DE102007060021B4 - Anordnung zur Entfernung von elektrisch geladenem Toner von der Oberfläche einer Toner transportierenden Tonertransportwalze bei einem elektrografischen Druck- oder Kopiergerät - Google Patents
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Abstract
Description
- Elektrografische Druck- oder Kopiergeräte sind bekannt, siehe z. B.
US 6,246,856 81 . Bei einem solchen Druck- oder Kopiergerät werden auf einem Ladungsbildträger, z. B. einem Fotoleiterband, durch einen Zeichengenerator Ladungsbilder der zu druckenden Bilder erzeugt. Anschließend wird der Ladungsbildträger an Entwicklerstationen, jeweils eine pro Farbe, vorbeibewegt. Diese transportieren Toner zum Ladungsbildträger. Entsprechend den Ladungsbildern auf dem Ladungsbildträger geht der Toner auf den Ladungsbildträger über und färbt diesen ein. Die Tonerbilder werden im nächsten Schritt auf einen Bedruckstoff umgedruckt und auf diesem fixiert. Der genaue Ablauf des Druckverfahrens kannUS 6,246,856 81 entnommen werden, deren Inhalt hiermit in die Offenbarung aufgenommen wird. - Zur Entwicklung der Ladungsbilder kann eine Entwicklerstation verwendet werden, die entsprechend
WO 03/036 393 A2 - Aus den Dokumenten
US 5 293 201 A ,US 4 101 215 A ,DE 101 52 892 A1 undUS 5 184 194 A sind Reinigungsanordnungen zum Entfernen von Tonerteilchen von Tonerbildträgern und Einfärbewalzen bekannt. - Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Anordnung mit einer Reinigungswalze für eine Tonertransportwalze anzugeben, wobei die Oberfläche der Reinigungswalze selbstreinigend ist.
- Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Zur Reinigung der Oberfläche der auf einem ersten elektrischen Potential liegenden sich drehenden Tonertransportwalze von Resttoner wird benachbart der Tonertransportwalze eine sich drehende Reinigungswalze angeordnet, an der zwei weitere elektrische Potentiale anliegen, die elektrische Felder erzeugen, die sich derart überlagern,
- – dass im Reinigungsspalt zwischen Tonertransportwalze und Reinigungswalze ein lokales erstes elektrisches Feld entsteht, das den Übergang des Toners von der Tonertransportwalze auf die Reinigungswalze unterstützt,
- – dass außerhalb des Reinigungsspalts an der Oberfläche der Reinigungswalze ein globales zweites elektrisches Feld entsteht, das den auf der Oberfläche der Reinigungswalze lagernden Toner abstößt.
- Auf Grund des lokalen Feldes geht der Resttoner von der Tonertransportwalze auf die Reinigungswalze über. Durch die Rotation der Reinigungswalze wird der Resttoner aus dem Reinigungsspalt wegbewegt und fällt dann auf Grund des globalen Feldes von der Reinigungswalze ab.
- Eine derart aufgebaute Anordnung hat den Vorteil, dass der Übergang von Resttoner von der Oberfläche der Tonertransportwalze auf die Reinigungswalze im wesentlichen durch das lokale elektrische Feld im Reinigungsspalt verursacht wird, während die Entfernung des Resttoners von der Oberfläche der Reinigungswalze durch das globale Feld verursacht wird. Weitere Mittel zur Entfernung des Resttoners von der Reinigungswalze sind in der Regel nicht mehr erforderlich.
- Um diese Funktion der Reinigungswalze zu erreichen, weist die Reinigungswalze von innen nach außen folgenden Aufbau auf:
- – ein elektrisch leitender Grundkörper im Inneren, an der das zweite elektrische Potential anliegt,
- – darauf eine elektrisch isolierende Schicht,
- – außen eine elektrisch leitende Deckschicht, an der das dritte elektrische Potential anliegt.
- Dabei kann die Isolierschicht derart gestaltet sein, dass es zu keinen Durchschlägen durch die Isolierschicht kommt.
- Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
- Wenn zur Entwicklung der Ladungsbilder negativ geladener Toner verwendet wird
- – wird das zweite elektrische Potential positiver als das erste elektrische Potential gewählt,
- – wird das dritte elektrische Potential negativer ist als das zweite elektrische Potential eingestellt.
- Die das zweite Potential erzeugende Spannung kann eine Gleichspannung oder eine Wechselspannung sein. Ebenso kann die das dritte Potential erzeugende Spannung eine Gleich- oder Wechselspannung sein.
- Um die elektrischen Potentiale am Grundkörper und an der Deckschicht der Reinigungswalze zu erzeugen, können der Grundkörper und die Deckschicht jeweils mit einer Spannungsquelle über Achsstummel verbunden werden.
- Bei einer anderen Ausführungsform wird das dritte Potential an der Deckschicht durch einen benachbart der Oberfläche der Reinigungswalze angeordneten elektrischen Leiter erzeugt, der an einem derartigen elektrischen Potential liegt, dass eine Ladungstrennung durch Influenz auf der Deckschicht erfolgt mit der Folge, dass im Einflussbereich der Influenz das den Toner abstoßende zweite elektrische Feld entsteht.
- Um den Verschleiß bei der Reinigungswalze klein zu halten, ist es zweckmäßig, die Deckschicht abrasionsbeständig und dicht auszuführen.
- Zur Entfernung des Resttoners von der Reinigungswalze kann zusätzlich benachbart der Reinigungswalze eine Gemischbürste, eine Magnetwalze, angeordnet werden, die den Resttoner von der Reinigungswalze abnimmt.
- Die erfindungsgemäße Anordnung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei einer Entwicklerstation,
- – bei der eine Einfärbewalze, die als Magnetwalze realisiert ist, vorgesehen ist, die Entwickler aus Toner und Träger aus einem Entwicklervorrat zu eine Tonertransportwalze transportiert,
- – bei der die Tonertransportwalze von der Einfärbewalze Toner übernimmt und dazu ein elektrisches Feld zwischen Einfärbewalze und Tonertransportwalze angelegt ist,
- – bei der die Tonertransportwalze den Toner an einem Ladungsbildträger vorbeibewegt, so dass Toner zur Entwicklung der Ladungsbilder in einem Entwicklerspalt zwischen Tonertransportwalze und Ladungsbildträger auf den Ladungsbildträger übergeht,
- – bei der benachbart der Tonertransportwalze in deren Drehrichtung gesehen dem Entwicklerspalt nachfolgend die Reinigungswalze angeordnet ist, die den auf der Tonertransportwalze nach der Entwicklung übrig gebliebene Resttoner von der Tonertransportwalze abreinigt und diesen dem Entwicklervorrat zuleitet.
- Bei einer solchen Entwicklerstation kann die Einfärbewalze derart benachbart zur Reinigungswalze angeordnet werden, dass Entwickler von der Einfärbewalze in den Reinigungsspalt zwischen Tonertransportwalze und Reinigungswalze gelangt und dann die Abreinigung des Resttoners von der Tonertransportwalze unterstützt.
- Zusammenfassend hat die erfindungsgemäße Anordnung folgende Vorteile:
- – Die Reinigungswalze ist selbstreinigend ausgeführt; dieser Reinigungseffekt hängt nicht mehr vom Material der Oberfläche der Reinigungswalze ab.
- – Die Entwicklergemischbelastung wird reduziert, da durch die Abstoßung des Toners von der Deckschicht der Reinigungswalze diese nicht mehr gereinigt werden muss. Eine evtl. zusätzlich verwendete Gemischbürste kann schwächer ausgeführt werden, in der Regel kann ganz auf diese verzichtet werden.
- – Es wird eine höhere Lebensdauer des Toners erreicht, da die Belastung des Toners reduziert wird.
- – Ebenso wird die Lebensdauer der Reinigungswalze verlängert, da die Deckschicht weniger abgenutzt wird.
- – Da keine Gemischbürste oder nur eine verkleinerte Gemischbürste notwendig ist, entsteht weniger Reibungswärme auf der Oberfläche der Reinigungswalze mit der Folge, dass nur eine geringe Verfilmung der Oberfläche der Reinigungswalze auftritt.
- – Da die Anzahl der Magnete im Stator der eingesetzten Magnetwalzen reduziert werden kann, werden weniger Wirbelströme erzeugt und damit weniger Wärme.
- – Da die Komponenten der Anordnung langlebiger sind, wird eine Kostenersparnis erreicht.
- An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert.
- Es zeigen
-
1 eine bekannte Entwicklerstation mit Darstellung des Flusses des Entwicklergemisches; -
2 eine Ergänzung der1 , bei der die angelegten elektrischen Potentiale dargestellt sind; -
3 ein Prinzipbild der Anordnung nach der Erfindung; -
4 einen Querschnitt durch die Reinigungswalze; -
5 einen Längsschnitt durch die Reinigungswalze; -
6 ein Prinzipbild der Reinigungswalze mit Tonertransportwalze und der elektrischen Beschaltung der Reinigungswalze. -
1 zeigt eine Entwicklerstation ES im Prinzip entsprechendWO 03/036 393 A2 WO 03/036 393 A2 1 an Entwicklergemisch, das sich aus Träger und Toner zusammensetzt (im folgenden Entwickler4 genannt), wird durch einen Gemischbagger2 Entwickler4 entnommen und einer Einfärbewalze3 zugeführt. Der Entwickler4 ist schematisch dargestellt, wobei der Träger5 gestrichelt dargestellt ist und der Toner6 gepunktet. Die Einfärbewalze3 ist als Magnetwalze realisiert und besteht aus einer sich drehenden Walzenhülle7 und einem Stator8 mit Magneten9 , die so gepolt sind, dass der Entwickler in Drehrichtung transportiert wird. Die Einfärbewalze3 transportiert den Entwickler4 zu einer Tonertransportwalze10 , die bei einer Entwicklung nach dem Jumpprinzip als Jumpwalze realisiert ist. Die Tonertransportwalze10 übernimmt von der Einfärbewalze3 Toner6 und transportiert diesen an einem Ladungsbildträger11 , z. B. einem Fotoleiterband, vorbei. Toner6 geht entsprechend den Ladungsbildern auf den Ladungsbildträger11 über. Der auf der Tonertransportwalze10 verbleibende Toner, im folgenden Resttoner12 genannt, wird von einer Reinigungswalze13 abgereinigt; diese ist als Magnetwalze aufgebaut mit einem Stator14 und Magneten15 im Inneren. Da Entwickler16 von der Einfärbewalze3 zum Teil zur Reinigungswalze13 gelangt (der Rest des Entwicklers fällt in den Vorrat1 zurück), bildet sich auf der Reinigungswalze13 eine Gemischbürste, die bei Drehung der Reinigungswalze13 an der Tonertransportwalze10 vorbeistreift und den Resttoner12 abreinigt. Von dort fällt er in den Entwicklervorrat1 zurück. - Dieser Ablauf der Entwicklung wird durch elektrische Potentiale P unterstützt, die in
2 dargestellt sind. An der Einfärbewalze3 liegt ein Potential P1, an der Tonertransportwalze10 ein Potential P2 und an der Reinigungswalze13 ein Potential23 an. Unter der Voraussetzung, dass der Toner negativ geladen ist, besteht zwischen Tonertransportwalze10 und Einfärbewalze3 eine positive Spannung, wobei die an der Tonertransportwalze10 anliegende Spannung auch eine Wechselspannung sein kann. An der Reinigungswalze13 liegt ebenfalls eine positive Spannung an, um den Übergang des negativ geladenen Toners auf die Reinigungswalze13 zu unterstützen. Der übrige Aufbau entspricht1 , darauf wird verwiesen. - Ein Problem bei der Entwicklerstation nach
1 und2 ist die Reinigung der Tonertransportwalze10 , da dazu ein Gemischteppich verwendet wird, der mit Hilfe der Magnete15 erzeugt wird, der die Hülse der Tonertransportwalze10 erheblich beansprucht. Sollte zur Entfernung des Entwicklers von der Reinigungswalze13 eine weitere Magnetwalze verwendet werden, dann wird auch die Hülse der Reinigungswalze13 durch die auf der Magnetwalze erzeugte Gemischbürste stark abgenutzt. - Um diesen Nachteil der
1 und2 zu vermeiden, wird die Entwicklerstation entsprechend3 geändert. In3 sind nur die Reinigungswalze17 und die Tonertransportwalze10 gezeigt, der übrige Aufbau der Entwicklerstation kann1 ,2 entnommen werden. Dabei ist3 nur eine prinzipielle Darstellung, um die Funktion der Erfindung zu erläutern. Es wird dabei davon ausgegangen, dass der Toner negativ geladen ist. Die Reinigungswalze17 weist mindestens drei Schichten auf, von Innen nach außen gesehen: einen elektrisch leitenden Grundkörper18 , eine elektrische Isolierschicht19 und eine elektrisch leitende Deckschicht20 . Es ist im Inneren kein Stator mit Magneten mehr vorgesehen. Der Grundkörper18 liegt im Vergleich zur Tonertransportwalze10 an einem positiven elektrischen Potential P4, in3 liegt die Tonertransportwalze10 auf 0 Volt. Die Deckschicht20 der Reinigungswalze17 wird dagegen an ein negatives elektrisches Potential P5 gelegt. Die von den Potentialen24 , P5 erzeugten elektrischen Felder überlagern sich auf der Deckschicht20 mit dem Ergebnis, dass im Reinigungsspalt21 zwischen Tonertransportwalze10 und Reinigungswalze17 ein den Resttoner12 zur Reinigungswalze17 hin ziehendes elektrisches Feld (lokales elektrisches Feld E1 zwischen Tonertransportwalze10 und Reinigungswalze17 ) entsteht, jedoch zumindest im dem dem Reinigungsspalt21 abgewandten Bereich der Reinigungswalze17 ein den Resttoner abstoßendes elektrisches Feld erzeugt wird (globales elektrisches Feld E2). Die Folge ist, dass der Resttoner12 von der Tonertransportwalze10 auf die Reinigungswalze17 gezogen wird und anschließend von der Reinigungswalze17 nach deren Weiterdrehung abgestoßen wird. Zusätzliche Maßnahmen zur Entfernung des Toners von der Reinigungswalze17 sind dann nicht mehr erforderlich. Sollte trotzdem noch eine Gemischbürste zur Abreinigung der Reinigungswalze17 verwendet werden (in3 nicht dargestellt), kann diese so realisiert werden, dass die Deckschicht20 der Reinigungswalze17 geschont wird. -
4 zeigt den Aufbau der Reinigungswalze17 im Querschnitt. Auf den Grundkörper18 aus elektrisch leitenden Material im Inneren folgt die Isolierschicht19 z. B. aus keramischen Material und dann die elektrisch leitende Schicht, die Deckschicht20 . - Aus
5 ist ein Längsschnitt durch die Reinigungswalze17 entnehmbar und zudem die elektrischen Potentiale P4, P5, die an den Grundkörper18 und die Deckschicht20 angelegt werden, um die Funktion der Reinigungswalze17 nach der Erfindung zu erreichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Toner negativ geladen ist. Die elektrischen Potentiale P4, P5 werden über Achsstummel22 ,23 dem Grundkörper18 und der Deckschicht20 zugeführt. - Aus
6 ergibt sich eine weitere Ausführungsform, die angibt, wie der Reinigungswalze17 die elektrischen Potentiale zugeführt werden können. An den Grundkörper18 wird das elektrische Potential P4 wie bei5 angelegt. An die Deckschicht20 wird jedoch direkt kein elektrisches Potential angelegt. Vielmehr wird benachbart der Deckschicht20 ein elektrischer Leiter24 angeordnet, der an einem positiven Potential P6 liegt (bei negativ geladenen Toner). Durch Influenz ergibt sich an der Oberfläche der Deckschicht20 ein den Toner abstoßendes elektrisches Feld E2. - Die Erfindung ist beschrieben worden unter der Voraussetzung, dass der Toner negativ geladen ist. Sie ist jedoch auch bei positiv geladenem Toner einsetzbar, dazu müssten die Potentiale P die andere Polarität annehmen.
- Bezugszeichenliste
-
- ES
- Entwicklerstation
- P
- elektrisches Potential
- E
- elektrisches Feld
- 1
- Entwicklervorrat
- 2
- Entwicklerbagger
- 3
- Einfärbewalze
- 4
- Entwickler
- 5
- Träger
- 6
- Toner
- 7
- Walzenhülle
- 8
- Stator
- 9
- Magnet
- 10
- Tonertransportwalze
- 11
- Ladungsbildträger
- 12
- Resttoner
- 13
- Reinigungswalze
- 14
- Stator
- 15
- Magnet
- 16
- Entwickler
- 17
- Reinigungswalze
- 18
- Grundkörper
- 19
- Isolierschicht
- 20
- Deckschicht
- 21
- Reinigungsspalt
- 22, 23
- Achsstummel
- 24
- elektrischer Leiter
Claims (8)
- Anordnung zur Entfernung von elektrisch geladenem Toner von der Oberfläche einer Toner transportierenden Tonertransportwalze bei einem elektrografischen Druck- oder Kopiergerät, bei der benachbart der auf einem ersten elektrischen Potential (P2) liegenden Tonertransportwalze (
10 ) eine Reinigungswalze (17 ) angeordnet ist, die von innen nach außen gesehen folgenden Aufbau vorsieht: – einen elektrisch leitenden Grundkörper (18 ) im Inneren, – darauf eine elektrisch isolierende Schicht (19 ), – darauf eine elektrisch leitende Deckschicht (20 ), wobei der Grundkörper (18 ) mit einer Spannungsquelle für ein zweites elektrisches Potential (P4) verbunden ist und die Deckschicht (20 ) auf ein drittes Potential (P5) gelegt ist und wobei das erste Potential (P2), das zweite Potential (P4) und das dritte Potential (P5) sich derart überlagern, – dass im Reinigungsspalt (21 ) zwischen Tonertransportwalze (10 ) und Reinigungswalze (17 ) ein erstes elektrisches Feld (E1) besteht, das den Übergang des Toners (12 ) von der Tonertransportwalze (10 ) auf die Reinigungswalze (17 ) unterstützt, – dass außerhalb des Reinigungsspalts (21 ) an der Oberfläche der Reinigungswalze (17 ) ein zweites elektrisches Feld (E2) besteht, das Toner (12 ) von der Oberfläche der Reinigungswalze (17 ) abstößt. - Anordnung nach Anspruch 1, bei der benachbart der Deckschicht (
20 ) der Reinigungswalze (17 ) außerhalb des Reinigungsspalts (21 ) ein elektrischer Leiter (24 ) angeordnet ist, der an einem derartigen elektrischen Potential (P6) liegt, dass eine Ladungstrennung durch Influenz auf der Deckschicht (20 ) besteht mit der Folge, dass auf der Deckschicht (20 ) das dritte Potential (P5) auftritt. - Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der bei negativ geladenem Toner (
12 ) – das zweite an dem Grundkörper (18 ) der Reinigungswalze (17 ) anliegende elektrische Potential (P4) positiver ist als das erste an der Tonertransportwalze (10 ) anliegende elektrische Potential (P2), – das dritte an der Deckschicht (20 ) der Reinigungswalze (17 ) anliegende elektrische Potential (P5) negativer ist als das zweite elektrische Potential (P4). - Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der bei negativ geladenem Toner (
12 ) das Potential (P6) an dem elektrischen Leiter (24 ) positiv ist. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Grundkörper (
18 ) der Reinigungswalze (17 ) und die Deckschicht (20 ) der Reinigungswalze (17 ) über jeweils einen Achsstummel (22 ,23 ) mit der jeweiligen Spannungsquelle für das zweite und dritte elektrische Potential (P4, P5) verbunden sind. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der benachbart der Reinigungswalze (
17 ) eine Magnetwalze zur Erzeugung einer Gemischbürste angeordnet ist, die Toner (12 ) von der Reinigungswalze (17 ) abbürstet. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der benachbart der Tonertransportwalze (
10 ) als Einfärbewalze (3 ) eine Magnetwalze angeordnet ist, die Entwickler (4 ) aus Toner (6 ) und Träger (5 ) an der Tonertransportwalze (10 ) vorbeibewegt, bei der die Einfärbewalze (3 ) derart benachbart zur Reinigungswalze (17 ) angeordnet ist, dass Entwickler (16 ) von der Einfärbewalze (3 ) in den Reinigungsspalt (21 ) zwischen Tonertransportwalze (10 ) und Reinigungswalze (17 ) gelangt. - Anordnung nach Anspruch 7, bei der die Drehrichtungen von Reinigungswalze (
17 ) und der Tonertransportwalze (10 ) bzw. der Einfärbewalze (3 ) und der Reinigungswalze (17 ) entgegengesetzt zueinander eingestellt sind.
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