DE2239441C3 - Vorrichtung zum Reinigen einer wiederverwendbaren elektrostatischen Aufzeichnungsfläche von Tonerteilchen und zum automatischen Speichern der entfernten Tonerteilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen einer wiederverwendbaren elekrostatischen Aufzeichnungsfläche von Tonerteilchen und zum automatischen Speichern der entfernte:! Tonerteilchen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Im automatischen xerographischen Prozeß wird üblicherweise ein latentes elektrostatisches Bild eines zu vervielfältigenden Originals auf einem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet und hierauf das Bild entwickelt mit Hilfe eines Materials aus fein verteilten Tonerteilchen, welches besonders für diesen Zweck geschaffen worden ist. In der Xerographie mit wiederverwendbarem Aufzeichnungsträger wird das entwickelte Tonerbild allgemein von der xerographischen Platte auf ein endgültiges Unterlagenmaterial, wie Papier od. dgl., übertragen und das Bild auf diesem fixiert, um eine dauerhafte Aufzeichnung der Vorlage zu erhalten. Obwohl der überwiegende Teil des Tonermaterials, aus welchem das entwickelte Bild besteht, auf das endgültige Unterlagcnblatt übertragen wird, bleibt trotzdem eine gewisse Menge restlichen Toners nach dem Übertragungsvorgang unvermeidlich auf der Plattenoberfläche zurück. Um die Platte wieder verwenden zu können, muß dieser Toner von der Plattenoberfläche entfernt werden.

Das Reinigen der xerographischen Platte kann auf eine Anzahl verschiedener Weisen erfolgen. Eine vorherrschende Maßnahme besieht darin, die restlichen Tonerteilchen von der Platte mit Hilfe eines gummiartigen Schaberelements zu entfernen. Beim Rcinigungsprozeß mit Hilfe des Schaberclemcnis wird die Schneidkante desselben so angeoidnct. daß sie sich zwischen die restlichen Tonerteilchen und die bildtragende Plattenoberfläche bewegt, um die Tonerteilchen, von dieser abzuschaben.

Bei einer bekannten Vorrichtung der vorausgesetzten Art (DT-OS 19 43 147) ist der Speicherbereich des Gehäuses im wesentlichen unterhalb dem Rcinigungsbereich desselben angeordnet. In diesen Speicherbereich fällt der mittels der Abstreifeinrichtung von der Walze abgenommene Toner, welcher anschließend mittels eines Schneckenförderers zur Wiederverwendung von dem Speicherbereich abtransportiert wird. Bei der bekannten Vorrichtung ist der Speicherbereich des Gehäuses relativ klein ausgelegt, so daß dieser nicht geeignet isi, die bei hohen Kopiergeschwindigkeiten anfallende Tonermenge aufzunehmen. Ferner fehlen bei der bekannten Vorrichtung Maßnahmen, die für einen schnellen Transport des Toners aus dem Reinigungsbercich des Gehäuses in den Speicherbereich sorgen und die ei.ie optimale Ausnutzung des Volumens des Speicherbereichs des Gehäuses ermöglichen, wie dies bei schnellen Kopiergeschwindigkeiten und damit großen Mengen von anfallendem Toner erforderlich ist.

Die Entwicklung bei automatischen xerographischen Geräten geht in Richtung kleinerer Vorrichtungen, welche Kopien mit relativ hoher Geschwindigkeit herstellen können, wie z.B. !'isdn ervielfältiger mit noher Geschwindigkeit. Diese Entwicklung in Richtung kleinerer, aber noch schnellerer Vorrichtungen erschwert die Ausgestaltung des Reinigungssystems des Gerätes, da in einem . ußerst beschränkten Bereich eine ständig zunehmende Menge an restlichem Tonermaterial verarbeitet und gespeichert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die vorausgesetzte Vorrichtung derart auszubilden, daß eine große Menge von Toner auf einem Minimum an Pint/, im Gerät gespeichert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Da sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Speicherbereich des Gehäuses im wesentlichen horizontal verlaufend unmittelbar an den Reinigungsbereich anschließt, ergibt sich eine kompaktbauende Gehäusegestaltung. Die schaufelradartige Fördereinrichtung ermöglicht sowohl einen schnellen Transport des anfallenden Toners aus dem Reinigungsbereich in den Speicherbereich des Gehäuses als auch eine optimale Füllung des Speicherbereichs. Die Reinigungseinrichtung der schaufclradartigen Fördereinrichtung verhindert, daß Toner aus dem Speicherbereich in den Reinigungsbereich des Gehäuses zurückgelangt.

Insgesamt erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Speicherung einer großen Menge von Tnnermaterial auf sehr geringem Raum und ist deshalb /um Einsat/ in kleinen, jedoch mit hoher Kopiergeschwindigkeit arbeitenden Geräten geeignet.

Zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgcmäßen Lösung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines automatischen xerographischen Reproduktionsgeräts mit einge-

bauter Vc/rrichtung entsprechend der Erfindung,

F ig-2 eine perspektivische Ansicht mit "teilweise weggebroehenen Teilen, welche der· mit der in F i a. I ijezeigten Vorrichtung zusammenhängenden Mechanismus zum Speichern von Toner zeigt, und

I- 1 g. 3 bis 5 .Stirnansichten der Fördereinrichtung und der Reinigungseinrichtung für diese.

In der Zeichnung ist zum Zwecke der Erläuterung ein .miomatischcs xerographisches Reproduktionsgerät gezeigt, welches eine Vorrichtung entsprechend der Erfindung aufweist. Das Kopiergerät verwendet eine Trommel 10. deren Außenumfang mit einer geeigneten xerographischen fotoleitenden Schicht 11 versehen ist. Die trommcl 10, welche mit Hilfe einer Welle 13 auf geeignete Weise drehbar in dem Gerät gelagert ist. dreht sich in der in F i g. 1 angedeuteten Richtung, um die Aufzeichnungsschicht Il an den Bcarbeitungsstationen vorbeizuführen.

Die einzelnen Bearbeitungsstationen zur Herstellung einer Kopie von einem Original sind lediglich in Blockform gezeigt und mit A bis /:" bezeichnet. In einer Station Λ wird eine gleichmäßige Ladung auf die fotoleitende Schicht Il der Trommel 10 aufgebracht. Die Trommel 10 wird dann an einer Belichtungsstation H /um Belichten der geladenen Schicht 11 durch die Vorlage vorbeibewegt, so daß die Ladung selektiv in den vom Licht getroffenen Bereichen abgeleitet wird. um ein latentes elektrostatisches Bild der Vorlage aul/'izeichnen. Eine Einrichtung zum Aufbringen von Tonermaterial auf die das Bild tragende Oberfläche ist in einer Station C vorgesehen, wodurch das latente Bild sichtbar gemacht wird. Das entwickelte Bild wird dann in einer ί Jbertragungsstaiion D in Koniakt mit einem endgültigen Unlerlagenblatt gebracht, und das Tonerbild wird von der xerographisehen Schicht H auf das 1 interlagenblatt übertragen. Schließlich wird in einer Reinigungsstation /;'das restliche Tonermaterial. wel dies nach dem Übertragungsvorgang aul der !"rommcl oberfläche verblieben ist. von der Trommeloberllaehe einlernt und gespeichert.

Die Reinigungsslation /:" umfaßt einen relativ flexiblen Schaber 20. Dieser ist beweglich in einem Reinigungsgehäuse 21 gelagert, so daß er in Schritten iilier die Oberfläche der Trommel 10 entlang einem vorbestimnV.cn Bewegungsweg so vor- und /urückbe wegt werden k;.nn, daß seine Schneidkante 22 in Berührung mit der Trommeloberfläche steh!. Vorzugsweise sollte die Schneidkante 22 des Schabers 20 gleich der Breite der fotoleitenclcn Schicht aul der Trommeloberllaehe plus dem Gesamtbetrag sein, um welches so sich der Schaber 20 bei seiner Vor- und Zuriickbcwegung auf seinem Bewegungsweg hin- und herbewegt. Der Schaber 20 ist weiter vorzugsweise so angebracht, daß die Schneidkante 22 in ciiier Richtung im wesentlichen entgegengesetzt der Richtung der from- ss melbewegung zu der Trommel hinragt, so d.iß sich die Schneidkante 22 zwischen den restlichen Tonerteilchen und der lotoleitenden Trommeloberllaehe bewegt, um die gewünschte Reinigung zu bewirken. D.-r Winkel zwischen dem Schaber 20 und einer tangentialcn Ebene ho durch die Berührungslinie /wischen der Schneidkante 22 und der Schicht 11 auf der Trommeloberfläche wird so gewählt, daß sich eine optimale Reinigiingsw n-kting ergibt.

Der Schaber 20 besteht aus einem K-'vhigen f\s geeigneten flexiblen Material wie Polyurethan od. dgl. \ orzugsweise sollte das verwendete gummiartige Material relativ weich sein, um eine 'Abnutzung, ein Vcrkrai/en usw. der fotoleitenden Schicht zu verhindern oder auf ein Minimum zu beschränken. Andererseits sollte das Material jedoch genügend Stärke und Nachgiebigkeit aufweisen, um eine wirksame Reinigung zu ermöglichen.

Wie in F ig. I dargestellt ist der Schaber 20 über der horizontalen Mittellinie der Trommel 10 so angeordnet. daß seine Schneidkante 22 nach unten entgegengesetzt der Abwärtsbewegung der foioleitcnden Schicht 11 ragt. Als Folge fallen die sich über die Schneidkante 22 des Messers bewegenden restlichen Tonerteilchen nach unten in Richtung des Bodens des Reinigungsgehäuses 21. Eine zylindrische Diehtwalze 25, welche parallel zu der xerographischen Trommel 10 ausgerichtet ist. befindet sich unter dem Schaber 20 in einer Lage, in welcher sie die fallenden Tonerteilchen abfangen kann. Die Diehtwalze 25 ist drehbar zwischen den Seitenwänden des Reinigungsgehäuses 21 gehalten und weist einen äußeren Überzug 26 auf. welcher aus einem relativ weichen nachgiebigen Material hergestellt und so angeordnet ist. daß er in leicht vorspannender Berührung an der Trommeloberfläche anliegt. Der Überzug ist vorzugsweise aus einem gummiartigen Material wie Neoprene od. dgl. hergestellt und hat eine Härte zwischen 50 und 60, so daß er eine wirksame Dichtung gegenüber der Trommeloberflache ergibt. Die Lange der zylindrischen Walze 25 ist wenigstens gleich der der xerographischen Trommel und dichtet den gesamten unteren Teil des Reinigungsbereiches ab. wodurch verhindert wird, daß die abgelösten Tonerteilchen aus dem Reinigungsgehäuse 21 austreten können und so ausgeschlossen wird, daß Toner im Innern des Geräts verstreut w ird.

Zwei zusammenwirkende Zahnräder 27, 28 (I ig. 2) sind vorgesehen, durch welche die Bewegung der Diehtwalze 25 mit derjenigen der xerographischen Trommel 10 koordiniert wird, so daß sich die beiden einander berührenden Oberflaehen mit der gleichen relativen Geschwindigkeit bewegen. Wenn der Zahnradmechanismus die Diehtwalze 25 in der angedeuteten Richtung bewegt, wird das entsprechende Tonermaterial, welches auf diese gefallen ist. von der fololeitenden Schicht 11 weg und aus der Reinigungszone herausgefordert. Ein Abstreifer 30 liegt in leichtem Druckkontakt auf der Oberfläche der Diehtwalze 25 auf und ist so angeordnet, daß er die restlichen Tonerteilchen von der Oberfläche der Diehtwalze 25 entfernt. Im Betrieb werden die restlichen Tonerteilchen über die Rückicite des Abstreifers 30 geführt lind fallen in eine Sammel/one im untersten Teil des Gehäuses 21. Eine Fördereinrichtung aus einer Walze 32 mit quadratischem Querschnitt erstreck! sich horizontal durch das Reinigungsgehäuse 21 und ist drehbar zwischen den Seitenwänden des Gehäuses 21 gelagert. Obwohl die Walze U aus jedem geeigneten Material bestehen kann, ist sie vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, welches gute Eigenschaften bezüglich des l.ösens von Tonermatcrial aufweist. Obwohl nicht dargestellt, kann eine Seitendichtung zwischen den Enden der Walze 12 und den Seitenwanden des Gehäuses 21 vorgesehen sein, um ein Durchbewegen von Tonerteilchen /wischen den beiden Teilen /11 \ erhindern.

Die Walze M dient .ils Einrichtung zum Bewegen des loners aus der Sammelzone in einen horizontal ausgerichteten Speicherbereich 35 des Reinigungsgehäuses 21. W ie in F 1 p. 2 dar gestellt, ist ein Amnebsra-/el 74 auf einer Welle 75 der DichrwH/e befestigt und

steht im Eingriff mit einem wirkungsmaßig mn der Antriebswelle 77 der Walze 32 verbundenen /ah η rad 76. Die Bewegung der Walze 32 wird durch das /ahnradsystem so koordiniert, dalJ sie mit einer ausreichenden Geschwindigkeit bewegt wird, um ilen Toner, welcher von der Dichtwalze 26 in die Sammelzone abgegeben wird, in den Speicherbereich 35 zu fördern.

Eine flexible Wand 36 ist in der oberen Wand des Reinigungsgehäuses 21 gehalten und erstreckt sich in im wesentlichen vertikaler Richtung so nach unten, daß sie auf den Seitenflächen der quadratischen Walze 32 aufliegt. Die flexible Wand 36 ist vorzugsweise aus einem relativ dünnen Streifen von Mylar hergestellt, welcher sich über das Innere des Gehäuses 21 erstreckt, um den Toner in dem Speicherbereich 35 zurückzuhalten. Obwohl die Walze 32 aus einem relativ abstoßenden Material hergestellt ist. werden die Tonerteilchen unter bestimmten Bedingungen zusammengepreßt werden und sich auf der Walze 32 zusammenklumpen, d. h. an den Kanten, welche an den Stoßstcllen der rechteckigen Seitenflächen gebildet sind, wenn das Material in den Speicherbereich 35 geschaufelt wird. Die flexible Wand 36 ist so angeordnet, daß sie auch als Reinigungseinrichtung zum Entfernen dieses zusammengepreßten Toners von der Walze 32 vor deren Austritt aus dem Speicherbereich 35 wirkt.

Wie in den F i g. 3 bis 5 gezeigt, liegt die flexible Wand 36 auf der sich oben befindlichen langgestreckten Seitenfläche 90.·) der Walze 32 auf. Wenn sich die Seitenfläche 50/i weiter nach oben in eine horizontale Lage bewegt, gelangt die flexible Wand 36 über die Kante 91 der Walze 32 hinweg und schnellt das zusammengepreßte Tonermaterial in ei υ π Speicherbereich 35 zurück (Fig. 4). Dann bewegt sich die nächstfolgende Seitenfläche 90b der Walze 32 in eine vertikale Lage in im wesentlichen paralleler Ausrichtung mit der flexiblen Wand 36. wie in F i g. 5 dargestellt. Die weitere Bewegung der Walze 32 bringt die nächste Kante92 in die Rcinigungslagc.

Die quadratische Walze und die flexible Wand 36 bilden eine relativ einfache, klcinbauende und wirksame Einrichtung zum Fördern großer Mengen von Toner in einen relativ beschränkten Speicherbereich. Die Wand 36 bildet zugleich eine flexible Dichtung, welche eine Bewegung des Toners über das jeweils obere Ende der Walze 32 verhindert und es ermöglicht, den gesamten Speicherbereich 35 des Gehäuses 21 voll aufzufüllen.

Um den Reinigungswirkungsgrad des Schabers 20 zu verbessern, und um eine örtliche Abnutzung an der Schneidkante 22 desselben zu verhindern oder wenigstens beträchtlich zu verringern, wie auch um ein Verfangen von Fremdkörpern zwischen dem Schaber 20 und der Trommclobcrfläche im wesentlichen auszuschließen, wird der Schaber 20 periodisch in vorbestimmten Schritten auf einem Bewegungsweg im wesentlichen senkrecht /ur Bewegungsrichtung der Trommel 10 über die Schicht 11 vor- und zurückbewegt.

Aus den F i g. 1 und 2 ist zu erkennen, daß der Schaber 20 in einem U-förmigcrs Stüt/tcil 40 gehalten ist und das Stülztcil 40 mittels eines zentral angeordneten Schwenkzapfens 44 von einem Stützträger 42 abgehängt ist. Der Schaber 20 kann in horizontaler Richtung frei um den Schwenkzapfen 44 schwingen und sich selbst entlang der Breite der Trommclobcrfläche ausrichten. An dem Stüt/trägcr 42 sind ein Paa ι Gelenkleilc46 starr befestigt, welche beide gleitend unc drehbar auf einem in ilen Seitenwändeii des Gehäuse; befestigten Gclcnkzapfen 47 gelagert sind. Die Lager anordnung für den Schaber 20 ist von dein Gelenkzap fen 47 abgesetzt und versucht sich um diesen, wie π F i g. I zu sehen, gegen die Uhr/.cigerrichmng zu drehen Dies spannt andererseits mechanisch den Schaber 20 ii Druckkontakt mit der Trommclobcrfläche mit cinei

ίο ausreichenden Kraft vor, um sicherzustellen, daß eini kontinuierliche ununterbrochene Kontaktlinie zwischer der Schneidkante 22 des Schabers 20 und der z.i reinigenden fotolciienden Schicht 11 der Trommel K aufrechterhalten wird.

Um den Schaber 20 in Schritten entlang seine Längsbewegungsweges vor- und zurückzubewegen, is' ein allgemein mit der Bezugsziffer 50 (Fig. 2 bezeichneter Antriebsmechanismus vorgesehen, welcher mit einem beweglichen Schlitten 52 zusammeiiar beitet. Der Antriebsmechanismus 50 enthält ein Rastrac 55. welches drehbar an einem Ende einer Haltestange 5i gelagert und so angeordnet ist, daß es ein auf dieser befestigtes zylindrisches Nockcnelcment 57 dreht. Der Schlitten 52 ist gleitend auf der llaltcslangc 56 befestig!

und wird mit Hilfe einer Feder 59 kontinuierlich geger das Nockenclement 57 gedrückt, wodurch ein an deir Schlitten 52 befestigter Nockenansatz 60 auf dci Arbeitsfläche des Nockcnclemcnis 57 aufliegt. Eir vorstchender Arm 61 des Schlittens 52 ist mit einet geschlitzten Öffnung 62 versehen, welche wirkungsmäßig mit dem aufgerichteten Teil des rechten Gelcnkteil* 46 in Eingriff steht. Die oben beschriebene Nockenbewegung wird so über den beweglichen Schlitten 52 unc die Lageranordnung für den Schaber 20 übertragen um:

bewirkt, daß sich der Schaber 20 in Längsrichtung übei die Trommeloberfiächc auf einem vorbestimmter Bewegungsweg vor- und zurückbewcgi. Vorzugsweise ist das Nockenelement 57 so ausgebildet, daß es eine einfache harmonische Bewegung auf den Schaber 2C überträgt.

Fine Geschwindigkeitssteucrcinrichiung bestehend aus einer Klinke 70. welche mit dem Rastrad 55 in Eingriff steht, und einem Zahnrad 71 zur Geschwindigkeitsverringerung sind aui einer Welle 73 der Walze 32 befestigt. Das Zahnrad 71 zur Geschwimligkcits\cmngcrung steht in Eingriff mit einem Antrfcbsritzel 74 welches von der Welle 75 der Dichtwalze 2fi angetrieben wird. Die Klinke 70 ist exzentrisch so aul der sie tragenden Welle angebracht, daß die Spitze des Klinkenarmes 77. welche in Eingriff mit den Zähnen des Rastrades 55 kommt, bei jeder Umdrehung der Welle das Rastrad 55 um einen vorbestimmten Abstand vorschiebt. Ein Sperrmechanismus 80 ist so angeordnet, daß er in Fingriff mit den Zähnen des Rastrades 55 steht und verhindert, daß sich das Rastrad 55 gegen die Uhrzcigerrichtung zurückbewcgt. wenn der Klinkenarm 77 in Vorbereitung des nächstfolgenden Vorschubhubes zurückgezogen wird. Die Radanordnung und das Zahnrad 71 zur Gcschwindigkcilsverringcrung

werden zusammen so gewählt, daß das Nockcnelcment 57 periodisch relativ zu der Trommclgcschwindigkeit gedreht wird, um hierdurch den Schaber 20 in Schritten auf eine solche Weise in der Lage zurückzubringen, daß er sich auf einem Bewegungsweg parallel zu der

⁶S Trommeloberfiächc vor- und zurückbewcgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Reinigen einer wiederverwendbaren elektrostatischen Aufzeichnungsfläche von Tonerteilchen und zum automatischen Speichern der entfernten Tonerteilchen, mit einem zur Aufzeichnungsfläche hin offenen Gehäuse, das einen /ur Aufzeichnungsfläche zugclcgenen Rcinigungsbereich, in dem ein in Anlage mit der Aufzeichnungsfläche stehendes Schaberelement und eine ebenfalls mit der Aufzeichnungsfläche in Anlage stehende Wabe mit einer Abstreifeinrichtung zum Sammeln der Tonerteilchen und zum Wegfördern derselben aus dem Reinigungsbereich angeordnet sind, und einen Speicherbereich umfaßt, dadurch gekennzeichne!, daß sich der Speicherbereich (35) des Gehäuses (21) im wesentlichen horizontal verlaufend unmittelbar an den Reinigungsbereich anschließt und daß zwischen dem Reinigungs- und dem Speicherbereich (35) eine sich im wesentlichen über die Breite des Gehäuses (21) erstreckende schaufelradartige Fördereinrichtung (32). die die Tonerpartikel von der Sammeleinrichtung (25, 30) zum Speicherbereich (35) fördert, und eine Einrichtung (36) zum Reinigen der Fördereinrichtung vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung aus einer Walze (32) mit quadratischem Querschnitt besteht, deren Seitenflächen (90a, 906) als Schaufeln wirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Reinigen der Förderwalze (32) aus einer flexiblen Wand (36) besteht, die zwischen der. Runigungsbc-eich und dem Speicherbereich (35) des Gehäuses (21) angeordnet ist und in vorgespanntem Zustand mit ihrem freien Ende auf den Seitenwänden (90<i. 906) der Förderwalze (32) aufliegt.

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