DE1522704A1 - Verbesserte Blatt-Trennvorrichtung fuer Xerokopiermaschinen - Google Patents

Description

Dipl-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A/Weickmann, Dipl-Ing. H.Weickmann D1PL.-PHYS. Dr,K.Fincke Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER «3921/22 ■

IPO

Rank Xerox limited, Euston Road, Iondon, N.W.1 _____

Verbesserte "Blatt-Trennvorrichtung für Xerolcopierraaschinen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine "Blatt-Trennvorrichtung, insibesondere auf eine Torrichtii.ng zur Trennung des Bildempfangsmaterialblatts, im folgenden Druckmaterial genannt, von der xerographischen Platte.

Im speziellen bezieht sich diese Erfindung auf eine verbesserte "latt-Trennvorrichtun^, bei der ein Pre«- luftstrahl benutt wird, um das Druckmaterialblatt von der xerograplxischen Platte oder «tvilichen ^u lösen.

BAD ORfGINAL

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Bei dem xerographisehen Proze -, wie er z.B. im Oarlson-Patent 2 297 691 beschrieben ist, besteht die xerographische Platte aus einer Schicht von fotoleit.endem Material und einer leitenden Grundfläche. Zunächst ist die OberflächeniadTing gleichförmig. Gewöhnlich wird sie dann mit konventioneller Pro.iektionstechnik mit dem Gegenstand belichtet. Durch den Belichtungsvorgang wird die Platte entsprechend der .lichtintensität so geladen, da.?, auf ihr ein latentes elektrostatisches Abbild des Projektionsgegenstände entsteht.

Die Entwicklung des Bildes wird im allgemeinen durch Entwickler bewirkt, die aus einer geeigneten Mischung von Parbharzpuder, im folgenden Toner genannt, und einem körnigen Material bestehen, das Trägerfunktionen hat und den Toner elektrisch laden soll. Im besonderen ) soll das Trägermaterial die Tonermenge steuern bzw. als Tonerträger fungieren. "Dadurch wird eine fast vollständige Homogenität der Ladungspolarität erzeugt. Bei der Entwicklung des Bildes"wird das Tonermilver mit der Oberfläche der foto'le-itenden Schicht in Kontakt gebracht und bildet dann ein entsDreoher.d sichtbares Muster des elektrostatischen lad-in^s-bildes«- 'Danach v/ird das entwickelte xerographisehe T⁸IIc gewöhnli ^h. auf ein Bildempfangsmaterial übertrager., av^ W=Ia^e-. es ü^m-

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durch entsprechende Mittel fixiert werden kann.

.Bei der Mischung der Tonerpartikel mit dem Trägermaterial haften die Tonerpartikel, die viel kleiner sind als die Trägerpartikel, an der Oberfläche des Trägerma— terials infolge elektrostatischer Anziehung. Bei dem SntwicklungsVorgang rollen die Trägerpartikel über die xerographische Platte, deren elektrostatisches Bild von entgegengesetzter Polarität ist als die Ladung des Toners.Die Tonerpartikel werden von dem Träger- · material abgerissen und setzen sich auf dem elektrostatischen Bild als entwickeltes Tonerbild ab.

Da das Druckmaterial ebenfalls elektrostatisch geladen ist, haftet es an der xerographischen Platte. Mt den in der gewöhnlichen Drucktechnik -Üblichen Abstreifvorrichtungen (Trennfinger) kann das Druckmaterial nicht ohne Hachteile von der xerographischen Platte ge- ä trennt werden. Bei dem Einsatz mechanischer Trennvorrichtungen zum Abstreifen eines Druckmaterialblattes von der xerographischen Platte (Trennfinger zwischen Druckmaterial und Platte) würde die fotoleitende Oberfläche unvermeidlich beschädigt werden. Außerdem würde bei diesem Prozeß das Druckmaterial, dessen Oberfläche das übertragene Bild trägt, über die mechanischen Trennfinger gleiten. Das xerographische Bild haftet aber am

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Druckmaterial nur durch elektrostatische Kräfte, und die Trennfinger würden die Bildpartikel von der Oberfläche streifen und deshalb das Bild verwischen.

Normalerweise ist das Tonerbild negativ geladen und wird dadurch auf das Druckmaterial tibertragen, daß positive Ladungen mittels Korona-Entladung auf die

" Nichtbildseite gesprüht werden. Wenn das geladene Druckmaterial mit einem geerdeten Teil der Maschine in Berührung käme, wie z.B. mit den Trennfingern, so würde das Pulverbild "explodieren" und seine Bildform verlieren.

Um diesem Problem, das eine mechanische'Trennvorrichtung mit sich bringt, zu begegnen, wurde eine Abstreifvorrichtung entsprechend dem US-Patent 3 062 556 entwickelt. Diese Erfindung beinhaltet eine Verbesserung des Gerätes.

In der hochentwickelten Industrie für elektrostatische Kopiergeräte hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die Kopiermaschinen in einem groe sen Bereich verschiedener Umweltbedingungen, wie . Feuchtigkeit, Temperatur und Höhenlage, arbeiten können und außerdem die Möglichkeit besteht, ihre

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Reproduktionsgeschwindigkeit zu vergrößern. ·

Die erste Trennvorrichtung anderer Art (beschrieben im US-Patent 3 062 536) fordert eine hohe Genauigkeit bei der Erfassung des Druckmaterials durch einen Preßluftstrom, um das Blatt von der Xeroxtrommel zu lösen. In automatischen Xerokopiermaschinen, die eine genügend niedrige Beproduktionsrate haben, wie sie _;

im oben genannten Patent beschrieben werden, ist es durchaus möglich, das Druckmaterial mit einem luftstrom genügend genau zu erfassen. Bei höheren Kopiergeschwindigkeiten jedoch gelingt es nicht mehr, das Druckmaterial genau in der richtigen lage in Bezug auf den Preßluftstrom der Trennvorrichtung zu erfassen. Deshalb war es der Gegenstand dieser Erfindung, eine verbesserte Blatt-Trennvorrichtung zu entwickeln.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine |

Blatt-Trennvorrichtung, die einen erweiterten Operationsbereich hat und für auotmatische Xerokopiermaschinen zum Abtrennen des Druckmaterials von der Xeroxtrommel benutzt werden kann.

Es ist deshalb der Gegenstand dieser Erfindung, die Trennvorrichtung für das Abstreifen des Druckmaterials, das elektrostatisch an der Xeroxplatte haftet^ zu ver-

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bessern, wobei die fotoleitende Oberfläche der Xeroxplatte und das elektrostatische Bild, das an dem Druckmaterial haftet, nicht beschädigt bzw. zerstört werden sollen.

U.a. ist es deshalb der Gegenstand dieser Erfindung, die Trennvorrichtung in der Weise zu verbessern, daß ein Preßluftstrahl benutzt wird, um das !Druckmaterial kontinuierlich von der Xeroxtrommel abzulösen.

Um das Problem der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist es notwendig, eine Preßluftquelle mit im wesentlichen konstantem Druck zu verwenden, die mit einem Blasrohr mit vielen parallel angeordneten Düsen verbunden ist. Das Blasrohr, das dicht über der Trommel angeordnet ist, bildet mit der Trommelachse einen Winkel. Das Druckmaterial, das an der Xeroxtrommel haftet, wird dann durch einen Preßluftstrahl, der auf die Trommel und das vordere Ende des Druckmaterialblattes gerichtet ist, sukzessive vnn der Trommel getrennt.

Das Erfindungsobjekt und weitere Teile, die zu dem gewünschten Effekt beitragen, wird in seiner Ausführungsform in Verbindung mit den entsprechenden Zeichnungen im folgenden erklärt:

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Pig. 1 ist eine schematische Darstellung einer xerographischen Reproduziermaschine, bei der die Erfindung verwendet wird,

Pig. 2 ist eine Horizontalansicht des Erfindungsgegenstands an der Maschine, wie sie in Pig... 1 gezeigt ist, um die entsprechenden Verhältnisse besser zu illustrieren,

Pig. 3 ist eine Seitenansicht des Erfindungsgegenstands in der entsprechenden Umgebung, d. h. an der automatischen Xerokopiermaschine von Pig. 1,

Fig.3A ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A

der Pig. 3, ■ ■

Pig. 4 ist eine -perspektivische Prontansicht der Ausführung des Erfindungsgegenstands, um die Arbeitsweise klar darstellen zu können,

Pig. 5 ist eine schematische Zeichnung des Erfindungsgegenstands.

Pig. 1 zeigt eine Anordnung des Erfindungsgegenstands in der entsprechenden Umgebung, hier an einer automatischen Xeroreproduziermaschine. Diese besteht aus einer xerographischen Platte 10 mit einer fotoleitenden Schicht oder lichtempfindlichen Oberfläche auf einer leitenden G-rundflache. Sie ist der Trommelform angepaßt. Die Trommel ist in einer entsprechenden Halterung montiert und rotiert in der Richtung, die von dem Pfeil angezeigt wird. In Pfeilrichtung passiert

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der entsprechende Teil der Oberfläche nacheinander viele Stationen des xerographisehen Prozesses. Im folgenden werden die einzelnen xerographisehen Prozeßstationen entsprechend der Bewegung der Trommeloberflache in ihrer Funktion beschrieben:

An der Ladeetation 1 werden einheitliche Ladungen auf die fotoleitende Schicht der Xeroxtrommel aufgebracht. ™ An der Belichtungsstation 2 wird die Trommeloberfläche einem Licht- oder Strahlungsbild entsprechend der Kopie ausgesetzt. Die Trommelladungen werden entsprechend dem Lichtmuster formiert und ergeben ein latentes elektrostatisches Abbild der zu reproduzierenden Kopie. An der Entwicklungsstation 3 wird das xerographische Entwicklungsmaterial mit den zum elektrostatischen Bild der Trommel entgegengesetzt geladenen Tonerpartikeln auf die Trommeloberfläche verteilt.

Dabei haften die Tonerpartikel so auf dem latenten elektrostatischen Bild, daß sie ein xerögraphisches Pulverbild als Abbildung der zu reproduzierenden Kopie ergeben.

Auf der Übertragungsstation 4 wird das xerographische Pulverbild elektrostatisch von der Trommelöberf lache auf das Druckmaterial übertragen. Die Station 5 dient zur Reinigung und Entladung der Trommel. Die Trommel-

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oberfläche wird von den entsprechenden Tonerpartikeln, die nach dem Übertragungsvorgang noch an der Trommeloberfläche haften geblieben sind, durch Bürsten befreit. Die Trommeloberfläche wird dann einer relativ starken Lichtquelle ausgesetzt, um eine vollständige Entladung zu garantieren. .

Es wird angenommen, daß vorstehende Beschreibung ge- Jj

ntigt, um den Anwendungszweck und die allgemeine Arbeitsweise der Xeroxreproduziermaschine mit Trennvorrichtung entsprechend dem Erfindungsgegenstand zu erklären. Weitere Details bezüglich der spezifischen Konstruktion des Xerokopiergerätes findet man in entsprechenden Beschreibungen.

An der Übertragungsstation 4 wird das Pulverbild, das vorher auf der Xeroxtrommel formiert vorden ist, elektrostatisch auf das Druckmaterial übertragen. Das Druck- I material wird durch eine Korona-Entladungseinheit 7 elektrostatisch aufgeladen. Diese elektrostatische Aufladung des Druckmaterials während des Übertragungsprozesses ist der Grund dafür, daß das Druckmaterial an der Trommel haftet, nachdem es die Korona-Emissionsstation passiert hat. Es ist einleuchtend, daß man hier Maßnahmen ergreifen muß, um das Druckmaterial von der Xeroxtrommel zu trennen.

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Um einer Zerstörung des Pulverbildes auf dem Druckmaterial vorzubeugen und um eine Beschädigung der Trommel zu verhindern, wurde eine Trennvorrichtung 20, die entsprechend der Erfindung konstruiert wurde, angebracht.

Die überwiegend verwendete Form des Ablösimgsmechanismus entsprechend der Erfindung ist in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt. Es wird dabei ein Blasrohr 25 w mit mehreren Düsen 27 verwendet, die auf die Oberfläche 11 der Xeroxtrommel gerichtet sind. Die Preßluftstrahlen der Düsen blasen dabei zwischen das vordere Ende des Druckmaterials und die Trommel. Der übrige Teil des Materials fällt dann infolge seines eigenen Gewichts von der Trommel. Die Preßluft in dem Blasrohr sollte dabei im wesentlichen konstanten Druck haben.

Bei der hier beschriebenen Ausführimgsforn wird das k Blasrohr 25 nahe an der Trommel 10 und in einem bestiTnmten Winkel zur Trommelachse 12 angeordnet. 3a ist dnrch die Halterung 21 an einem anderen Bauelement der Maschine befestigt, z.B. an demlleinigungsteil 22. An dem Blasrohr ist eine größere Anzahl Düsen 27 befestigt, deren Preßluftstrahl so gerichtet ist, daß er die Oberfläche der Xeroxtrommel unter einem bestimmten Winkel zwischen der Normalen und der Tangente bestreicht. Das Blasrohr 25 besteht aus einer Röhre 2 6, die an einem Ende geschlossen ist und an dem anderen

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Ende an die Kupplung 28 angepaßt ist. Jede Düse sitzt in einer Sicke der Röhre 26. Sie sind durch das •Innere des Rohres miteinander verbunden. Die Preßluft wird durch das flexible Rohr 29 zugeführt, dessen eines Ende mit der Kupplung 28 verbunden ist und dessen anderes Ende über einen Plansch zu einem magnetgesteuerten Hahn 31 führt, für den eine passende konventionelle Type verwendet werden kann. Der magnetische Schalter -

wird inBetrieb gesetzt, wenn sich ein Druckmaterialblattauf der Trommel bewegt, indem der Schalter 15 geschlossen ist. Der Hahn muß eine genügend lange Zeit geöffnet werden, damit der Preßluftstrahl das vordere Ende des Druckmaterials von der Trommel lösen kann. Dieser Vorgang muß ohne Einfluß auf das elektrostatische Pulverbild auf dem Druckmaterial bleiben. Eine dazu passende Zeit entspricht einer Trommeldrehung von 5 .

Die Preßluft mit konstantem Druck wird dem Blasrohr %

über den Magnethahn aus einem Drucktank 35 und einem Kompressor 36, wie er schematisch in Figur 5 gezeigt ist, zugeführt. Der Kompressor 36 hält den Druck im Tank 35 auf dem gewünschten Wert. Es empfiehlt sich, 13 PS zu wählen. Dieser Druck wird durch ein Überdruckventil37 konstant gehalten. Der Druckschalter setzt den Kompressor 36 immer dann in Betrieb, wenn er im Drucktank unter das vorgeschriebene Minimum

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sinkt, und er unterbricht den Betrieb, wenn der Druck über dem entsprechenden Wert liegt. In der vorliegenden Anordnung ist der Magnethahn im Betriebszustand für etwa 0,036 Sekunden geöffnet. Das entspricht etwa einer Trommeldrehung von 3°. Die entströmende Preßluft hat im wesentlichen konstanten Druck. Nach dem Schließen kann der Drucktank wieder auf Normaldruck gebracht werden.

Bei der Übertragungsstation 4 wird das Tonerpulverbild im allgemeinen durch die Korona-Emission von der Trommeloberfläche auf das Druckmaterial übertragen und damit von der Trommel entfernt. Das Korona-Übertragungsteil 7 ist direkt über oder kurz hinter der Berührungslinie zwischen Druckmaterial und der rotierenden Trommel angebracht. Bei diesem Arbeitsvorgang bewirkt das durch die Korona-Emission erzeugte elektrostatische Feld, daß das Druckmaterial elektro-P statisch an der Trommeloberfläche haftet und sich dadurch synchron mit der Trommel bewegt. Gleichzeitig damit bewirkt das elektrostatische Feld, daß die in dem xerographischen Pulverbild enthaltenen Tonerpartikel von der Tromraeloberflache auf die Oberfläche des Druckmaterials übertragen werden und dort haften.

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Dabei hat sich herausgestellt , daß das Druckmaterial nicht genau in einer vorherbestinmten lage von der ausströmenden Preßluft erfaßt werden kann, sondern ·

daß sich dieser Vorgang in einem gewissen Toleranzbereich abspielt. Als Ergebnis ausgedehnter Experimente fand man, daß die Anordnung des Blasrohres über der Xeroxtrommel und der optimale Winkel zur Trommelaehse 12 für jeden gegebenen l?a 11 experimentell bestimmt v/erden kann, damit das Druckmaterial kontinuierlich von der Xeroxtrommel gelöst wird. Die Preßluft strömt f

solange auf die Xeroxtrommel rind das vordere Ende des Druckmaterials, bis das erwähnte Ende gänzlich von der Trommel befreit ist und der übrige Teil infolge seines eigenen Gewichts von der Trommel fällt. Die Ausströmdauer 4er Trennvorrichtung muß genügend groß sein, um die Ablösiing des Druckmaterials von der Trommel zu gewährleisten, doch darf dabei nicht das elektrostatische Pulverbild, das auf dem Blatt haftet, zerstört werden. λ

Wenn das Blasrohr nicht parallel zur Trommelachse angeordnet ist, könnte der Abstreifbereich durch längere Blasseiten erweitert werden. Auch bei einer Parallelanordnung des Blasrohres zur Hotationsachse der Xeroxtrommel, wie sie imUS-Patent 3062 536 beschrieben ist, wird die Größe des Blattablösebe-

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reiches durch, die AusstrÖmzeit der Preßluft bestimmt. Eine Methode, den Blattablösebereich zu erweitern, wäre, wie schon erwähnt, die Aua3trömdauer der Preßluft zu erhöhen» Das bringt allerdings den Nachteil mit sich, daß das Tonerpulverbild auf dem DrnckmaterLal zerstört werden kann, wenn die Zeit über einen Grenzwert verlängert wird. Ordnet man das Blasrohr jedoch in einem bestimmten Winkel zur Rotationsachse an, so kann der Ablösebereich erweitert werden, ohne die Ausströmzeit der Preßluft zu vergrößern. Diese kann begrenzt werden, um zu verhindern, daß das Tonertmlverbild auf dem Druckmaterial zerstört wird und der Bereich trotzdem" genügend groß ist, um das Druckmaterial sukzessive von der Xeroxtrommel zu lösen. Damit ist also der Bereich, in dem das Blatt erfaßt wird, erweitert worden.

Wie bereits oben erwähnt, kann der optimale Neigungswinkel für jeden speziellen Fall experimentell bestimmt werden. Für den vorliegenden Fall einer Xeroxmaschine, wie er in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist, hat man experimentell gefunden, daß es günstig ist, wenn das Blasrohr in der Mitte von der Trommelober*- flache etwa 1,27 mm und an den Enden etwa 1,35 mm entfernt ist. Die günstigste Neigung in der Tertikal- ebene hat sich als 9,5 mm herausgestellt, um das Druck—

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material kontinuierlich von der Xeroxtrommel zu lösen.

Bei der Messung war das Blasrohr in einer bestimmten Neigung in der Vertikalebene (dargestellt durch χ in der Pig. 3A) angeordnet. Bas Blasrohrzentrum hatte ebenfalls einen bestimmten Abstand von der Tronmieloberf lache. Dabei wurden experimentelle Ergebnisse verschiedener Anordnungen von 6,3 bis 12,7 mm Neigung und 1,02 mm bis 2,54 mm Abstand des Blasrohrsentrums von der Trommeloberfläche ermittelt. Dabei ergab sich, daß man mit einer Neigung von 9,5 ram und einem Abstand des Blasrohres von der Trommeloberfläche in der Mitte mit 1,27 mm und an den Enden mit 1.,35 mm die günstigsten Werte erreicht.

Pig. 2 zeigt einen Blick auf die Trommel. Das Gefalle in Horizontal-, chttmc (dargestellt durch, y in Pig. 2) war etwa 0,152 mm. Der Durchmesser der ■ Xeroxtrommel 10 war 241 mm und die Trommellänge 330 mn. Die Länge des Blasrohres war etwa 330 mm.

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Claims (7)

1. Patentansprüche:

   Methode zur Entfernung eines Druckmaterialblattes von einer sich "bewegenden Xeroxplatte durch einen auf die Platte gerichteten luftstrom gegen das vordere Ende des Blattes, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom in der Art gegen die Platte (10) prallt, daß das vordere Ende des Blattes von der Platte (10) kontinuierlich über die ganze Blattbreite gelöst wird.
2. 2. Methode nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine drehbare Trommel (10) ist und der Luftstrom auf die Trommel (10)in Porm einer Vielzahl von parallel angeordneten Strahlen (27) gerichtet wird, und daß die Quelle (25) dieser Strahlen (27) entlang einer linie in einem bestimmten Winkel zur Rotationsachse (12) angeordnet ist. _Λ -
3. 3. G-erät zur Entfernung eines Druckmaterialblattes von einer sich bewegenden xerographisehen Platte durch einen luftstrom, der auf die Platte und gegen das vordere Ende eines Blattes gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom eine bestimmte Richtung hat, so daß eine kontinuierliche Loslösung des Blattes von der Platte (10) über die ganze Blattbreite bewirkt wird.

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4. 4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte eine Trommel (10) ist. .
5. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Blasrohr (25) viele parallele Düsen (27) besitzt, die an diesem Blasrohr (25) befestigt sind, und daß das Blasrohr (25) so montiert ist, daß sich das Blasrohr dicht über der Xeroxtrommel (10) befindet und daß die Preßluftstrahlen der Düsen (27) so gegen die Xeroxtrommel (10) prallen, daß das vordere Ende des Blattes kontinuierlich abgelöst wird.
6. 6. Gerät nach Anspruch 5, das eine Preßluftquelle hat, die mit dem Blasrohr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß'das Ausströmen der Preßluft aus dem Blasrohr (25) zyklisch erfolgt und daß die damit verbundene Ausströmdauer der Preßluftstrahlen aus den Düsen (27) begrenzt ist, so daß das Pulverbild zwischen Xeroxtrommel (10) und Blatt nicht beschädigt wird.
7. 7. Gerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasrohr (25) durch eine Vorrichtung in einem Winkel zur Rotationsachse der Xeroxtrommel (10) angeordnet ist* ^:

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