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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tonerkassetten
in Bilderzeugungsvorrichtungen und insbesondere auf die Reduzierung
oder Beseitigung des Aufbaus elektrostatischer Ladung an Tonerkassetten
während
eines Transports.
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Momentan
bestehen verschiedene Typen von Techniken, die in Druck- und Kopier-Systemen verwendet
werden. Elektrophotographische Druckvorrichtungen, wie z. B. Laserdrucker
und Kopierer, verwenden Tonerpartikel, um das gewünschte Bild auf
dem Druckmedium zu bilden, das üblicherweise eine
bestimmte Art von Papier ist. Sobald der Toner auf das Papier aufgebracht
ist, wird das Papier entlang des Papierwegs zu einem Fixierer weitergeleitet.
Bei vielen Druckern, Kopierern und anderen elektrophotographischen
Druckvorrichtungen umfaßt
der Fixierer eine erwärmte
Fixierrolle, die durch eine Gegendruckrolle in Eingriff genommen
ist. Wenn das Papier zwischen den Rollen hindurchläuft, wird
der Toner auf das Papier fixiert, durch einen Prozeß aus Wärme und
Druck.
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4 ist
ein Diagramm einer typischen Laserdruckvorrichtung 400,
die einen Elektrophotographieprozeß (EP-Prozess) verwendet. Zum
monochromatischen Drucken wird eine einzelne Farbe von Tonerpartikeln 401 (z.
B. schwarz) in einem Tonervorratsbehälter 402 gehalten.
Tonerpartikel 401 sind üblicherweise
kleine Kunststoffpartikel (z. B. Styren) im Größenbereich von 5 μm (10-6). Eine Rührvorrichtung oder ein Rührblatt 403 ist üblicherweise
aus Kunststoff oder Mylar hergestellt und stellt sicher, daß Tonerpartikel 401 einheitlich
entlang der Entwicklerbuchse 404 positioniert sind, während dieselbe
eine negative Ladung auf den Tonerpartikeln in dem Bereich von –30 bis –40 Mikrocoulomb
pro Gramm (μc/g)
induziert. Die Entwicklerbuchse 404 dreht sich in einer
Richtung gegen den Uhrzeigersinn um einen internen stationären Magneten 405,
der als ein Schaft wirkt. Die Tonerpartikel 401 werden
durch die Magnetkräfte
des stationären
Magneten 405 an die sich drehende Entwicklerbuchse 404 angezogen.
Ein Schabermesser 406 hilft beim Laden der Tonerpartikel 401 und
beim Ausmessen eines genauen und einheitlichen Betrags von Tonerpartikeln 401 auf
der Entwicklerbuchse 404, während sich deren äußere Oberfläche extern
zu dem Tonervorratsbehälter 402 dreht.
Das Entwicklerdichtblatt 407 entfernt überschüssige Tonerpartikel 401,
die an die Entwicklerbuchse 404 angebracht sind, während sich
deren äußere Oberfläche zurück in den
Tonervorratsbehälter 402 dreht.
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Die
primäre
Laderolle (PCR; PCR = primary charging roller) 408 konditioniert
die organische Photoleitertrommel (OPC; OPC = organic photoconductor) 409 unter
Verwendung eines konstanten Stromflusse, um eine Decke aus einheitlicher
negativer Ladung auf der Oberfläche
der OPC-Trommel 409 zu erzeugen. Die Erzeugung der einheitlichen
Ladung durch die PCR 408 erzeugt ferner den Effekt des
Entfernens von Restladungen, die von dem vorangehenden Zyklus übrig sind.
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Eine
Hauptkomponente des EP-Prozesses ist die OPC-Trommel 409.
Die OPC-Trommel 409 ist ein dünnwandiger Aluminiumzylinder,
der mit einer photoleitfähigen
Schicht ummantelt ist. Die photoleitfähige Schicht kann eine Photodiode
bilden, die eine Ladung von der PCR 408 annimmt und hält. Anfänglich beträgt das Potential
der nichtfreiliegenden Oberfläche
des OPC ungefähr –600 Volt. Üblicherweise weist
die photoleitfähige
Schicht drei Schichten auf, einschließlich, von außen nach
innen, eine Ladungstransportschicht (CTL; CTL = charge transport
layer), eine Ladungserzeugungsschicht (CGL; CGL = charge generation
layer) und eine Barriere- oder Oxidierungsschicht, die auf dem darunterlie genden
Aluminiumsubstrat gebildet ist. Die CTL ist eine klare Schicht von
einer Dicke von ungefähr
20 μm, die
ermöglicht,
daß Licht
durch die CGL passiert und die Ladungsaufnahme an dem OPC steuert.
Die CGL ist ungefähr
0,1 bis 1 μm
dick und ermöglicht
einen Fluß von
Ionen. Die Barriereschicht bindet die photoleitfähige Schicht an das Aluminiumsubstrat.
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Der
Laserstrahl 410 legt an der OPC-Trommel 409 jeweils
eine Zeile frei, an genau den Positionen, die Toner empfangen (Papierpositionen,
die dem Bild entsprechen, das gedruckt wird). Die OPC-Trommel 409 wird
von –600
V auf ungefähr –100 V entladen,
an Punkten, die für
den Laserstrahl 410 freigelegt werden, wodurch ein relativ
positiv geladenes latentes Bild an deren Oberfläche erzeugt wird. Die Transformation
des latenten Bildes in ein entwickeltes Bild beginnt, wenn die Tonerpartikel 401 magnetisch
an die sich drehende Entwicklerbuchse 404 angezogen werden.
Alternativ, wenn ein nichtmagnetischer Toner verwendet wird, kann
die Entwicklerbuchse 404 eine Schaumrolle aufweisen, um die
Tonerpartikel 401 mechanisch zu erfassen. In diesem Fall
kann eine Rolle aus offenzelligem Schaumstoff umfaßt sein,
um Toner auf die Entwicklerbuchse 404 aufzubringen. Der
weiterhin negativ geladene Toner, der durch die Entwicklerbuchse 404 gehalten wird,
wird an die relativ positiv geladenen Bereiche der Oberfläche der
OPC-Trommel 409 angezogen und „springt" über
einen kleinen Zwischenraum zu dem relativ positiv geladenen latenten
Bild auf der OPC-Trommel 409,
wodurch ein entwickeltes Bild erzeugt wird.
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Papier,
das Toner von der OPC-Trommel 409 empfangen soll, wird
entlang des Papierwegs 411 zwischen der OPC-Trommel 409 und
der Übertragungsrolle 412 transportiert,
wobei das entwickelte Bild von der Oberfläche der OPC-Trommel 409 auf das
Papier übertragen
wird. Die Übertragung
tritt durch eine Aktion der Übertragungsrolle 412 auf,
die eine positive Ladung an die Unterseite des Papiers anlegt, wodurch
die negativ geladenen Tonerpartikel angezogen werden, um sich zu
dem Papier zu bewegen. Ein Wischerblatt 413 reinigt die
Oberfläche
der OPC-Trommel 409 durch Abstreifen des übrigen (nicht übertragenen)
Toners in einen Abfallbehälter 415,
während
das Abfangblatt 414 verhindert, daß der Abfalltoner zurück auf das
Papier fällt.
Das Fixieren tritt auf, wenn das Papier, einschließlich der
Tonerpartikel, durch eine Walzenspaltregion zwischen der erwärmten Rolle 416 und
der Druckrolle 417 hindurchgeleitet wird, wo der Toner
geschmolzen und an das Papier fixiert (oder „gebunden") wird. Die erwärmte Rolle 416 und
die Druckrolle 417 werden zusammen als Fixiereranordnung
bezeichnet.
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Während der
Verschiffung einer Tintenkassette können die inneren Teile einer
derartigen OPC-Trommel 409, die PCR 408, die Übertragungsrolle 412 und
die Entwicklerrolle 404 relativ zueinander reiben, wodurch
statische Ladungen erzeugt werden. Große statische Ladungen können in
dem organischen Photoleiter (OPC; OPC = organic photoconductor)
auf der OPC-Trommel 409 gefangen werden und einen Defekt
bei Druckeroperationen verursachen, wenn die Tonerkassette in einer
Bilderzeugungsvorrichtung positioniert wird, wie z. B. einem Drucker
oder einem Kopierer. Diese Auswirkung wird „Überschußladungsspeicher" oder „Reibungsspeicher" genannt. Der Reibungsspeicher
kann negativ oder positiv sein. Eine negative Änderung innerhalb des organischen
Photoleiters erzeugt eine Abstoßhandlung,
die einen Abschnitt der OPC-Trommel 409 ungeladen läßt. Ungeladene
Abschnitte einer OPC-Trommel 409 können zu nichtbedruckten Bereichen
auf der bedruckten Seite führen.
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Während des
normalen Betriebs ist die PCR 408 angeordnet, um die Oberfläche der
OPC-Trommel 409 einheitlich zu laden. Die Ladung, die während des
Transports in dem organischen Material der OPC-Trommel 409 gefangen
wird, unterbricht das konstante Ladungsfeld, das von der PCR 408 übertragen
wird. Dies verursacht eine nichteinheitliche Ladung über die
Oberfläche
der OPC-Trommel 409, was zu einer nichteinheitlichen Druckdichte
und anderen Defekten auf den bedruckten Seiten führt. Somit, um diese Druckdefekte
zu eliminieren, ist es notwendig, daß eine konstante Ladung an
die OPC-Trommel 409 angelegt
wird, vor der Modulation der Ladung durch ein Laser- oder projiziertes
Bild.
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Die
EP 0 940 729 A2 zeigt
eine Tonerkassette mit einer photosensitiven Trommel und einer Entwicklereinheit,
wobei die photosensitive Trommel durch eine Abdeckung geschützt ist,
wenn sich die Tonerkassette außerhalb
eines Druckers befindet. Wird die Tonerkassette in einen Drucker
eingesetzt, schwenkt die Abdeckung zur Seite und gibt die photosensitive
Trommel für
einen Aufdruck von Toner auf ein zu bedruckendes Medium frei.
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Die
US 4,860,898 zeigt eine
Verpackungsanordnung und ein Verfahren zur Verwendung der Verpackungsanordnung,
um ein elektrophotographisches photosensitives Bauelement gegenüber physikalischen
Einwirkungen zu schützen.
Hierzu wird das elektrophotographische photosensitive Bauelement, beispielsweise
eine photosensitive Druckertrommel, in eine Schutzfolie eingewickelt,
wobei diese Schutzfolie als Verpackungsmaterial eine stärkere Elektronen-Akzeptorcharakteristik
hat als das elektrophotographische photosensitive Material der Druckertrommel.
Hierdurch lassen sich Aufladungen bzw. ungleichmäßige Ladungsverteilungen in
dem elektrophotographischen photosensitiven Bauelement weitestgehend
vermeiden.
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Die
US 4,340,855 zeigt eine
Vorrichtung zur Messung eines Corona-Stromes. Hierzu wird ein Streifen,
der eine leitfähige
Schicht und ein Trägermaterial
umfasst, auf einer Trommel befestigt und dieser Streifen über einen
Kontaktanschluss auf einen Massepunkt gelegt. Anschließend wird
durch eine Rotation der Trommel der Messstreifen in die Nähe einer
Corona gebracht und mit Hilfe eines Messfühlers die korrekte Einstellung
bzw. die korrekte Funktionalität
der Corona gemessen.
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Die
US 6,317,573 B1 offenbart
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz einer Druckpatrone.
Hierzu wird die Druckpatrone zum Transport, d.h. vor deren Einsatz,
durch ein Schutzelement geschützt,
welches beispielsweise aus Papier, Karton oder Schaumstoff besteht
und die für
einen fehlerfreien Druck von Bildern notwendigen elektrophotographischen
Elemente der Druckerpatrone schützt.
Vor einer Inbetriebnahme der Druckerpatrone wird dann dieses Schutzelement
aus der Druckerpatrone herausgenommen, wodurch die Druckerpatrone
einsatzbereit wird.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tonerkassette
zu schaffen, die gegenüber
einer herkömmli-
chen Tonerkassette eine reduzierte elektrostatische Aufladung sowie
einen verbesserten Schutz gegenüber
mechanischen Beschädigungen
während
dem Transport der Tonerkassette aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Tonerkassette gemäß den Ansprüchen 1 und 15 sowie durch ein Verfahren
gemäß dem Anspruch
9 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf ein System, das eine entfernbare
Abdeckung verwendet, um einen organischen Photoleiter von zumindest
einer anderen Komponente einer Tonerkassette zu trennen. Die vorliegende
Erfindung umfaßt
ferner ein Verfahren zum Reduzieren der elektrostatischen Ladung
an einem Photoleiter, das die Schritte des Trennens des Photoleiters
von anderen Komponenten in einer Tonerkassette mit einer entfernbaren
Abdeckung, das Entfernen der entfernbaren Abdeckung vor der Einfügung der
Tonerkassette in eine elektrophotographische Druckvorrichtung und
das Einfügen der
Tonerkassette in die Vorrichtung umfaßt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer vereinfachten Kassette im Querschnitt mit einer
entfernbaren Abdeckung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein
Flußdiagramm
eines Verfahrens zum Reduzieren oder Eliminieren von Überschußladungsspeicher;
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3 eine
perspektivische Ansicht einer Abdeckung für eine OPC-Trommel, die eine
leitfähige Schicht
ge mäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfaßt;
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4 eine
Seitenansicht eines vereinfachten Kassettenquerschnitts des Stands
der Technik; und
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5 einen
Querschnitt eines Abdeckungsmaterials, das eine leitfähige Schicht
umfaßt.
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Während des
Verschiffens und der Handhabung von Tonerkassetten verursachen Vibrationen, daß verschiedene
Komponenten einer Tonerkassette gegeneinander reiben, was möglicherweise
zu einem Aufbau von elektrostatischen Ladungen führt. Diese elektrostatischen
Ladungen können
innerhalb oder auf der Photoleiterrolle gefangen werden, wie z.
B. im OPC 102 (1). Die vorliegende Erfindung
verhindert oder eliminiert diese elektrostatischen Ladungen durch
mechanisches und elektrisches Trennen der Rolle von umgebenden Strukturen
der Tonerkassette. Die Reduzierung oder Eliminierung dieser Ladungen
verhindert oder reduziert Defekte auf bedruckten Materialien, die
aus der Ansammlung dieser Ladungen resultieren.
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Es
wurden umfassende Bemühungen
auf das Minimieren des Typs und des Ausmaßes der Reibung zwischen Komponenten
mit Verpackungsentwurfsänderungen
und Kästen
gerichtet, die entworfen sind, um Vibrationen zu reduzieren. Die
vorliegende Erfindung trennt eine dieser Komponenten, vorzugsweise
durch Umschließen
dieser Komponente in einem Verpackungsmaterial, vorzugsweise einem
elastischen Schaumstoff oder einem ähnlichen elektrisch isolierenden
Material, wie z. B. einem Dünnfilm
während
des Verschiffens. Dieses Material ist entworfen, um einfach vor
dem oder als Teil des Einfügens
der Kassette in den Drucker entfernt zu werden.
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Diese
getrennte Verpackungsschicht kann ferner mit einem existierenden
Tonerdamm verbunden sein, der in Tonerkasset ten vorgesehen ist.
Das Entfernen dieses Tonerdamms ist erforderlich, um den Toner zu
veranlassen, in den Entwicklerbereich zu fließen. Üblicherweise ist eine Zugzunge
mit dem internen Tonerdamm verbunden, die entfernt werden muß, bevor
die Tonerkassette in dem Drucker verwendet wird. Auf ähnliche
Weise muß eine
vorübergehende
entfernbare Schutzabdeckung (hierin nachfolgend einfach eine „entfernbare
Abdeckung") der vorliegenden
Erfindung ferner entfernt werden, bevor die Tonerkassette in den
Drucker eingefügt
wird, oder zumindest vor der Verwendung der Kassette, sollte ein
Entfernen nach der Einfügung
und Installation möglich
sein.
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Die
entfernbare Abdeckung gleitet vorzugsweise zwischen den OPC und
eine andere Komponente, die denselben kontaktiert. Die vorliegende
Erfindung kann ferner eine elektrische Verbindung zur Masse umfassen,
um Ladungen abzuleiten, die sich auf der Abdeckung aufbauen können. Dies
kann durch Laminieren eines leitfähigen Materials erreicht werden,
wie z. B. eines Aluminiumfilms, an die entfernbare Abdeckung.
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Die
entfernbare Abdeckung funktioniert, um elektrostatische Hochspannungsladungen
im Bereich von 250 oder mehr Volt zu reduzieren oder zu beseitigen.
Spannungen dieser Größe können in
den organischen Materialien der OPC-Trommel gefangen oder eingeschlossen
werden. Wenn dieselbe in Kombination mit elektrischen Drains verwendet
wird, die in der Verpackung und/oder dem Gehäuse des Druckers umfaßt sind,
dann leitet die entfernbare Abdeckung das meiste oder die gesamte
statische Ladung ab, um Ladungen zu reduzieren oder zu eliminieren, die
in oder auf der OPC-Trommel gefangen sind.
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Bezug
nehmend auf 1 wird die entfernbare Abdeckung 101 während des
Aufbaus installiert, um die OPC 102 fast vollständig zu
umgeben, die zwischen dem OPC 102 und einer oder mehreren der
nachfolgenden Komponenten positioniert ist: primäre Ladungsrolle (PCR) 103,
Reinigungsblatt 104, Wisch blatt 105 und Ausblasdichtung Übertragungsrolle 106 und
Entwicklerrolle 107. Als ihre primäre Funktion trennt die entfernbare
Abdeckung 101 den OPC 102 von diesen anderen Komponenten,
um die Erzeugung von statischen Ladungen zu reduzieren oder zu eliminieren.
Die entfernbare Abdeckung 101 kann aus einem Schaummaterial
hergestellt sein, wie z. B. Polyurethan, und kann ein leitfähiges Laminat umfassen,
das z. B. aus einem Aluminiumfilm hergestellt ist. Die Federung,
die durch den Schaum der entfernbaren Abdeckung 101 bereitgestellt
wird, hilft beim Dämpfen
der Vibration zwischen den Komponenten. Die entfernbare Abdeckung 101 kann
ferner jegliche verbleibende Ladung, die durch die Komponenten erzeugt
wird, die aneinander reiben, wenn das leitfähige Laminat umfaßt ist,
zu der Masse hin ableiten. Somit ist die leitfähige Schicht zu dem Verpackungsmaterial
mit Masse verbunden (in 1 nicht gezeigt, aber aufgebaut,
um einen elektrischen Kontakt mit der Abdeckung 101 während des
Transports herzustellen), so daß jegliche
elektrostatische Ladung weg von der OPC-Trommel 102 zu
der Masse geleitet wird.
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Die
entfernbare Abdeckung 101 kann mit dem Tonerdamm (Dichtung/Dichtungsstreifen) 108 verbunden
sein (Verbindung nicht gezeigt), durch eine Zunge oder eine andere
Struktur. Während
der Verschiffung bleiben sowohl die entfernbare Abdeckung 101 als
auch der Tonerdamm 108 an Ort und Stelle und werden nur
entfernt, unmittelbar bevor die Kassette in dem Drucker installiert
wird oder nach der Installation, falls der Aufbau dies erlaubt.
Die entfernbare Abdeckung 101 kann in einer Richtung entfernt werden,
die durch den Pfeil 109 angezeigt ist, und der Tonerdamm 108 kann
in einer Richtung entfernt werden, die durch den Pfeil 110 angezeigt
ist. Wenn die beiden miteinander verbunden sind, wie oben erörtert wurde,
wird die Entfernung von einem derselben zur Entfernung des anderen
dienen.
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2 ist
ein Diagramm eines Verfahrens zum Reduzieren oder Beseitigen eines
Ladungsspeichers, einer Komponente eines Drucksystems. Bei Schritt 201 wird
eine Einlage, wie z. B. eine Schaumeinlage, zwischen die organische
Photoleitertrommel 102 (1) und zumindest
eine andere Systemkomponente plaziert, die zusammen mit der OPC-Trommel
eine elektrostatische Ladung während
der Verschiffung erzeugen kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
trennt die Abdeckung 101 (1) die OPC-Trommel 102 elektrisch
von allen anderen Systemkomponenten. Eine Einfügezunge kann an der ersten
Einlage umfaßt
sein, um bei deren Entfernung behilflich zu sein. Diese Einfügezunge kann
mit der Zugzunge verbunden sein, die ein Tonerlecken während der
Verschiffung oder des Durchgangs bei Schritt 201 verhindert.
Wie erörtert
wurde, kann die entfernbare Abdeckung 101 eine leitfähige Schicht 302 (3)
umfassen, die bei Schritt 203 an die Masse angebracht wird.
Die Tonerkassette wird in dieser geschützten Verschiffungskonfiguration
bei Schritt 204 verschifft. Bevor die Tonerkassette verwendet
wird, wird die entfernbare Abdeckung 101 entfernt (Schritt 205),
zusammen mit dem Tonerdamm (Schritt 206). Wenn die Schaumeinlage
bzw. Abdeckung 101 mit dem Tonerdamm 108 verbunden ist,
können
dieselben gleichzeitig entfernt werden. Eine einzelne Zugzunge (nicht
gezeigt) kann sowohl mit dem Tonerdamm 108 als auch mit
der Schaumeinlage bzw. Abdeckung 101 verbunden sein, für ein leichteres
Entfernen. Bei Schritt 207 wird die Tonerkassette in dem
Drucker plaziert und der Drucker wird bei Schritt 208 betrieben.
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3 zeigt
einen möglichen
Aufbau eines alternativen Ausführungsbeispiels 300 der
entfernbaren Abdeckung, einschließlich eines laminierten Aufbaus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
helfen die Charakteristika 301 des Innenschaums aus einem Laminat,
die Vibrationen zu absorbieren, und liefern eine physikalische Barriere
zwischen den Komponenten, und die Leiteigenschaften einer zweiten
leitfähigen
Schicht 302 wirken, um jeglichen Aufbau. statischer Ladungen
zu der Masse abzuleiten. Alternativ kann die entfernbare Abdeckung 300 aus
einem leitfähigen
Laminatschaum aufgebaut sein, der an beiden Seiten gebildet ist.
Das Ende 303 der entfernbaren Abdeckung 300 gleitet
in die Kassette.
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5 zeigt
einen Querschnitt eines Abdeckungsmaterials, das eine leitfähige Schicht 501 umfaßt.