DE19853570A1 - Steuerung für das Umfeld eines in einer elektrostatografischen Reproduktionseinrichtung verwendeten Ladegeräts - Google Patents

Description

Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf US-Patentanmeldung Nr. 08/885,309, eingereicht am 30. Juni 1997 im Namen von Hoffman et al.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Steuerung für das Umfeld einer Reproduktionseinrichtung und insbesondere auf die Steuerung für das Umfeld eines in einer Reproduktionseinrichtung verwendeten Ladegeräts.

In einer typischen kommerziellen elektrostatografischen Reproduktionseinrichtung (Kopierer, Drucker usw.) wird auf einem gleichmäßig geladenen, ladungsspeichern­ den oder fotoleitenden Element mit dielektrischen Eigenschaften (nachfolgend als dielektrisches Element bezeichnet) ein Latentbild-Ladungsmuster erzeugt. Um die­ ses Bild auf dem dielektrischen Element zu entwickeln, zieht das Latentbild- Ladungsmuster pigmentierte Markierungspartikel an. Ein Empfangselement, etwa ein Blatt Papier, eine Folie oder ein anderes Medium, wird dann in Kontakt mit dem dielektrischen Element gebracht, und mit einem elektrischen Feld beaufschlagt, um das aus Markierungspartikeln entwickelte Bild von dem dielektrischen Element auf das Empfangselement zu übertragen. Nach dem Übertragungsvorgang wird das das übertragene Bild tragende Empfangselement von dem dielektrischen Element weg bewegt, und das Bild wird auf dem Empfangselement mittels Wärme und Druck fixiert, so daß eine dauerhafte Reproduktion des Bildes entsteht.

Reproduktionseinrichtungen des zuvor beschriebenen Typs und deren Umfeld stehen miteinander in Beziehung. Durch Erzeugen elektrischer Felder in der Repro­ duktionseinrichtung, beispielsweise für den Ladungs- und Übertragungsvorgang, entsteht eine erhebliche Ozonmenge. Das Ozon in der Reproduktionseinrichtung muß gesteuert werden, um sicherzustellen, daß die Einrichtung mit größtmöglicher Effizienz arbeitet. Zudem kann die gewünschte Leistung der Reproduktionseinrich­ tung durch Ozon deutlich verschlechtert werden. Auch muß zum Schutz des Benut­ zers verhindert werden, daß Ozon in das Umfeld der Reproduktionseinrichtung aus­ tritt.

Zusätzlich zum Ozon erzeugen Ladegeräte unerwünschte Stickoxide. In typischen elektrostatischen Reproduktionseinrichtungen werden Katalysatorflächen bereitge­ stellt, um einen großen Teil des von den Ladegeräten erzeugten Ozons zu vernich­ ten. Wie in der zuvor genannten US-Patentanmeldung Nr. 08/885,309 beschrieben, führt ein Luftstrom das Ozon aus der Nähe der Ladegeräte ab und tritt dann durch Filter an die Umwelt aus. Obwohl die Stickoxide niedriger als das Ozon konzentriert sind, können sie die Bildqualität verschlechtern. Derartige Stickoxide können auf dem dielektrischen Element leitende Chemikalien erzeugen, beispielsweise Salpe­ tersäure. Die normalerweise nicht leitende Oberfläche des dielektrischen Elements kann daher in der Dunkelheit durch Absorption der Nebenprodukte des Ladegeräts derart leitfähig werden, daß sie die latenten elektrostatischen Bilder unscharf werden läßt und dadurch die Auflösung der Bilder bei der Entwicklung verschlechtert. Das Problem der abgelagerten leitenden chemischen Nebenprodukte ist insbesondere dann drängend, wenn das dielektrische Element für einen längeren Zeitraum unter dem Ladegerät angeordnet wird, z. B. während des Bereitschaftsbetriebs oder nach Abschluß eines Arbeitszyklus.

Zwar ist eine lokale Steuerung von Ozon und Stickoxid durch Einsatz eines Unter­ druck-Luftstroms im Ladegerätebereich möglich, aber der Unterdruck kann Partikel und Fasern von anderen Teilen der Reproduktionseinrichtung in das Ladegerät hin­ einziehen. Dies ist allgemein unerwünscht, weil sich die Partikel und Fasern auf dem Ladegerätegitter ablagern können und dadurch die Gleichmäßigkeit der Ladung be­ einträchtigen. Die Partikel und Fasern lagern sich möglicherweise auch auf dem Coronadraht oder an den Wänden des Ladegerätes ab, wodurch ungleichmäßige Ladeströme oder sogar Lichtbögen entstehen können.

Mit Blick auf die vorausgehende Erläuterung betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerung für das Umfeld eines in einer elektrostatografischen Reproduktionsein­ richtung verwendeten Ladegeräts mit einem bewegbaren dielektrischen Element, auf welchem zu reproduzierende Informationsabbilder dadurch erzeugt werden, daß das dielektrische Element in Arbeitsstellung zu den elektrostatischen Prozeßstationen bewegbar ist. Das Steuerungssystem für das Umfeld des Ladegeräts, das, wie be­ schrieben, unerwünschtes Ozon und Stickoxide entfernt, umfaßt ein dem Ladegerät zugeordnetes Gehäuse. Das Gehäuse wird wahlweise mit einem Überdruck-Luft­ strom oder mit einem Unterdruck-Luftstrom beaufschlagt. Der Überdruck-Luftstrom und der Unterdruck-Luftstrom werden derart gesteuert, daß bei Bewegen des dielektrischen Elements der Reproduktionseinrichtung ein Überdruck-Luftstrom und bei im Stillstand befindlichem dielektrischem Element ein Unterdruck-Luftstrom auf das Gehäuse gerichtet wird.

Die Erfindung sowie deren Aufgaben und Vorteile werden in Zusammenhang mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels deutlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische Stirnansicht einer beispielhaften Reproduktionsein­ richtung, die die erfindungsgemäße Steuerung für das Umfeld eines Ladegeräts beinhaltet;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Inneren der beispielhaften Reproduk­ tionseinrichtung und der dieser Einrichtung zugeordneten elektrografi­ schen Prozeßstationen; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ladegerätes und der den Luftstrom lei­ tenden Vorrichtung für die erfindungsgemäße Steuerung für das Umfeld eines Ladegeräts.

Bezugnehmend auf die anliegenden Zeichnungen wird in Fig. 1 eine mit der Ziffer 10 bezeichnete beispielhafte Reproduktionseinrichtung gezeigt. Die Reproduktionsein­ richtung 10 umfaßt ein reprografisches Markierungsgerät 12, welches die ihm gelie­ ferten Informationen reproduziert, beispielsweise die durch einen Vorlageneinzug 14 gelieferten Informationen, und eine Vielzahl von Zubehörteilen, die die Handhabung der von dem Markierungsgerät ausgegebenen Reproduktionen erleichtern. In der hier gezeigten Reproduktionseinrichtung 10 umfassen die Zubehörteile eine Mehr­ zahl von Sorter-Türmen 16 und einen Stapler-/Hefter 18. Die Sorter-Türme sowie der Stapler-/Hefter sind auf eine nach dem Stand der Technik für Reproduktionseinrich­ tungen bekannte Art und Weise konstruiert. Das Markierungsgerät 12 der Repro­ duktionseinrichtung 10 ist beispielsweise ein elektrostatografischer Kopierer oder Drucker oder eine Kombination aus beidem. Allgemein gesagt, reproduziert ein Kopierer Informationen aus Vorlagendokumenten durch optisches Belichten dieser Dokumente, während ein Drucker Informationen aus elektronischen Signalen repro­ duziert, die diese Informationen darstellen. Selbstverständlich sind auch andere An­ ordnungen für Reproduktionseinrichtungen, die andere Arten reprografischer Markie­ rungsgeräte verwenden, oder eine andere Anzahl von Zubehöranordnungen zur Verwendung mit dieser Erfindung geeignet.

Wie zuvor erwähnt, stehen die Reproduktionseinrichtung und das Umfeld für diese Vorrichtung miteinander in Beziehung. Die durch den Betrieb der Reproduktionsein­ richtung erzeugten Wärme-, Lärm- und Ozon-Emissionen müssen optimal berück­ sichtigt und gesteuert werden, um zu gewährleisten, daß die Reproduktionseinrich­ tung mit höchster Effizienz arbeitet, ohne das Umfeld zu beeinträchtigen und die be­ troffenen Benutzer den damit zusammenhängenden Gesundheitsrisiken auszuset­ zen. Eine Konzeption für das Umfeldmanagement der Reproduktionseinrichtung wird in der zuvor genannten US-Patentanmeldung Nr. 08/885,309, eingereicht am 30. Juni 1997, detailliert beschrieben. Der schädliche Einfluß auf das Umfeld für die Re­ produktionseinrichtung wird minimiert, und das Betriebsumfeld innerhalb der Repro­ duktionseinrichtung wird verbessert. Das integrierte Umfeld-Managementkonzept sieht eine ausreichende Zwangsbelüftung für die Entgiftungssteuerung und Kühlung vor, die mit dem Stromverbrauch der Reproduktionseinrichtung in Beziehung steht, hält praktisch die gesamte akustische Energie in der Reproduktionseinrichtung zu­ rück und baut diese dort durch einen Absorptionsprozeß ab, sieht Kühllufteinlässe und -auslässe vor, die den Lärmschutzmaßnahmen nicht entgegenwirken und ver­ wendet ein katalytisches Ozonfilter in einem gemeinsamen Abluftausgang. Die genannten Maßnahmen werden ergriffen, ohne den für die Reproduktionseinrichtung benötigten Raum zu vergrößern (d. h. die Aufstellfläche der Reproduktionseinrichtung am Einsatzort), wobei alle zusätzlichen Auswirkungen auf das Umfeld, die durch Anschluß von optionalem Zubehör zur Reproduktionseinrichtung stammen, berück­ sichtigt werden.

Fig. 2 zeigt das Innere des Reproduktionseinrichtung 10, die dazugehörigen elektro­ grafischen Verarbeitungsstationen und die mikroprozessorgestützte Schalt- und Steuerungseinheit L für die Steuerung des Betriebs der Reproduktionseinrichtung. Unter der Steuerung der Schalt- und Steuerungseinheit L wird ein Latentbild- Ladungsmuster auf einem beweglichen, ladungsspeichernden oder fotoleitenden Element mit dielektrischen Eigenschaften (nachfolgend als dielektrisches Element 22 bezeichnet) erzeugt, nachdem das dielektrische Element von einem Corona-Lade­ gerät 20 gleichmäßig aufgeladen worden ist. Das Latentbild-Ladungsmuster zieht die pigmentierten Markierungspartikel aus einer Entwicklungsstation 24 an, und ent­ wickelt auf dem dielektrischen Element 22 ein Bild. Ein Empfangselement, etwa ein Blatt Papier, eine Folie oder ein anderes Medium, wird dann in Kontakt mit dem dielektrischen Element gebracht, und von einem Ladegerät 26 mit einem elektri­ schen Feld beaufschlagt, um das aus Markierungspartikeln entwickelte Bild von dem dielektrischen Element auf das Empfangselement zu übertragen. Nach dem Über­ tragungsvorgang wird das das übertragene Bild tragende Empfangselement von dem dielektrischen Element wegbewegt, und das Bild wird auf dem Empfangs­ element mittels Wärme und Druck in einer Fixierstation 29 fixiert, so daß eine dauer­ hafte Reproduktion des Bildes entsteht.

Ein typisches Corona-Ladegerät, etwa das Ladegerät 26, und die Umfeldsteuerung zum Entfernen stehender Luft und entstandenen Ozons sowie entstandener Stickoxide aus dem Bereich des Ladegerätes werden in Fig. 3 gezeigt. Die Umfeld­ steuerung zum Ableiten stehender Luft und entstandenen Ozons sowie entstandener Stickoxide aus dem Bereich des Ladegerätes lassen sich mit jedem der anderen Ladegeräte nutzen, die in dem elektrografischen Prozeß eingesetzt werden, oder mit allen anderen Corona-Ladegeräten, die in einem derartigen Prozeß einsetzbar wären. Wie zuvor erläutert, ist das Entfernen von Ozon und Stickoxiden notwendig, da sich sonst Verunreinigungen der Corona mit Wasserdampf in der Umgebungsluft verbinden könnten und Säuren erzeugten, die sich auf den Komponenten des Lade­ gerätes und der zugehörigen Hardware sammelten.

Das Ladegerät 26 besitzt ein Gehäuse 28 mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt. Die Öffnung zwischen den Schenkeln des Gehäuses wird von einem Gitter G überspannt. Ein Corona-Draht W verläuft durch das Gehäuse 28 und ist elektrisch auf bekannte (nicht gezeigte) Weise mit einer geeigneten elektrischen Potentialquelle verbunden. Durch einen Kanal 30 strömt erfindungsgemäß an einem Ende des Ladegerätes 26 die Luft zum Gehäuse 28 desselben, wobei der Kanal an einem Ende in Strömungsbeziehung mit dem Gehäuseinneren steht. Das gegen­ überliegende Ende des Kanals 30 ist unter der Steuerung der Schalt- und Steue­ rungseinheit L mit einer Überdruck-Luftquelle 32 verbunden. Das gegenüberliegende Ende des Gehäuses 28 weist einen Kanal 34 auf, der an einem Ende in Strömungs­ beziehung mit dem Inneren des Gehäuses steht. Das gegenüberliegende Ende des Kanals 34 ist mit einer Unterdruck-Luftquelle 36 verbunden, und zwar ebenfalls unter der Steuerung der Schalt- und Steuerungseinheit L. Alternativ hierzu könnte das Gehäuseinnere des Ladegeräts auch über alle anderen geeigneten Verbindungen in Strömungsbeziehung mit der Luftquelle stehen. Die Luftquelle könnte auch umkehr­ bar sein, um wahlweise Über- oder Unterdruck weiterzuleiten.

Während des Betriebs der Reproduktionseinrichtung 10 und bei Bewegen des dielektrischen Elements 22 in bezug zum Ladegerät 26 wird ein Überdruck auf das Ladegerät gerichtet. Gefilterte Luft, aus der Partikel und Fasern entfernt worden sind, strömt unter der wahlweisen Steuerung der Schalt- und Steuerungseinheit L durch das Gehäuse 28 des Ladegerätes von der Luftquelle 32 durch den Kanal 30. Der nach außen gerichtete Strom der Druckluft aus dem Gehäuse des Ladegeräts führt das erzeugte Ozon und die Stickoxide dem Rückluftstrom des Umfeldsteuerungs­ systems der Reproduktionseinrichtung zwecks Neutralisierung und Beseitigung zu Wegen der relativen Bewegung zwischen dem dielektrischen Element 22 und dem Ladegerät 26 weisen die auf dem dielektrischen Element abgelagerten leitenden Chemikalien eine zu vernachlässigende Konzentration auf. Daher wird im wesent­ lichen verhindert, daß das latente elektrostatische Bild auf dem dielektrischen Ele­ ment unscharf wird. Die gefilterte Eingangsluft könnte selbstverständlich erwärmt und/oder getrocknet werden, um die Unterdrückung der Bildunschärfe auf dem dielektrischen Element zu verbessern.

Eine mögliche oxidative Verschlechterung des dielektrischen Elements 22 durch chemisch reaktionsfähiges Ozon wird ebenfalls minimiert. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Auftreffrate und die Absorptionsrate von Ozon und die nachfolgende Desorption nach Verlassen des Ladegeräteumfelds derart beschaffen sind, daß die Oberflächenkonzentration des Ozons auf dem dielektrischen Element niedrig genug bleibt, um eine chemische Beschädigung im wesentlichen zu verhin­ dern. Indem das Ladegerät in einem Überdruck-Umfeld betrieben wird, wird mit Blick auf den übrigen Teil der Reproduktionseinrichtung die Verschmutzung des Ladege­ räts durch Partikel und Fasern ebenfalls wesentlich verhindert, und zwar insofern, als daß die Partikel und Fasern zwecks Neutralisierung und Beseitigung an den Rück­ luftstrom des Umfeldsteuerungssystems der Reproduktionseinrichtung übergeben werden.

Wenn das Ladegerät 26 in bezug auf das dielektrische Element 22 für eine signifi­ kante Zeitdauer stillsteht (z. B. im Bereitschaftsbetrieb oder nach Abschluß eines Arbeitszyklus), wird der relative Druck in dem Ladegerät umgekehrt. Statt eines Überdrucks im Gehäuse 28 des Ladegeräts 26 wird jetzt ein Unterdruck eingeleitet. Der Luftstrom aus der Quelle 36 bewirkt unter der wahlweisen Steuerung der Schalt- und Steuerungseinheit L, daß der Unterdruck durch den Kanal 34 abzieht. Der Unterdruck-Luftstrom führt Stickoxide mit sich, die von den Wandungen, dem Draht W oder dem Gitter G des Ladegeräts desorbiert werden und zwecks Neutralisierung und Beseitigung von dem dielektrischen Element 22 an den Rückluftstrom des Umfeldsteuerungssystems der Reproduktionseinrichtung übergeben werden. Die von den Stickoxiden erzeugten chemischen Produkte sowie andere von der Corona erzeugten Produkte werden in dem Unterdruckstrom ebenfalls beseitigt. Die die Leitfähigkeit bewirkenden Verunreinigungen werden also von der Oberfläche des dielektrischen Elements abgesaugt, wenn das dielektrische Element für eine längere Zeitdauer stillsteht.

Nachdem das dielektrische Element zum Stillstand kommt (z. B. geparkt wird) sollte eine Pause eingehalten werden, bevor der relative Druck in dem Ladegerät von Überdruck auf Unterdruck wechselt. Während dieses Zeitraums haben schwebende Partikel und Fasern, die durch den aktiven Betrieb der Reproduktionseinrichtung erzeugt werden, Zeit, sich in den Bereichen außerhalb des Ladegeräteumfelds abzusetzen. Es kann wünschenswert sein, den relativen Überdruck nach Anhalten des dielektrischen Elements auf null zu reduzieren und allmählich einen Unterdruck aufzubauen, um eine Verunreinigung des Ladegeräts durch schwebende Partikeln und Fasern während des Betriebs zu vermeiden. Wenn andererseits die Reproduk­ tionseinrichtung hochgefahren wird, sollte der Überdruck im Ladegeräteumfeld schnell aufgebaut werden, um eine Verunreinigung durch Partikel und Fasern zu verhindern, die bei einem derartigen Hochfahren in die Schwebe gebracht werden.

Obwohl ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel detailliert aufgezeigt und beschrieben wurde, ist die Erfindung natürlich nicht darauf beschränkt, sondern kann zahlreichen, Fachleuten bekannten Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen.

Claims (12)

1. Steuerung für das Umfeld eines in einer elektrostatografischen Reproduktions­ einrichtung (10) verwendeten Ladegeräts (26), mit einem bewegbaren dielektri­ schen Element (22), auf welchem zu reproduzierende Informationsabbilder dadurch erzeugt werden, daß das dielektrische Element in Arbeitsstellung zu den elektrostatischen Prozeßstationen bewegbar ist, wobei das Steuerungs­ system für das Umfeld des Ladegeräts folgende Komponenten aufweist:

• - ein dem Ladegerät (26) zugeordnetes Gehäuse (28);
• - eine Einrichtung (30, 32) zum Erzeugen eines Überdruck-Luftstroms zu dem Gehäuse;
• - eine Einrichtung (34, 36) zum Erzeugen eines Unterdruck-Luftstroms zu dem Gehäuse; und
• - eine Einrichtung (L) zum wahlweisen Steuern der Überdruck-Luftstrom- Einrichtung und der Unterdruck-Luftstrom-Einrichtung, so daß bei Bewe­ gung des dielektrischen Elements einer Reproduktionseinrichtung ein Überdruck-Luftstrom und bei im Stillstand befindlichem dielektrischem Element ein Unterdruck-Luftstrom auf das Gehäuse gerichtet wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruck-Luft­ strom-Einrichtung eine Quelle (32) für einen Überdruck-Luftstrom und eine Leitung (30), die mit der Überdruck-Luftstrom-Quelle und dem Inneren des Ladegerät-Gehäuses (28) verbunden ist, aufweist, und daß die Unterdruck- Luftstrom-Einrichtung eine Quelle (36) für einen Unterdruck-Luftstrom und eine Leitung (34), die mit der Unterdruck-Luftstrom-Quelle und dem Inneren des Ladegerät-Gehäuses verbunden ist, aufweist.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdruck-Luft­ strom-Einrichtung und die Unterdruck-Luftstrom-Einrichtung eine Luftstrom­ quelle aufweisen, die umkehrbar ist und so wahlweise einen Überdruck- bzw.

Unterdruck-Luftstrom erzeugt, und ferner eine Leitung aufweisen, die mit der Luftstromquelle und dem Inneren des Ladegerät-Gehäuses verbunden ist.

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsein­ richtung nach erfolgtem Stillstand des dielektrischen Elements vor Umschaltung des Luftdrucks im Ladegerät-Gehäuse von Überdruck auf Unterdruck ein Zeit­ intervall vorsieht.

5. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsein­ richtung nach erfolgtem Stillstand des dielektrischen Elements den Überdruck allmählich bis auf Null reduziert und dann allmählich einen Unterdruck aufbaut.

6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsein­ richtung den Überdruck im Ladegerät-Gehäuse rasch wieder aufbaut, sobald das dielektrische Element in Bewegung gesetzt wird.

7. Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsein­ richtung nach erfolgtem Stillstand des dielektrischen Elements den Überdruck allmählich bis auf Null reduziert und dann allmählich einen Unterdruck aufbaut, und daß die Steuerungseinrichtung den Überdruck im Ladegerät-Gehäuse rasch wieder aufbaut, sobald das dielektrische Element in Bewegung gesetzt wird.

8. Steuerung für das Umfeld eines in einer elektrostatografischen Reproduktions­ einrichtung verwendeten Ladegeräts, mit einem bewegbaren dielektrischen Element, auf welchem zu reproduzierende Informationsabbilder dadurch er­ zeugt werden, daß das dielektrische Element in Arbeitsstellung zu den elektro­ statischen Prozeßstationen bewegbar ist; Verfahren zum Steuern des Umfelds eines in der Reproduktionseinrichtung verwendeten Ladegeräts, wobei das Steuerungssystem für das Umfeld des Ladegeräts folgende Schritte umfaßt:

• - wahlweises Beaufschlagen des Ladegerät-Umfelds mit einem Überdruck- Luftstrom, wenn das dielektrische Element der Reproduktionseinrichtung in Bewegung ist; und
• - wahlweises Beaufschlagen des Ladegerät-Umfelds mit einem Unterdruck- Luftstrom, wenn das dielektrische Element stillsteht.

9. Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch allmähliches Reduzieren des Überdrucks auf Null und anschließend allmähliches Aufbauen des Unterdrucks, sobald das dielektrische Element zum Stillstand kommt.

10. Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch rasches Wieder­ aufbauen des Überdrucks im Ladegerät-Gehäuse, wenn das dielektrische Ele­ ment in Bewegung gesetzt wird.

11. Steuerungsverfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch allmähliches Reduzieren des Überdrucks auf Null und anschließend allmähliches Aufbauen des Unterdrucks, sobald das dielektrische Element zum Stillstand kommt, und rasches Wiederaufbauen des Überdrucks im Ladegerät-Gehäuse, wenn das dielektrische Element in Bewegung gesetzt wird.