DE1943147A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung einer elektrostatischen Aufzeichnungsflaeche - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung einer elektrostatischen AufzeichnungsflaecheInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dipl.-Ing. H.Weickmann, DiPl1-PhYs. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860 820
RANK XEROX LIMITED, Rank Xerox House, 338, Euston Road, London, N8W.1, England
Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung einer elektrostatischen Aufzeichnungsfläche
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung einer wiederholt verwendbaren elektrostatischen
Aufzeichnungsfläche von elektrostatisch anhaftenden Tonerteilchen.
Die Erzeugung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche
eines Aufzeichnungsträgers nach elektrostatischen
Verfahren ist bekannt. Ein derartiges Verfahren, wie es beispielsweise in der U.S.-Patentschrift 2 297 691 beschrieben
ist, arbeitet mit gleichmäßiger elektrostatischer Aufladung einer photoleitfähigen Isolierstoffschicht,
Belichtung dieser Schicht mit einem Licht-Schatten-Bild vor Ableitung der Ladung in den belichteten !Flächenteilen
und Entwicklung des so erzeugten latenten elektrostatischen Bildes durch Ablagerung eines fein verteilten
elektroskopischen Pulvers,.das auch als "Toner" bezeichnet wird. Der Toner wird normalerweise an denjenigen
Bereichen der Schicht gebunden, die eine Ladung enthalten, so daß sich ein Tonerbild entsprechend dem latenten
elektrostatischen Bild ergibt. Dieses kann dann auf
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einen anderen Bildträger, beispielsweise ein Papierblatt,
übertragen werden. Das übertragene Bild kann danach auf seiner Fläche dauerhaft fixiert werden· flach einer Reinigung
steht die Aufzeichnungsfläche für einen weiteren Bilderzeugungszyklus zur Verfügung·
Die in den letzten Jahren stetig anwachsenden verschiedensten Industriezweige verursachten einen enormen Anstieg
des Papierbedarfs, der gelagert werden und für innerbetriebliche Zirkulation zur Verfügung stehen muß.
k Bei den heutigen kommerziellen automatischen Kopier— und Reproduktionsmaschinen hat die elektrostatische Aufzeichnungsfläche
die Form einer Trommel oder eines Bandes und wird mit hoher Geschwindigkeit in bestimmter
zeitlicher Steuerung an einer Anzahl Verfahrensstationen vorbeibewegt· Diese schnelle Bewegung der elektrostatischen
Aufzeichnungsfläche verursacht einen hohen lonerverbrauch für die Entwicklung und eine damit verbundene
erschwerte Entfernung des nach der Bildübertragung auf der Aufzeichnungsfläche noch vorhandenen. Restbildes·
Es sind bereits einige Verfahren zur Reinigung der Aufzeichnungsfläche
von dem Restbild bekanntv beispielswei—
) se die in der U.S.-Patentschrift 2 852 977 beschriebene Burstenvorriohtung sowie die in der U.S.-Patentschrift
3 186 838 beschriebene Bandvorrichtung· Die Erfindung bringt eine Verbesserung der bekannten. Reinigungsverfahren
und Reinigungsvorrichtungen sowie der in der deutschen Patentanmeldung P 19 03 909· 9 beschriebenen Anordnung·
Sin Verfahren der eingangs genannten Art ist gemäß der
Erfindung derart ausgebildet, daß ein Wischer in. Druckberührung
mit der Aufzeichnungsfläche gebracht wird und die !Tonerteilchen von ihr ablöst, daß ein leitfähiges BIe-*
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ment, das mit einer Spannung einer die Toneranziehung bewirkenden Polarität bzw. Höhe verbunden ist, in den Bereich
der abgelösten Tonerteilchen gebracht wird, und daß die angezogenen Tonerteilchen laufend vom leitfähigen
Element entfernt und in einen Sammelbehälter befördert werdent aus dem sie erneut in den Entwicklungszyklus gelangen·
Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich aus durch einen Wischer, der mit seiner Kante
über die Aufzeichnungsfläche hinweg bewegt wird und die Tonerteilchen von ihr ablöst und in dessen Nähe ein mit
einer Gleichspannung mit zur Tonerladung entgegengesetzter Polarität und einem eine Toneranziehung vom Wischer bewirkenden
Spannungawert verbundene« leitfähigea Element
parallel zum Wischer und zur Aufzeichnungsfläche angeordnet
ist, und durch eine Vorrichtung zur laufenden Entfernung der Tonerteilchen von dem leitfähigen Element und
deren Eingabe in einen Sammelbehälter zur Wiederverwendung.
Ein Ausführun(;sbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand der Figur beschrieben, die schematisch eine gemäß der Erfindung ausgerüstete Reproduktionsmaschine im
Schnitt darstellt.
In der Figur ist eine automatisch arbeitende Reproduktionsmaschine
gezeigt, die eine Reinigungsvorrichtung zur Reinigung einer elektrostatischen Aufzeichnungsfläche
11 von einem Restbild enthält· Die Aufzeichnungsfläche
hat die Form einer Trommel und ist mit einer Außenschicht
12 eines photcleitfähigen Isolierstoffes wie z«B«>
glasförmigen Selens überzogen und auf einer Achse 13 in der
dargestellten Pfeilrichtung drehbar gelagert, so daß sie an verschiedenen Verfahrensstationen vorbeibewegt werden
kann·
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Wie bei den meisten elektrostatischen Reproduktionsmaschinen wird die Oberfläche der photoleitfähigen Isolierstoff
schicht 12 mit einer Corona-Entladungsvorrichtung 14 gleichmäßig elektrostatisch aufgeladen· Dann wird die
Trommeloberfläche mittels aktivierender elektromagnet^ scher Strahlung durch den optischen Projektor 16 mit
einem Bildmuster bestrahlt, so daß ein elektrostatisches latentes Bild entsteht0
Das latente elektrostatische Bild wird dann mit einer . Entwicklungsvorrichtung 18 entwickelt. Diese enthält ein
™ Entwioklungsgehäuse 20, in dessen unterem Teil Entwicklerstoff
t22 angesammelt ist» Jeder geeignete Entwicklerstoff, der elektroskopische Tonerteilchen enthält, kann
verwendet werden, beispielsweise der in der oben genannten Patentanmeldung oder in den UeSο-Patentschriften
2 618 551, 2 618 552, 2' 638 416 und Re 25 136 beschriebene. Für eine Positiv-Positiv-Reproduktion wird ein negativ
geladener Toner verwendet, während zur Negativ-Positiv-Reproduktion ein positiv geladener Toner verwendet wirde
Innerhalb des Entwicklungsgehäuses 20 ist ein Becherförderer 24 vorgesehen, der den Entwicklerstoff aus der Vorratsmenge
in den oberen Teil des Entwicklungsgehäuses befördert, von wo aus er über eine Schütte 28 auf die
Oberfläche der photoleitfähigen Schicht 12 kaskadiert wird ο
Während der Kaskadierung des Entwicklerstoffes über die
Trommel haften die Tonerteilchen des Entwicklerstoffes
elektrostatisch an dem vorher erzeugten elektrostatischen latenten Bild auf der Oberfläche der photoleitfähigen
Schicht 12 und erzeugen auf diese Weise ein sichtbares elektrophotographisches Pulverbild, während der restliche
überschüssige Entwicklerstoff von der Umfangsflache der
Trommel in den unteren Teil des Entwicklungsgehäuses 20
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zurückfälltο Die während der Entwicklung zur Erzeugung
des elektrophotographisohen Pulverbildes verbrauchten Tonerteilchen werden mit einer Nachfüllvorrichtung 19
in den Entwioklungskreislauf eingegeben, eine derartige
Vorrichtung ist beispielsweise in der UoS«-Patentschrift
3 013 703 beschriebene
Das den Entwicklungsbereich verlassende entwickelte Bild wird auf ein bewegliches Band 30 übertragen, das aus
einem geeigneten Stoff wie aeB. Papier bestehen kann0
Die Übertragung erfolgt mit Hilfe einer Corona-Entladungsvorrichtung
31· Das übertragene Bild kann auf dem Band 30 beispielsweise durch die Fixiervorrichtung 32 dauerhaft
fixiert werden,» Nach der Bildübertragung wird die Trommeloberfläche von restlichen Tonerteilchen mit einer
Reinigungsvorrichtung 10 gereinigt, womit der Bilderzeugungszyklus
beendet ist und die Aufzeichnungsfläche für einen weiteren Zyklus der vorstehend beschriebenen Art
zur Verfügung stehto Die Reinigungsvorrichtung gemäß der Erfindung entfernt den restlichen Toner von der Aufzeichnungsfläche
derart, daß er erneut zur Entwicklung verwendet werden kann, wodurch sich gleichzeitig eine laufende Reinigung
der Reinigungsvorrichtung selbst ergibt, so daß die« se nicht ausgewechselt werden mußo
Die Reinigungsvorrichtung 10 besteht aus einem rechteck«
förmigen Reinigungsblatt oder Wischer 36t der an einem
Halter 38 mit einer Ansatζschraube 40 befestigt ist. Der
blattförmige Wischer 36 ruht normalerweise in Druokberührung
auf der Oberfläche der photoleitfähigen Sohioht 12 durch das Gewicht des Blattes selbst, des Blatthalters
38 sowie der Spannvorrichtung 46, die eine Änderung des Berührungsdruokes ermöglicht« Das Reinigungsblatt 36 kann
aus jedem geeigneten, nichtmetallischen flexiblen Stoff bestehen· Typisohe derartige Stoffe sind Polysiloxangummi,
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■·■ ο *·
Polyuiethangummi, Polytetrafluoräthylenharz, Polytrifluorchloräthylenharz,
Styroibutadlengummi, Nitril-Silicongummi,
flexibler Polyurethanschaum, Polyäthylenhara sowie Mischungen und Copolymere dieser Stoffe. Das Blatt
soll ausreichend weich sein, um die Abnutzung der Aufzeichnungsfläche
insbesondere bei Selenflächen minimal zu halteno Vorzugsweise soll das Blatt eine Shore-Härte
von weniger als ca· D65 haben« Beträchtliche Schwankungen der Blattdicke sind zulässige Das Blatt soll jedoch aus«
reichend dick sein, um seine Knickung an der Aufzeichnungsfläche durch den Auflagedruck zu verhindern.
Wenn die Vorderkante des blattförmigen Wischers 36 die
Trommeioberfläche 12 berührt, so werden bei Trommeldrehung
die restlichen Tonerteilchen laufend von der Trommeloberfläche durch die Wischwirkung entfernte Zur Sammlung die«
ser Tonerteilchen und deren Wiederverwendung im Entwicklungszyklus
ist nahe am Blatt sowie an der Trommeloberfläche eine Rolle 60 angeordnet, die auf einer Achse 62
drehbar gelagert ist und derart angetrieben wird, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit in der durch den Pfeil dargestellten
Richtung der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel entsprichtp Die Rolle 60 besteht aus einem leitfähigen Material
und ist mit einer G-leichspannungsquelle 64 verbunden,
deren Polarität derjenigen der ladung der Tonerteilchen entgegengesetzt ist und deren Spannungawert so hoch
ist, daß die mit dem Blatt 36 entfernten Tonerteilchen
von der Rolle angezogen werden. Die Gleichspannungsquelle 64 hat vorzugsweise einen Spannungswert von ca· 500 bis
ca· 5000 Volt, um eine wirksame Entfernung der Tonerteil- chen zu ermöglichen und eine unerwünschte Wolkenbildung
im Bereich der Trommeloberfläche zu verhindern«.
Zur weiteren Verbesserung der elektrostatischen Anziehung der Tonerteilchen auf die Rolle 60 ist eine Corona-Ent«
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ladungsvorriohtung 50 im Bereich der bewegten Trommeloberfläche
hinter der Bildübertragungsstelle, jedoch vor der Reinigungsstelle angeordnet. Sie bringt eine Ladung
auf die restlichen Tonerteilchen auf, deren Polarität derjenigen der Teilohenladung entsprioht, im vorliegenden
Falle also negativ isto Diese Ladung verringert die Anziehung des Toners an die Oberfläche der Trommel und
stellt eine richtige negative Ladung der Tonerteilchen sicher, so daß sie mit der positiv vorgespannten Rolle
60 angezogen werden. Es zeigte sich, daß ein Strom von ca. 2 bis ca· 10 Mikroampere für die Corona-Entladungsvorrichtung
50 zum vorstehend beschriebenen Zweck ausreioht. Die Corona-Entladungsvorriohtung 50 ist mit einer
variablen Gleichspannungsquelle 52 verbundene
Um eine laufende Reinigungswirkung und Zurüokgewinnung
der Tonerteilchen zu erzielen, so daß sie erneut in den EntwicklungezyklUB eingegeben werden können, ist im Bereich
der Rolle 60 ein Schaber 65 angeordnet, der die Teilchen von der Rolle entfernt und ihre Sammlung im unteren
Teil 66 eines Gehäuses 68 ermöglicht· Der Schaber 65 besteht aus einem metallischen oder nichtmetallischen Stoff
und ist mit dem Gehäuse 68 durch einen oder mehrere Isolierblöcke 71 mittels Schrauben 79 verbunden. Falls erwünscht,
kann der Kontaktdruck des Schabers 65 auf der RoI-lenoberflache
beispielsweise durch eine Feder einstellbar gemaoht werden·
Die Tonerteilchen werden im unteren Teil 66 des Gehäuses 68 geaanmelt und mit einem Schneckenförderer 81 entfernt,
der auf einer Achse 83 im Gehäuse 68 drehbar gelagert isto Der Schneckenförderer 81 dreht sich durch den gesammelten
Toner und bewegt diesen in eine oder mehrere Leitungen 85, aus denen die Tonerteilchen entweder durch Schwerkraft
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oder durch eine andere geeignete Förderwirkung an geeigneter Stelle wieder ausgegeben und in den Entwicklungs«-
zyklus zurückgeführt werdeno
Die vorstehend beschriebene Erfindung ermöglicht eine
Entfernung praktisch des gesamten restlichen Toners von
einer elektrostatischen Aufzeichnungsfläche sowie die
Sammlung des Toners zur Wiederverwendung im Entwicklungszyklus einer Kopier- oder Vervielfältigungsmaschine· Bisher
erfolgte die Reinigung der Aufzeichnungsfläche mit einer rotierenden Bürste oder einem Band, das nach wie—
derholtem Gebrauch entfernt und ersetzt werden mußte
und eine erneute Verwendung des Toners im Entwicklungszyklus verhinderte. "Durch; die Erfindung werden die Tonerteilchen
von der Aufzeichnungsfläche derart entfernt, daß eine unerwünschte Filmbildung des Toners nicht auftritt und seine wiederholte Verwendung möglich ist· Ferner
wird keine Tonerwolke im Bereich der Reinigüngsstelle erzeugt, durch die eine unerwünschte Fehlfunktion der Reproduktionsmaschine verursacht werden könnte» Ferner erfordert die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung keine
aufwendigen Wartungs- oder Einstellungsarbeiten, wie dies
bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art der Fall ist. Die Erfindung ermöglicht also nicht nur eine wirksame Rei—
nigung, sondern auch eine Kostensenkung und eine wiederholte Verwendung des jeweils gesammelten Toners *■ Daher ist
der Einsatz der Erfindung zur Erzeugung qualitativ guter
Bilder in automatischen Reproduktionsmaschinen, die mit hoher Betriebsgeschwindigkeit arbeiten, von großem Nutzen«
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben,, zahlreiche andere Ausführungsformen sind im Rahmen des Grundgedankens der Erfindung mögliche ,' ' ■ - ■
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Claims (1)
- Patentansprüche. Verfahren zur Reinigung einer wiederholt verwendbaren elektrostatischen Aufzeichnungsfläche von elektrostatisch anhaftenden Tonerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wischer (36) in Druckberuhrung mit der Aufzeichnungsfläche (12) gebracht wird und die Tonerteilchen von ihr ablöst, daß ein leitfähiges Element (60), das mit einer Spannung (64) einer die Toneranziehung bewirkenden Polarität bzw. Höhe verbunden ist, in den Bereich der abgelösten Tonerteilchen gebracht wird, und daß die angezogenen Tonerteilchen laufend vom leitfähigen Element (60) entfernt und in einen Sammelbehälter (66) befördert werden, aus dem sie erneut in den Entwicklungszyklus gelangen.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsfläche (12) vor der Einwirkung des Wischers (36) mit einer elektrostatischen Ladung einer derjenigen der Tonerteilchenladung entsprechenden Polarität versehen wird,3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Wischer (36), der mit seiner Kante über die Aufzeichnungsfläche (12) hinwegbewegt wird und die Tonerteilchen von ihrsablöst und in dessen Nähe ein mit einer Gleichspannung (64) mit zur Tonerladung entgegengesetzter Polarität und einem eine Toneranziehung vom Wischer (36) bewirkenden Spannungswert verbundenes Leitfähiges Element (60) parallel zum Wischer (36) und zur Aufzeichnungsfläche (12) angeordnet ist, und durch eine Vorrichtung (65) zur laufenden Entfernung der Tonerteilchen von dem leitfähigen Element (60) und deren Eingabe in009810/153319A3H7 - ίο -einen Sammelbehälter (66) zur Wiederverwendung»4c, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrostatischen Aufladung der Aufzeichnungsfläche (12) mit der Polarität der Toner teilchenla·* dung vor der Einwirkung des Wischers (36) eine Ladevorrichtung (50) vorgesehen ist.5β Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem leitfähigen Element (60) verbundene Spannungsquelle (64) einen Spannungswert von 500 Volt bis 5000 Volt hat«,6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Element (60) eine auf ihrer Längsachse drehbar angeordnete Rolle ist»7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (60) mit einer der Bewegungsgeschwindigkeit der Aufzeichnungsfläche (12) entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wird©0098 10/153 3
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