 4 bis 8 mm für die Fotoleitertrommel 12 verringert die entstehenden Wirbelstromverluste. Darüber hinaus minimiert die Materialwahl eines relativ harten Aluminiums (T3 oder T6) für die Trommelwand die Leitfähigkeit der Wand und somit die Wirbelstromverluste.The rotating magnetic core 18 can cause eddy current losses in the photoconductor drum 12 . A combination of a relatively fine magnetic pole frequency (for example a 14-pole arrangement with a diameter of approximately 4 cm [1.6 inch]) and a relatively thin wall of 4 to 8 mm for the photoconductor drum 12 reduces the eddy current losses which arise. In addition, the material selection of a relatively hard aluminum (T3 or T6) for the drum wall minimizes the conductivity of the wall and thus the eddy current losses.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Dosierelement 66 an beiden Enden mit Flügeln 67 versehen, die den Fluss der Toner-/Trägerpartikelmischung in der Nähe der Enden der Fotoleitertrommel 12 reduzieren. Den Fluss auf diese Weise zu reduzieren, beugt einer Beschädigung vor, die an den Enden der Entwicklungszone aufgrund der Randeffekte auftreten kann, welche lokal den Fluss erhöhen. Weitere Reduzierungen der Bildung von Rückstaubereichen an den Enden der Entwicklungszone werden erreicht, indem kleine Permanentmagneten auf dem Dosierelementen 66 an der Position der Flügel 67 angeordnet werden.According to a further embodiment of the invention, the metering element 66 is provided with wings 67 at both ends, which reduce the flow of the toner / carrier particle mixture in the vicinity of the ends of the photoconductor drum 12 . Reducing the flow in this way prevents damage that can occur at the ends of the development zone due to the edge effects that locally increase the flow. Further reductions in the build-up of backflow areas at the ends of the development zone are achieved by placing small permanent magnets on the dosing element 66 at the position of the vanes 67 .

Eine Gleichstromvorspannung wird an die Hülse 16 angelegt, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, das den Toner auf die Oberfläche der Fotoleitertrommel 12 bringt. Eine Wechselstromvorspannung kann auch verwandt werden, um die Entwicklungsrate und somit auch das Niveau und die Konsistenz der Bildqualität zu verbessern. In Vollflächenentwicklungssystemen wird eine elektrische Vorspannung zwischen der Grundschicht des Fotoleiters und der Hülse der Entwicklereinheit aufgebracht. Wird ein Hochfrequenz-, oder Hochspannungs- (z. B. 1000 bis 2000 Hertz und 500 bis 1500 Volt effektive Spannung) Signal der konstanten Vorspannung hinzugefügt, wird die Entwicklungsrate wesentlich gesteigert. A DC bias is applied to the sleeve 16 to create an electric field that applies the toner to the surface of the photoconductor drum 12 . AC bias can also be used to improve the rate of development and thus the level and consistency of image quality. In full area development systems, an electrical bias is applied between the base layer of the photoconductor and the sleeve of the developer unit. If a high-frequency or high-voltage (e.g. 1000 to 2000 Hertz and 500 to 1500 volt effective voltage) signal is added to the constant bias, the development rate is increased significantly.

In den Fig. 6 bis 12 ist eine Trägeranordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die zusammen mit der Tonereinheit 10 (Fig. 1 und 10) verwendet werden kann, um die Tonereinheit präzise registerhaltig mit der Fotoleitertrommel 12 (Fig. 1 und 10) auszurichten. Die Trägeranordnung 100 gleicht Verschiebungen der Fotoleitertrommel 12 aus. Wie in den Fig. 6 bis 9 dargestellt, umfasst die Trägereinheit eine Stützschiene 102 und eine Gleitschiene 104, die von den drei Stangen 106, 108 und 110 gehalten und geführt wird. Die Stützschiene ist fest mit einer Struktur, z. B. dem Rahmen 28 aus Fig. 1 verbunden. Wie am besten in Fig. 8 zu erkennen ist, umfasst die Gleitschiene 104 zwei in horizontaler Richtung langgestreckte Löcher 132, die die äußeren Stangen 106 und 110 und ein etwas übergroßes Loch 134 aufnehmen. Die mittlere Stange 108 schränkt die Bewegung der Gleitschiene 104 in die Längsrichtung ein, während sie eine seitliche Bewegung der Gleitschiene entlang der Stange 108 zulässt. Die zwei außen liegenden Stangen 106 und 110 dienen zur Aufrechterhaltung der Ebenheit der Gleitschiene 104.In Figs. 6 to 12, a carrier assembly 100 is shown according to an embodiment of the invention which can be used together with the toner cartridge 10 (Fig. 1 and 10) to the toner cartridge accurately in register with the photoconductor drum 12 (Fig. 1 and 10 ) to align. The carrier arrangement 100 compensates for displacements of the photoconductor drum 12 . As shown in FIGS. 6 to 9, the carrier unit comprises a support rail 102 and a slide rail 104 which is held and guided by the three rods 106 , 108 and 110 . The support rail is fixed with a structure, e.g. B. connected to the frame 28 of FIG. 1. As best seen in FIG. 8, slide rail 104 includes two horizontally elongated holes 132 that receive outer rods 106 and 110 and a slightly oversized hole 134 . The central rod 108 restricts the movement of the slide rail 104 in the longitudinal direction, while allowing the slide rail to move laterally along the rod 108 . The two outer rods 106 and 110 serve to maintain the flatness of the slide rail 104 .

In den Fig. 6 bis 9 ist die Gleitschiene 104 an der Seitenplatte 116 angebracht. Eine Exzenterwelle 112 wird von einem elektrischen Stellmotor 114 angetrieben, ist zwischen zwei Teilen der Seitenplatte 116 befestigt und stellt die Vorrichtung zur Positionierung der Gleitschiene 104 im Verhältnis zu der Fotoleitertrommel 12 bereit. Der elektrische Stellmotor 114 ist fest an derselben Stützstruktur angebracht wie die Stützschiene 102. Die Exzenterwelle 112 umfasst ein Exzenterlager 113. Ein Lastarm 122 ist ebenfalls an der Seitenplatte 116 angebracht und wird um eine senkrechte Achse um einen Lastarmschwenkpunkt 124 geschwenkt. Die Position der Exzenterwelle 112 wird durch die Verwendung von zwei Festkörpermikroschaltern 126 und einer Exzenterpositionier kupplung 118 gesteuert.In Figs. 6 to 9, the guide rail is attached to the side plate 116,104. An eccentric shaft 112 is driven by an electric servomotor 114 , is fastened between two parts of the side plate 116 and provides the device for positioning the slide rail 104 in relation to the photoconductor drum 12 . The electric servomotor 114 is fixedly attached to the same support structure as the support rail 102 . The eccentric shaft 112 comprises an eccentric bearing 113 . A load arm 122 is also attached to the side plate 116 and is pivoted about a vertical axis about a load arm pivot point 124 . The position of the eccentric shaft 112 is controlled by the use of two solid-state microswitches 126 and an eccentric positioning clutch 118 .

Wird die Exzenterwelle 112 von einer abgestellten Position in eine angestellte Position gedreht, drückt sie gegen eine festgestellte Exzentersicherungsplatte 120, die an der Seitenplatte 116 befestigt ist. Die Bewegung drückt die Gleitschiene 104 in ihre angestellte Position (s. Fig. 6), wie von Pfeil 142 angezeigt wird. Während die Gleitschiene 104 in ihre angestellte Position gebracht wird, trifft der Lastarm 122, der an der Seitenplatte 116 befestigt ist auf die Tonereinheit 10 (Fig. 1 und 10) und wird abgelenkt, wobei eine Federkraft geschaffen wird, die die Tonereinheit 10 registerhaltig mit den Passstiften 56 ausrichtet (Fig. 1 und 10). Das festgestellte Exzentersicherungsblech 120 bewirkt eine Kraft, so dass die Exzenterwelle 112 nicht weggedreht wird, wenn die Vorrichtung in der angestellten Position ist.When the eccentric shaft 112 is rotated from a parked position to a parked position, it presses against a locked eccentric locking plate 120 which is fastened to the side plate 116 . The movement pushes the slide rail 104 into its adjusted position (see FIG. 6), as indicated by arrow 142 . While the slide rail 104 is brought into its adjusted position, the load arm 122 , which is attached to the side plate 116 , hits the toner unit 10 ( FIGS. 1 and 10) and is deflected, creating a spring force which the toner unit 10 registers with aligns the dowel pins 56 ( FIGS. 1 and 10). The detected Exzentersicherungsblech 120 causes a force so that the eccentric shaft is not rotated away 112 when the device is in the employed position.

In den Fig. 6 bis 9 wird eine positive senkrechte Hebekraft durch die Verwendung von zwei angewinkelten Andrückblöcken 128 erreicht, die auf dem Lastarm 122 befestigt sind und einem dazupassenden angewinkelten Keil 130, der an der Tonereinheit 10 (s. Fig. 1 und 10) befestigt ist. Die Andrückblöcke 128 passen durch ein Paar Fenster, die in der Seitenplatte 116 vorgesehen sind. In Fig. 10 ist ein angewinkelter Andrückblock 136 am Boden der Tonereinheit 10 befestigt und eine dazupassende Andrückplatte 138 ist am Rahmen der Maschine, wie z. B. dem Rahmen 28 aus Fig. 1, befestigt. Der abgewinkelte Andrückblock 136 und der dazupassende Andrückblock 138 schaffen eine zusätzliche senkrechte Hebekraft. Die Nettokraft ist auf die Trommel 12 hin und aufwärts ausgerichtet, wie der Pfeil 140 in Fig. 1 es anzeigt. Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt, umfassen die Registrierungsbeschläge 62, die an jedem Ende der Tonereinheit 10 angebracht sind, vorzugsweise Spitzkerben 63, und die Passstifte 56 werden in den Kerben 63 aufgenommen, wenn die Tonereinheit in die Richtung von Pfeil 140 bewegt wird. Die Kraft, die die Tonereinheit 10 in ihrer Position hält, kann ca. 450 N übersteigen und liegt nach einer bestimmten Ausführungsform bei ungefähr 700 N.In Figs. 6 to 9, a positive vertical lifting force is achieved by the use of two angled Andrückblöcken 128 which are mounted on the load arm 122 and a mating angled wedge 130 to the toner unit 10 (s. Fig. 1 and 10) is attached. The pressing blocks 128 fit through a pair of windows provided in the side plate 116 . In Fig. 10, an angled pressing block 136 is attached to the bottom of the toner unit 10 , and a fitting pressing plate 138 is attached to the frame of the machine, such as. B. the frame 28 of FIG. 1 attached. The angled pressure block 136 and the mating pressure block 138 create an additional vertical lifting force. The net force is directed up and down on drum 12 , as indicated by arrow 140 in FIG. 1. As shown in FIGS. 11 and 12 include the registration fittings 62 which are attached to each end of the toner cartridge 10, preferably V-notches 63, and the dowel pins 56 are received in the notches 63 when the toner cartridge in the direction of arrow 140 moves becomes. The force that holds the toner unit 10 in position may exceed approximately 450 N and, in one embodiment, is approximately 700 N.

Die Gleitschiene 104 umfasst eine Spur 105, in der die Tonereinheit 10, während sie in den Apparat eingeführt wird, liegt und geführt wird, bis alle elektrischen und mechanischen Schnittstellen verbunden sind. Die Gleitschiene 104 und die Spur 105 dienen dazu, die Tonereinheit 10 im Verhältnis zu den Stiften 56 genau zu plazieren, so dass, wenn die Exzenterwelle 12 aktiviert wird, die Passstifte 56 in den Kerben 63 aufgenommen werden. The slide rail 104 comprises a track 105 in which the toner unit 10 lies and is guided as it is being introduced into the apparatus until all electrical and mechanical interfaces have been connected. The slide rail 104 and the track 105 serve to place the toner unit 10 precisely in relation to the pins 56 , so that when the eccentric shaft 12 is activated, the dowel pins 56 are received in the notches 63 .

List of reference numbers

1010th

Tonereinheit
Toner unit

1212th

Fotoleitertrommel
Photoconductor drum

1414

Magnetbürste
Magnetic brush

1616

Hülse
Sleeve

1818th

Kern
core

2020th

Pfeil
arrow

2222

Pfeil
arrow

2424th

Pfeil
arrow

2828

Rahmen
frame

3030th

Auffangbecken
Catch basin

3232

Schnecken
Snails

3434

Transportwalze
Transport roller

3636

Auffülleinheit
Replenishment unit

3838

perforierte Röhre
perforated tube

4040

Auffüllbürste
Refill brush

4242

Pfeil
arrow

4444

Tonerkonzentrationsmonitor
Toner concentration monitor

4646

abgewinkelte Paddel
angled paddle

4848

Welle
wave

5050

Pfeil
arrow

5252

Toner-/Trägerpartikelmischung
Toner / carrier particle mixture

5454

Rückstaubereich
Backflow area

5656

Passstifte
Dowel pins

5858

Welle
wave

6060

Lagerpaar
Bearing pair

6262

Registrierungsbeschlag
Registration fitting

6363

Spitzkerbe
Notch

6464

Bereich
Area

6666

Dosierelement
Dosing element

6767

Flügel
wing

100100

Trägeranordnung
Carrier arrangement

102102

Stützschiene
Support rail

104104

Gleitschiene
Slide rail

105105

Spur
track

106106

, ,

108108

, ,

110110

Stangen
Poles

112112

Exzenterwelle
Eccentric shaft

113113

Exzenterlager
Eccentric bearing

114114

Stellmotor
Servomotor

116116

Seitenplatte
Side plate

118118

Exzenterpositionierkupplung
Eccentric positioning coupling

120120

Exzentersicherungsplatte
Eccentric locking plate

122122

Lastarm
Low load

124124

Lastarmschwenkpunkt
Load arm pivot point

126126

Festkörpermikroschalter
Solid state microswitch

128128

Andrückblock
Pressure pad

130130

abgewinkelter Keil
angled wedge

132132

langgestreckte Löcher
elongated holes

134134

übergroße Löcher
oversized holes

136136

Andrückkonsole
Pressure console

138138

Andrückplatte
Pressure plate

140140

Pfeil
arrow

142142

Pfeil
arrow

Claims

1. Device for developing an electrostatic image ( 10 ) with a photoconductor drum ( 12 ) and a magnetic brush ( 14 ) in contact with the photoconductor drum, characterized in that the magnetic brush ( 14 ) has a mixture ( 52 ) of toner and hard magnetic carrier particles on the Applying the photoconductor drum ( 12 ).

2. Carrier for a toner unit ( 10 ) with
a support rail ( 102 );
a slide rail ( 104 ) located in the support rail ( 102 ), the slide rail ( 104 ) being adapted to receive the toner unit ( 10 );
a pair of dowel pins ( 56 ), the slide rail ( 104 ) positioning the toner unit ( 10 ) relative to the dowel pins ( 56 ); and
an actuator ( 114 ) which brings the toner unit ( 10 ) into register with the dowel pins ( 56 ).