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Selbsttragender Filterbeutel für Gegenstand des Hauptpatentes 1205
389 ist ein elektrophotographische Kopiermaschinen als Hohlkörper ausgebildeter
Filterbeutel zur Verwendung in einer elektrophotographischen Kopiermaschine mit
Pulverentwicklung zwecks Abscheidung von bei der Reinigung von einer Kopierschicht
abgesaugtem Pulverstaub, der selbsttragend aus Glaswollfilz- oder Faserplattenmaterial
gebildet ist.
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Innerhalb des Arbeitsprozesses der elektrophotographischen Geräte
wird auf einem Aufzeichnungsmaterial ein Ladungsbild erzeugt. Dieses wird mittels
eines Farbstoffpulvers entwickelt und als Pulverbild auf ein Bildempfangsmaterial
übertragen. Auf dem Aufzeichnungsmaterial bleibt ein Rest des Farbstoffpulvers zurück,
der, um nachteilige Auswirkungen bei der nächsten Verwendung des Aufzeichnungsmaterials
auszuschließen, entfernt werden muß.
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Zur Reinigung des Aufzeichnungsmaterials kann eine rotierende Bürste
verwendet werden, die ihrerseits wiederum durch einen in ihrem Wirkungsbereich vorgesehenen
Stab gesäubert wird. Bei dieser mittels einer Bürste bewirkten Reinigung werden
die auf dem Aufzeichnungsmaterial verbliebenen Pulverreste in die innerhalb der
Reinigungskammer vorhandene Luft geschleudert. Durch eine Absaugvorrichtung, die
in ihrem Aufbau den üblichen Haushaltstaubsaugern ähnelt, werden auch die restlichen
Farbstoffpulverteilchen von der Bürste in einen Luftstrom hineingezogen und aus
diesem mittels eines Filters ausgeschieden.
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Der Filterbeutel gemäß dem Hauptpatent vermag zwar an der Reinigungsstation
eines elektrophotographischen Vervielfältigungsgerätes die Tonerpartikeln aus der
Luft herauszufiltern, hat jedoch nur eine relativ kurze Lebensdauer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen besonders hinsichtlich seiner
Lebensdauer verbesserten Filterbeutel zu schaffen, der bei einer Druckdifferenz
von 12 bis 50 mm WS zwischen beiden Oberflächen des Filterbeutels eine ausreichend
lange Zeitspanne hindurch zum Filtern der hier in Betracht kommenden Pulver-bzw.
Tonerteilchen benutzt werden kann. Der Filterbeutel soll dabei aus im Handel leicht
erhältlichen, stark porösem Glasgespinstmaterial herstellbar sein.
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Ausgehend von dem mit dem Hauptpatent angegebenen selbsttragenden
Filterbeutel ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Faserglaswände
aus einer ersten Schicht von Faserglasmaterial mit einer im wesentlichen gleichmäßigen
Dichte und aus einer zweiten Schicht von Faserglasmaterial mit zunehmender Dichte
bestehen, deren maximaler Wert geringer ist als die Dichte der ersten Schicht. Durch
die Wahl derartiger Faserglaswände wird, wie im einzelnen in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung
erläutert, eine Lebensdauer von etwa 60 Betriebsstunden gegenüber etwa 18 Betriebsstunden
bei Verwendung des gemäß dem Hauptpatent ausgebildeten Filterbeutels erzielt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die gleichmäßige
Schicht eine Dichte von etwa 12 bis 16 kg/ms auf.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bestehen die Faserglaswände
aus einer lose gefügten Faserglasmatte mit im wesentlichen gleichmäßiger Dichte
und aus einer lose gefügten Faserglasmatte mit zunehmender Dichte, deren dichtester
Bereich an die Faserglasmatte mit im wesentlichen gleichmäßiger Dichte angrenzend
angeordnet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Filterbeutels bilden die
Faserglasmatte mit im wesentlichen gleichmäßiger Dichte die Wände eines äußeren
Beutels und die Faserglasmatte mit zunehmender Dichte die Wände eines im Außenbeutel
gelegenen inneren Beutels, wobei die maximale Dichte des Innenbeutels annähernd
der Dichte des Außenbeutels entspricht und beide Beutel in der Stirnwand eine
Einlaßöffnung
aufweisen und zwei normal steife Versteifungsplatten mit Öffnungen derart an der
Stirnwand des Außenbeutels bzw. der Stirnwand des Innenbeutels befestigt sind, daß
ihre Öffnungen mit den Einlaßöffnungen in den Stirnwänden ausgerichtet sind.
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Es wurde bereits ein selbsttragender, aus Faserglas hergestellter
Filterbeutel vorgeschlagen, der zwar in der Lage ist, an der Reinigungsstation eines
elektrophotographischen Verwielfältigungsgerätes die Tonerpartikeln aus der Luft
herauszufiltern, aber nur eine relativ kurze Lebensdauer hat.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein verbesserter,
zum Verbrauch bestimmter Filterbeutel, der bei einer Druckdifferenz von 12 bis 50
mm WS zwischen beiden Oberflächen des Filterbeutels eine längere Zeitspanne hindurch
zum Filtern der hier in Betracht kommenden Staubteilchen benutzt werden kann.
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Weiter ist gemäß-der Erfindung ein durch seine Konstruktion selbsttragender
Filterbeutel aus stark porösem Material vorgesehen, der sich leicht aus im Handel
erhältlichen Glasgespinstmaterial herstellen läßt.
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Diese und andere Merkmale der Erfindung werden von einem zum Verbrauch
bestimmten Filterbeutel verkörpert, der aus einem oder mehreren Rohstücken aus Faserglasmatte
mit unterschiedlicher Dichte hergestellt wird.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile wird diese
an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Reinigungsstation
einer elektrophotographischen Maschine, in der ein erfindungsgemäß konstruierter
Filterbeutel verwendet wird, in schematischer Darstellung, zum Teil als Schnitt,
F i g. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filterbeutels
in perspektivischer Ansicht, F i g. 3 den Filterbeutel nach F i g. 2 in der Draufsicht,
F i g. 4 einen Schnitt durch den Filterbeutel nach der Linie 4-4 von F i g. 3, F
i g. 5 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie 5-5 von F i g. 4 und F i g.
6 ein flaches Rohstück,. aus dem der Beutel konstruiert wird.
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In F i g.1 der Zeichnungen ist die Plattenreimgungsstation einer elektrophotographischen
Maschine gezeigt, wobei 10 allgemein eine elektrophotographische Platte bezeichnet,
die eine Schicht 11 aus photoleitfähigem Stoff auf einer leitenden Unterlage 12
aufweist und trommelförmig ausgebildet ist; die Trommel ist in geeigneter Weise
in der Achse gelagert, so daß sie sich in Pfeilrichtung dreht und ihre Oberfläche
dabei der Reihe nach an mehreren Stationen des elektrophotographischen Verfahrens
einschließlich der Plattenreinigungsstation vorbeigeführt wird, wie dies in der
elektrophotographischen Technik üblich ist. Die Plattenreinigungsvorrichtung, allgemein
mit 13 bezeichnet, umfaßt eine drehbare Bürste 14, die derart konstruiert ist, daß
sie einen außerordentlich leichten Druck auf die Oberfläche der elektrophotographischen
Platte ausübt und dadurch Tonerteilchen, die etwa auf der Oberfläche haften, entfernt.
Die- Bürste 14 ihrerseits wird mit Hilfe eines Abstreifers 15 gereinigt, der in
dem Gehäuse 16 befestigt ist und bei der Rotation der Bürste mit den Enden ihrer
Borsten in Berührung kommt und dabei die haftenden Torierpartikeln absondert. Das
Gehäuse 16 umschließt annähernd drei Viertel der Bürstenoberfläche und wird benötigt,
um die Tonerpartikeln aufzunehmen, die von der Trommel mittels der Bürste und von
der Bürste mittels des Abstreifers entfernt wurden.
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Eine langgestreckte Ausströmleitung 17 ist derart angeordnet, daß
sie einen Schlitz umgibt, der sich quer durch das Gehäuse 16 erstreckt und es ermöglicht,
daß die Staubteilchen aus dem Gehäuse entfernt werden. Die Ausströmleitung mündet
in einen Filterkasten 18, der an dem Gehäuse 16 befestigt ist. Das motorgetriebene
Zentrifugalgebläse 19, das durch die Leitung 20 mit dem Filterkasten verbunden ist,
erzeugt einen Luftstrom durch den Filterkasten, indem es durch die Umgebung der
elektrophotographischen Trommel und das Gehäuse Luft saugt, die die Tonerpartikeln
mitführt, die von der elektrophotographischen Trommel mittels der Bürste und von
der Bürste mittels des Abstreifers entfernt wurden. Wenn die Luft durch den Filterkasten
streicht, werden die Tonerpartikeln aus ihr mit Hilfe des Filterbeutels abgeschieden,
der später eingehend beschrieben wird und der an die Ausströmleitung 16 angeschlossen
ist, so daß nur gereinigte Luft das motorgetriebene Zentrifugalgebläse 19 erreicht.
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In den F i g. 2 bis einschließlich 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Filterbeutels dargestellt. Der Filterbeutel wird aus einer
Innenwand von Glaswollfasern (Faserglas), die lose zu einem Gewebe oder einer Matte
von sich steigernder Dichte zusammengefügt sind, und einer Außenwand von Glaswollfasern,
die lose zu einem Gewebe oder einer Matte von gleichmäßiger Dichte zusammengefügt
sind, derart gebildet, daß eine selbsttragende Konstruktion entsteht. Der Filterbeutel
25 ist als rohrförmiger Körper ausgebildet, der an den Enden mit geeigneten Verschlüssen
versehen ist, die im Aussehen den bekannten giebelförmigen Kopfstücken von Milchbehältern
ähneln.
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Der Filterbeutel 25 entspricht in der Konstruktion dem bereits mit
dem Hauptpatent angegebenen. Bei dem Filterbeutel gemäß dem Hauptpatent sind die
Wände des Filterbeutels aus Faserglas hergestellt, das lose zu einem Gewebe oder
einer Matte von gleichmäßiger Dichte zusammengefügt ist. Ein derartiger Filterbeutel
hat bei der Verwendung zum Filtern von Tonerpartikeln aus der Plattenreinigungsstation
in einem automatischen elektrophotographischen Reproduktionsgerät eine maximale
nützliche Lebensdauer von annähernd 18 Stunden, was einer Zeitspanne entspricht,
in der die Maschine annähernd 4000 Kopien liefern kann. Das Kriterium für die nützliche
Lebensdauer eines Filterbeutels, der in einem elektrophotographischen Reproduktionsgerät
verwendet wird, wird später eingehender erläutert.
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Erfindungsgemäß sind die Wände des verbesserten Filterbeutels so konstruiert,
daß der Luftstrom, der die Tonerpartikeln enthält, erst durch ein filterndes Medium
von zunehmender Dichte und dann durch ein filterndes Medium von im wesentlichen
gleichmäßiger Dichte streicht, wobei die filternden Medien aus lose gefügten Geweben
oder Matten von Faserglas bestehen.
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Man kann zur Herstellung des Filterbeutels .eine einzige Matte aus
Faserglas benutzen, die im Querschnitt
hintereinander einen Bereich
von zunehmender Dichte und einen Bereich von gleichmäßiger Dichte besitzt, oder
man kann den Filterbeutel, wie dargestellt, aus zwei Faserglasmatten bilden, wobei
eine rohe Platte 28 für die Innenwände des Filterbeutels aus einem Faserglasmaterial
von zunehmender Dichte und eine rohe Platte 30 für die Außenwände des Filterbeutels
aus einem Faserglasmaterial von im wesentlichen gleichmäßiger Dichte verwendet wird
und die dichtere Seite der Platte 28 an der Innenfläche der Platte 30 anliegt.
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Da im vorliegenden Fall der Filterbeutel 25 aus Platten 28
und 30 von im wesentlichen gleicher Breite und Länge hergestellt wird und die Platten
in gleicher Weise gefaltet werden, ist hier nur die Platte 30 dargestellt und näher
beschrieben, deren Innenseite in F i g. 6 gezeigt ist.
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Mit Hilfe eines geeigneten Musters von Faltlinien, die für die Platte
30 in F i g. 6 sichtbar sind, werden die Platten in eine Mehrzahl von Feldern und
Flächen eingeteilt, die als Wände und Endstücke des Filterbeutels dienen, wenn er
zusammengefügt ist.
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Die mittleren, größeren Flächen der Platte 30 bilden den äußeren Körper
des Behälters und werden von den Faltlinien 31 und 32 begrenzt, die in Längsrichtung
praktisch parallel zueinander über die Innenfläche der Platte laufen und einen Zwischenraum
einschließen. Diese werden in bestimmten Abständen rechtwinklig von mehreren parallelen,
in Querrichtung verlaufenden Faltlinien 33, 34 und 35 und den gleichzeitigen Falt-
und Saumlinien 36 und 37 geschnitten, die so in dem Mittelbereich der Platte die
Stirnfläche 38, die Rückfläche 39, die Bodenfläche 40 und die Deckfläche 41 abgrenzen.
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Zusammenhängend mit den Stirn-, Rück-, Boden-bzw. Deckflächen 38,
39, 40 und 41, jedoch von diesen durch die längsgerichteten Faltlinien 31 und 32
getrennt, sind in der Platte mehrere Felder enthalten, die, wenn sie entsprechend
der späteren Beschreibung gefaltet und miteinander verbunden werden, giebelförmige
Endstücke für den Filterbeutel bilden. Diese Flächen schließen längslaufende Falt-und
Saumlinien 42 und 43 ein, die sich parallel zu den Faltlinien 31 und 32 erstrecken
und von diesen sowohl wie von dem oberen bzw. unteren Rand der Platte einen Abstand
haben.
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Zur Bildung der Abschlüsse des Filterbeutels weist die Stirnfläche
38 gegen sie geneigte Endflächen 44 und 45 auf; mit der Rückfläche 39 sind die gegen
sie geneigten Endflächen 46 und 47 verbunden. In gleicher Weise schließen an die
Bodenfläche dreieckige Endflächen 48 und 49 an und an die Deckfläche 41 dreieckige
Endflächen 51 und 52.
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Die Endfläche 48 wird jeweils begrenzt von der Faltlinie 31 und den
beiden Faltlinien 53 und 54, die konvergieren und sich auf der Falt- und Saumlinie
42 treffen, wodurch sie jeweils auf einer Seite die dreieckigen, nach rückwärts
geschlagenen Felder 55 bzw. 56 abteilen, die die Flanken der Endfläche 46 bzw. 44
bilden. In gleicher Weise wird die Endfläche 49 von einem Teil der Faltlinie 32
und den konvergierenden Faltlinien 57 und 58 begrenzt, die ebenfalls die Seiten
der dreieckigen, nach rückwärts umgeschlagenen Felder 59 bzw. 61 bilden; die Endfläche
52 wird von einem Teil der Faltlinie 32 und den konvergierenden Faltlinien 66 und
67 begrenzt, die wieder die Grenzlinien der dreieckigen, nach hinten umgeschlagenen
Felder 68 und 69 darstellen, wobei jedes nach hinten umgeschlagene Feld die Flanke
der zugehörigen Endfläche bildet.
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Vor dem endgültigen Aufrichten, durch das die Faserglasplatte 30 mit
der Platte 28 zusammen zu dem Filterbeutel 25 geformt wird, wird die Stirnfläche
38 eingeschnitten, um eine Einlaßöffnung 71 zu bilden. Damit der Filterbeutel fest
mit der Ausströmleitung 17 verbunden werden kann, werden zwei Versteifungsplatten
72 und 73 aus steifem und billigem Material, wie z. B. Pappe, hergestellt und durchbohrt,
um die Öffnungen 74 zu bilden, die die Einlaßöffnungen 71 umfassen, wenn die Versteifungsplatten
auf den beiden Seiten der Stirnfläche 38 etwa durch Heftklammern 75 befestigt sind.
Die Versteifungsplatte 72 wird auch noch durch eine Klammer 75 in jeder Ecke mit
der Platte 28 verbunden, um so eine Einlaßöffnung 71A zu umschließen, die in gleicher
Weise in der Platte 28 gebildet wurde, wie die Einlaßöffnung 71 in der Platte 30.
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Um nun die Platten 30 und 28 in den fertigen, dargestellten Filterbeutel
zu verwandeln, werden die Platten .erst aufeinander gelegt und an ihren Stirnflächen
41 und ihren Rückflächen 39 miteinander durch geeignete Befestigungsmittel, wie
etwa Heftklammern, verbunden, die durch beide Platten entlang der ganzen Länge der
Falt- und Saumlinien 36 und 37 geschlagen werden, so daß ein beiderseits offenes
Rohr entsteht. Die Endstücke des Filterbeutels werden dann geschlossen, indem man
die Endflächen und die nach rückwärts umgeschlagenen Flächen zu einem giebelförmigen
Endstück zusammenfaltet und es durch Heftklammern entlang den Falt- und Saumlinien
42 und 43 befestigt.
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Bei jeder Handhabung von Heften oder Säumen muß bekanntlich genügend
Raum neben der gewünschten Saum- oder Heftlinie gelassen werden, um zu vermeiden,
daß sich die Befestigungsmittel durch Einreißen vom Rand her lösen. Um eine ausreichende
Stoffbreite neben den Heftklammern zu gewährleisten und so ihr Ausreißen zu verhindern,
werden die Randflächen 46 a, 55 a, 56 a, 44 a, 64 a,
65 a, 65 b,
41 a, 69 a, 68 a, 45 a, 61 a, 59 a, 47 a, 47 b,
39 a, und
46 b gebildet durch das zwischen den Falt-und Saumlinien 42, 37, 43 und 36 und den
vier Plattenrändern verbleibende Material; die Randfelder werden außerdem begrenzt
durch die früher beschriebenen Faltlinien 33, 34 und 35 und durch Faltlinien 76,
77, 78 und 79, die die konvergierenden Faltlinien treffen, von denen die nach hinten
umgeschlagenen Flächen begrenzt werden. Diese Randfelder ermöglichen es, däß die
Klammern einen geeigneten Angriffspunkt in dem Material innehaben und so die Flächen
an den Verbindungsstellen dichtend aneinanderpressen können. Gleich ob die Säume
des Filterbeutels durch Heften, wie dargestellt, oder durch andere Mittel; wie etwa
Nähen oder Verleimen der Flächen entlang den Saumlinien ausgeführt werden, die Säume
sollen jedenfalls so gebildet sein, daß ein Durchblasen des Luftstroms aus dem Beutel
entlang den Saumlinien überall vermieden wird. Im Fall von Heftklammern kann man
einen wirksamen Saum dadurch erzielen, daß man die Klammern eng aneinander oder
einander überlappend setzt.
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Der Filterbeutel 25 kann in die Plattenreinigungsvorrichtung
13, die in F i g.1 dargestellt ist, dadurch eingefügt werden, daß die die Einlaßöffnung
in dem Filterbeutel umgebenden Versteifungsplatten in Reibungssitz
über
die Ausströmleitung 17 des Gehäuses 16 gestreift werden.
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Da die Einlaßöffnung 71 in der Stirnfläche 38 kleiner ist als die
Öffnungen 74 in den Versteifungsplatten 72 und 73, ist ausreichend Faserglasmaterial
rund um diese Öffnungen vorhanden, um eine wirksame Dichtung rund um die Ausströmleitung
zu bilden, wenn die Versteifungsplatten die Ausströmleitung umfassen.
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Für einen Luftstrom oder eine -leiteng von gegebenem Querschnitt hat
der gezeigte Filterbeutel aus Faserglas augenscheinlich annähernd die sechsfache
filternde Fläche, verglichen mit einem gewöhnlichen, flachen Faserglasfiltereinsatz.
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Obwohl nur eine Matte oder Matten aus lose gefügtem Faserglas zur
Herstellung des Filterbeutels verwendet werden, entsteht ein Filterbeutel mit ausreichender
Steifigkeit, um in sich selbst gefestigt zu sein, unabhängig von dem Filtergehäuse
18, wodurch die gesamte Oberfläche des Beutels für den Durchtritt der Luft zur Verfügung
steht.
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Da alle Flächen des Filterbeutels als Filter wirken, entsteht ein
Filter mit einer relativ großen Filterfläche für den Querschnitt einer Luftleitung
in dem Filtergehäuse. Da nur ein relativ geringer Druckabfall an dem Filter .erforderlich
ist, muß das Zentrifugalgebläse 19 nur einen Unterdruck erzeugen, der ausreicht,
um die Tonerpartikeln in einem relativ langsam strömenden Luftraum mitzuführen.
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Eine Faserglasplatte mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Dichte
von etwa 12 bis 16 kg/m8 für die Platte 30 und eine Faserglasplatte mit zunehmender
Dichte für die Platte 28 werden vorzugsweise zur Herstellung eines Filterbeutels
verwendet, mit dem Staubteilchen in der Größenordnung von 3 bis 20 gm aus einem
Luftstrom wirksam gefiltert werden sollen. In dem Querschnittsbereich der Platte
28 mit der größten Dichte sollte diese kleiner oder höchstens gleich der Dichte
der Platte 30 sein. Verwendet man Materialien mit dem oben bezeichneten Dichteumfang,
dann bewegt sich der Druckabfall durch die Wände des Beutels im Bereich von 12 bis
50 mm WS.
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Erfindungsgemäße Filterbeutel wurden aus den im folgenden aufgezählten
Materialien hergestellt:
| Platte 30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . MICROLITE Glaswolle Ultrafine Nr.1001 |
| Faserglas |
| »B«-Fiber Blanket »B«-Fiber |
| Dicke .......................................... 12 mm 12 mm |
| Faserdurchmesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 0,003 bis 0,0043 mm 0,0038 bis 0,0044 mm |
| Binder .................... -,................. 20 ±
5% 20 t 3% |
| Dichte . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . 16 kg/m3 16 kg/ms |
| Herstellerfirma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . , . . . . . . 7ohns Manville Libbey Gustin Manufacturing |
| Company |
| Owens Ford Division Kansas City 5, Missouri |
| Defiance, Ohio |
| Platte 28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . MODIGLASS - Part No. RFM -1/Q |
| Dicke .................... ,.... .................
12 mm |
| Reibungsgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 13 bis 18 Gewichtsprozent |
| Dichte ......................................... zunehmend |
| Gewicht ...... , , . . . , . . , . , . . . . . . . .
. . . . . . . ....... 85 bis 108 g/m2 |
| Hersteller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . Modiglass Incorporated, Bremen, Ohio |
Wenn man als Maßstab für die nützliche Lebensdauer des Filterbeutels die Betriebsdauer
rechnet, während der der Druckabfall an den Wänden des Filterbeutels von 25 mm WS,
wenn der Filterbeutel sauber ist, bis zu 32 mm WS, wenn Tonerpartikeln in dem Filter
festgehalten werden, ansteigt, beträgt die Lebensdauer eines erfindungsgemäßen Filterbeutels
annähernd 60 Stunden, verglichen mit einer Lebensdauer von etwa 18 Stunden für einen
Filterbeutel gemäß dem Hauptpatent.