DE2362097A1

DE2362097A1 - Elastische reinigungsvorrichtung fuer ueberschuessigen toner

Info

Publication number: DE2362097A1
Application number: DE2362097A
Authority: DE
Inventors: James Lydell Bacon; Henry Wellington Simpson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-26
Filing date: 1973-12-14
Publication date: 1974-07-11
Also published as: BR7308948D0; SE387448B; JPS4991651A; BE807608A; IT995927B; FR2211685A1; US3884572A; ES421761A1; CA1033405A; FR2211685B1; NL7314990A; GB1411198A; CH558555A

Description

Böblingen, 12. Dezember 1973 hz~fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: LE 972 020 236203/

Elastische Reinigungsvorrichtung für überschüssigen Toner

Die Erfindung betrifft eine elastische, umlaufende Reinigungsvorrichtung für die Entfernung nicht übertragenen Toners von einer bewegten photoleitfähigen Schicht, wobei die Reinigungsvorrichtung mit gewissem Andruck über die photoleitfähige Schicht geführt wird.

Bei den bekannten elektrostatischen Druck- oder Kopierverfahren wird ein latentes elektrostatisches Bild auf einer photoleitfähigen Schicht durch Zuführung von Entwicklermaterial mit elektroskopisch geladenem Toner entwickelt« Der geladene Toner wird selektiv zu den Bildbereichen auf der photoleitfähigen Schicht angezogen und dort elektrostatisch festgehalten. Danach wird das Tonerbild auf einen Träger, wie beispielsweise Papier, übertragen und anschließend auf der Trägeroberfläche für dauernd fixiert. Die übertragung der Tonerpartikel von den Bildbereichen auf der photoleitfähigen Schicht auf die Trägeroberfläche wird oft durch eine Übertragungskoronavorrichtung bewirkt, die eine elektrostatische Ladung erzeugt, um die Tonerpartikel von der Platte ab- und auf die Trägeroberfläche anzuziehen. Andere Übertragungstechniken, wie Druckübertragung und Wärmeübertragung sind gleichfalls bekannt. In jedem Fall jedoch verbleibt nach

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INSPECTED

der übertragung ein überschüssiges Tonerbild auf der photoleitfähigen Schicht, das entfernt werden muß, bevor die photoleitfähige Schicht für eine darauffolgende Bildübertragung wiederbenutzt werden kann. Zweck der Erfindung ist die Entfernung dieses überschüssigen, nicht übertragenen Toners von der bewegten photoleitfähigen Schicht.

Allgemein bekannt sind die Reinigungsvorrichtungen in Bürsten- und Bandform. Die Bürstenreinigungsvorrichtungen enthalten üblicherweise eine oder mehrere rotierende Bürsten, die den Tonerpuder von der photoleitfähigen Schicht abbürsten, der dann mit einem Luftstrom über ein Filtersystem abgesaugt wird (vgl. US-PS 2 752 271). Oft wird bei den bürstenförmigen Reinigungsvorrichtungen noch eine Abstreifvorrichtung benutzt, die die Tonerpartikel von den rotierenden Bürsten an einer Stelle entfernen, welche von der photoleitfähigen Schicht entfernt ist, um auf diese Weise die Bürste für eine ganze Anzahl von Reinigungsvorgängen benutzbar zu halten. Es ist weiterhin bekannt (US-PS 3 655 373), eine. Bürste in Riemenform zu benutzen, die über Rollen läuft, denen eine elektrische Spannung derart zugeführt wird, daß Toner von der photoleitfähigen Schicht abgezogen wird, wenn die bandförmige Bürste mit der photoleitfähigen Schicht in Berührung steht und derart, daß Toner von der Bürste abgestoßen wird, wenn sie über die zweite Rolle geführt wird an einer Stelle, die von der photoleitfähigen Schicht entfernt ist. Damit eine solche Vorrichtung einwandfrei arbeiten kann, muß sämtlicher Toner mit einer einzigen Polarität geladen sein, bevor er mit der Reinigungsbürste in Berührung kommt.

Bei den Reinigungsvorrichtungen mit Bändern wird überschüssiger Toner dadurch entfernt, daß ein Band aus gewebeartigem Material über die Oberfläche der photoleitfähigen Schicht geführt wird. Das Band wird danach an einer von der photoleitfähigen Schicht entfernten Stelle gereinigt, so daß es wiederbenutzt werden kann, oder es wird als verbrauchbares Material entfernt.

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Die bürsten- und bandförmigen Reinigungsvorrichtungen der bekannten Art reinigen die photoleitfähige Schicht für eine begrenzte Anzahl von Reinigungsvorrichtungen weitgehend zur allgemeinen Zufriedenheit, sie sind jedoch generell recht umfangreich und komplex und nehmen relativ viel Raum in der elektrostatischen Vorrichtung ein. Sowohl bürstenförmige als auch bandförmige Reinigungsvorrichtungen müssen häufig ersetzt werden aufgrund der Abnutzung und der Anhäufung von Tonerpartikeln auf den einzelnen Borsten und Gewebefasern. Oft ist zusätzlich ein umfangsreiches und lautes Vakuum- und Filtersystem notwendig, um die überschüssigen, von der photoleitfähigen Schicht entfernten Tonerpartikel zu sammeln.

Eine weitere bekannte Reinigungsvorrichtung ist in der US-Patentschrift 3 438 706 beschrieben, die eine Reinigungswalze aus federndem oder elastischem Material benutzt, das aus natürlichem oder synthetischem Gummi oder Schwamm besteht. Diese Walze wird mechanisch in etwas zusammengedrücktem abrollenden Kontakt mit der photoleitfähigen Schicht gebracht, wodurch-bei Drehung dann der Toner abgekehrt wird. Die Gummirolle selbst wird andauernd durch eine Bürste gereinigt, die Tonerpartikel ablöst an einer Stelle, die nicht in der Nähe der photoleitfähigen Schicht liegt. Obwohl eine solche Walze ausgezeichnete Reinigungseigenschaften über eine relativ kleine Anzahl von wiederholten Reinigungsvorrichtungen bei relativ geringer Arbeitsgeschwindigkeit erzielt, ist sie jedoch recht schnell mit Tonerpartikel verstopft und deshalb nicht für die Entfernung von Toner von der photoleitfähigen Schicht weiter geeignet. Bei dieser Vorrichtung wird durch mechanisches Scheuern die Reinigung vorgenommen, was oft nicht ausreicht, um stark geladene Tonerpartikel· von der photoleitfähigen Schicht abzulösen und von dieser wegzutransportieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es bei einer elastischen, umlaufenden Reinigungsvorrichtung der vorstehend und eingangs genannten Art, die dargelegten Nachteile zu vermeiden und insbe-

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sondere eine kompakte Reinigungsvorrichtung zu schaffen, die über eine sehr große Anzahl von Reinigungsvorgängen in der Lage ist, große Mengen überschüssigen Toners von der photoleitfähigen Schicht zu entfernen, ohne dabei merklich verschlissen oder mit Toner zugesetzt zu werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reinigungsvorrichtung wenigstens eine Außenschicht aus elastischem Material mit einem spezifischen Widerstand von weniger als 10 Ohm cm aufweist, eine relative glatte Oberfläche besitzt und an eine Spannungsquelle angeschlossen ist.

Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt das elektrisch leitende, elastische Material in etwas zusammengedrückter Gestalt mit der photoleitfähigen Schicht in wischenden Kontakt, so daß auf der Oberfläche der leitenden Außenschicht eine Bildladung in unmittelbarer Nachbarschaft geladener Tonerteilchen erzeugt wird, die im Vorzeichen umgekehrt in der Größe gleich mit der Ladung der Tonerpartikel ist. Da die Bildladung unabhängig vom Vorzeichen der Tonerladung erzeugt wird, können in vorteilhafter Weise Tonerpartikel beider Ladungspolaritäten gleichzeitig von der photoleitfähigen Schicht entfernt werden. Die erzeugten Bildladungen halten die Tonerpartikel auf der Oberfläche der Reinigungsvorrichtung, wenn diese sich von der photoleitfähigen Schicht entfernt. Die Tonerpartikel können danach leicht von der glatten Oberfläche der Reinigungsvorrichtung entfernt werden, weil sie nicht tief eingedrungen sind. Dadurch ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, daß die Reinigungsvorrichtung fast vollständig frei von eingeschlossenen Tonerpartikeln bleibt und leicht über eine sehr große Anzahl von Reinigungsvorrichtungen wiederbenutzt werden kann. Der relativ niedrige Widerstand der Außenschicht erlaubt weiterhin vorteilhafterweise eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, weil die notwendige Bildladung schnell erzeugt wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil, der bei Benutzung der erfin-

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düngsgfemäßeii> eiektiriscft leitenden¹ ^

ward, besieht darin, daß· ddie phxStöieStläfcLge Schicht entladen wird. Durch" diese· g^elichitfäföige^ En-ßiadüiig d^er- Schicht wird" äl& Nöiwändigkolt¹ einer· MsöMlÄnpS¹ ver^iedenV die be£ vielen* SysPbertierL nach- d&r Reirß^güng^; ησσίϊ bönuiiz€ wetrdieni muß⁴.

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Fig. 4 schematisch eine andere alternative Ausfuhrungs^

form mit bandförmiger, umlaufender Reinigungs?- vorrichtung.

Fig. 1 zeigt schematisch die Darstellung eines her&öinmlichen Kopiergerätes, in dem die Reinigungsvorrichtung gemäß der· Erfindung eingebaut ist. Die Kopiervorrichtung enthält eine; Reihe? von Arbeitsstationen, die um eine zylindrisch; geformte photoleitf ähige Schicht 11 angeordnet sind. Das photoled.tfäliige Material wird durch eine Ladungskoronastation 13 sensitiviert, wenn die Schicht in Richtung des Pfeiles IS unter der- Station 13 hindurchläuft. Ein Lichtbild der Vorlage IT wird; auf die sensitivierte photoleitfähige Schicht II bei deren Drehung geworfen, um somit ein latentes elektrostatisches Bild auf der photoleitfähigen Schicht 11 zu erzeugen. Die umlaufende- Schicht Il gelangt danach zu einer Entwicklungsstation 12, hei. der ein Mehrkorttponentenentwicklermaterial mit elektrostatisch geladenem Toner auf die photoleitfähige Schicht Il gebracht wird.. Die geladenen Tonerpartikel werden vorzugsweise auf dem latenten elektrostatischen Bild auf der Platte II abgelagert und anschließend auf einen Aufzeichnungsträger 21 übertragen, wenn die photo leitfähige Schicht 11 an einer ubertragungsstation mit einer übertragungskörona 23 vorbeiläuft.

Bei der weiteren Drehung gelangt die photoleitfähige Schicht 11 zu einer Vorrdinigungskoronastation 25, die den geladenen,, nicht übertragenen _r überschüssigen Toner auf der Oberfläche der Schicht 11 auflädt. Anschließend läuft die photoleitfähige Schicht Il an einer Vc-rreinigungs-Löschlampe 26 vorbei,« die die photoleitfähige Schicht selbst entlädt. Danach gelangt die photoleitfähige Schicht in ihrer Drehbewegung zu der Reinlgungsstatiön 27 _r die den 0berschüssigen Toner von der Oberfläche der Schicht 11 entfernt, bevor diese dann wieder durch die Koronaladestatiön 13 für den nächsten Kopiervörgang sens it i viert wird«

Die K6inigüngsstatiött 27 enthält eine Reinigungswalze 31 für

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die Entfernung von Tonerpartikeln von der photoleitfähigen Schicht 11. Die Reinigungswalze 31 ist in Richtung des Pfeiles 33 mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen ca. 15 bis 40 cm/sec. drehbar, wenn die photoleitfähige Schicht mit einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 23 cm/sec. gedreht wird. Die Reinigungswalze 31 hat einen Durchmesser von ca. 7,5 cm und wird unter leichtem Andruck an die photoleitfähige Schicht für wischende Berührung angedrückt.

Wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, enthält die Reinigungswalze 31 eine äußere Schicht 35, die aus leitendem und federndem elastomerischen Material aufgebaut ist. Beispielsweise kann als geeignetes elastisches Material ein Silicongummi verwendet werden, der von der Firma Arnes Rubber Company unter der Nr. ARX5424 zu erhalten und aus Silikongummi besteht, in den leitende Kohlepartikel eingelagert sind. Die Kohlepartikel machen 26 bis 41 Gewichtsprozent des Materials aus. Andere elastomerische Materialen, wie leitendes Neophren, leitendes Urethan oder leitendes Äthylenpropylenterpolymer, können gleichfalls benutzt werden. Die Oberfläche der leitenden Silikongummischicht hat einen Federungswiderstand, gemessen auf einer Shore A2-Skala von 60 oder weniger, einen spezifischen Widerstand von 10 Ohm cm und eine Oberflächenglätte bzw..Oberflächenrauhigkeit mit durchschnittlichen Spitzen von etwa 500 pcm (200 ju Inches) .

Die Reinigungswalze 31 enthält weiterhin einen leitenden metallischen Kern 37, der aus Aluminium oder gehärtetem Stahl gefertigt sein kann. Es kann andererseits aber auch eine nichtleitende Plastikrolle verwendet werden. Eine Schicht aus federndem Material 39 aus geschäumtem Material, wie beispielsweise leitendem Neophren oder Urethanschaum ist auf dem Kern 37 angebracht und verleiht der Reinigungswalze zusätzliche federnde Eigenschaften, um mechanische Abstandstoleranzen zwischen der Reinigungswalze und der photoleitfähigen Schicht 11 auszugleichen. Weiterhin wird dadurch auch eine geeignete Größe der Reinigungsaufdruckfläche

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sichergestellt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, kommt die Reinigungswalze 31 mit einer weiteren Reinigungsrolle 41 in Kontakt, die die Tonerpartikel von der Reinigungswalze 31 entfernt. Die Reinigungsrolle 41 wird ihrerseits durch ein Messer 43 gesäubert, das auf. ihr aufliegt und Tonerpartikel entfernt. Diese entfernten Tonerpartikel fallen in der Reinigungsstation 27 nach unten, wo sie durch eine kontinuierlich gedrehte Schneckenfördervorrichtung 45 entfernt werden. Die Reinigungsrolle 41 kann als leitende, glatte Rolle ausgeführt sein, wie in Fig. 1 dargestellt, oder als eine Rolle aus Isolatormaterial, wie beispielsweise Nylon, das mit den Tonerpartikeln triboelektrisch derart zusammenarbeitet, daß die Tonerpartikel von der Reinigungsrolle 31 abgezogen werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Reinigungsrolle 41 als leitende Stahlrolle ausgeführt, die über eine Spannungsquelle 47 mit Erde verbunden ist. Dadurch ist die Spannungsquelle 47 über die Reinigungsrolle 41 mit der Oberfläche der äußeren Schicht 35 der Reinigungswalze 31 elektrisch verbunden.

Anhand der Fig. 3 sind schematisch die physikalischen Parameter dargestellt, die bei der Reinigung gemäß der Erfindung eine Rolle spielen. Wie bereits angedeutet, haben Tonerpartikel 51 und 52 Ladungen beider Polaritäten und sind auf der Oberfläche' der photoleitfähigen Schicht vorhanden, wenn diese in Richtung des Pfeiles 15 auf die Reinigungswalze 31 gedreht wird. Die Tonerpartikel werden auf der photoleitfähigen Schicht 11 durch Adhäsionskräfte festgehalten und zu einem geringeren Anteil durch elektrostatische Kräfte. Die Adhäsionskräfte sind deswegen größer als die elektrostatischen Kräfte, weil diese den Toner bei der Übertragungsstation an der übertragung gehindert haben.

Sobald die Tonerpartikel 51 und 52 in Wischkontakt mit der Reinigungswalze 31 kommen, werden die Adhäsionskräfte, welche

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die Tonerpartikel auf der photoleitfähigen Schicht 11 zurückhalten, mechanisch überwunden, so daß die Tonerpartikel, von der Platte 11 gelöst werden. Die so gelösten, geladenen Tonerpartikel kommen mit der leitenden Oberfläche der leitenden ÄußenschiGht 35 in Berührung bzw. in deren Nähe und erzeugen dadurch eine Bildladung auf der Oberfläche der Außenschicht 35, die in der Größe gleich, im Vorzeichen jedoch entgegengesetzt der Ladung der Tonerpartikel ist. Die Bildladung wird durch den Strom erzeugt, der von der Spannungsquelle 47 über die Reinigungsrolle 41 und durch die leitende Außenschicht 35 zu dem Bereich der Oberfläche fließt, in dem sich das geladene Tonerteilchen befindet.

Für die von der photoleitfähigen Schicht 1.1 gelösten Tonerpartikel ist es einfacher, aus dem Walzenspalt zwischen der Reinigungswalze 31 und der photoleitfähigen Schicht 11 sich herauszubewegen als weiter in den Walzenspalt einzudringen, so daß die Tonerpartikel die Tendenz haben, sich mit der Reinigungswalze 31 in Richtung des Pfeiles 33 fortzubewegen. Weil weiterhin die Adhäsionskräfte mechanisch überwunden sind, wirkt die Bildladung auf der Oberfläche der Reinigungsrolle 31 auf die Tonerpartikel ein, so daß diese an ihr anhaften und Von der photoleitfähigen Schicht 11 entfernt werden.

Die weitere Drehung der Reinigungswalze 31 in Richtung des Pfeils 33 bringt diese in Kontakt mit der Reinigungsrolle 41, die in Richtung eines Pfeiles 61 gedreht wird. Tonerpartikel 57 und 58 werden auf der Oberfläche der Reinigungswalze 31 durch die Bildladung gehalten, wie bereits erläutert. Wenn diese Teilchen in den Walzenspalt zwischen der Reinigungswalze 31.und der Reinigungsrolle 41 eintreten, werden sie wiederum mechanisch abgestreift.. Da es wiederum für die Tonerpartikel einfacher ist, aus dem Walzenspalt herauszugelangen als weiter in ihn einzudringen, haben sie die Tendenz, auf der Reinigungsrolle 41 zu bleiben. Auf der Oberfläche der Reinigungsrolle 41 wird analog zu der Erzeugung der Bildladung auf der Reinigungswalze 31, wie bereits

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beschrieben, eine Bildladung erzeugt, die die Tonerpartikel auf dieser Oberfläche hält, bis sie von ihr mechanisch durch das Messer 43 gelöst werden, wenn sich die Reinigungsrolle 41 an ihm vorbei in Richtung des Pfeiles 61 bewegt.

Es sei bemerkt, daß der Reibungskoeffizient der Oberflächen zwischen der photoleitfähigen Schicht 11, der Reinigungswalze 31 und der Reinigungsrolle 41 derart gewählt sind, daß ein größerer Reibungskoeffizient zwischen den Tonerpartikeln und der Reinigungswalze 31 besteht als zwischen den Tonerpartikeln und der photoleitfähigen Schicht 11. Weiterhin 1st der Reibungskoeffizient zwischen der Oberfläche der Reinigungsrolle 41 und den Tonerpartikeln größer als zwischen der Oberfläche der Reinigungswalze 31 und den Tonerpartikeln. Dementsprechend haben die Tonerpartikeln die Tendenz, zunächst an der Reinigungswalze 31 zu haften und danach an der Reinigungsrolle 41. Der Reibungskoeffizient der Reinigungswalze 31 und Reinigungsrolle 41 kann durch Beeinflussung der Oberflächenglätte der entsprechenden Rollen beeinflußt werden.

Wie bereits erwähnt wurde, kann anstelle der leitenden Reinigungsrolle 41 eine nichtleitende Rolle verwendet werden, wobei dann die notwendige elektrische Verbindung zwischen der Reinigungswalze 31 und der Spannungsquelle 47 durch direkten Kontakt hergestellt wird, Wenn Isolationsmaterial, wie Nylon, für die Reinigungsrolle 41 verwendet wird> dann lädt das Nylonmaterial triboelektrisch die Tonerpartikel, die auf der Oberfläche der Reinigungswalze 31 vorhanden sind, wenn diese Tonerpartikel in den Walzenspalt zwischen der Rolle 41 und der Walze 31 einzudringen beginnen. Die triboelektrische Ladung, die auf der Oberfläche der Nylonrolle erzeugt wird, erzeugt eine etwas größere Kraft als die Bildladung, die im Zusammenhang mit einer leitenden Rolle erzielbar ist. Dadurch wird die Entfernung der Tonerpartikel von der Reinigungswalze 31 weiter erleichtert.

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In Fig. 4 ist schematisch eine alternative Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Reinigungsstation 27 zwei Rollen 71 und 73, über die ein endlosen Band 75 aus Reinigungsmaterial montiert ist. Der Riemen 75 kann eine einzige Schicht aus leitendem elastomerischen Material, wie beispielsweise Silikongummi, enthalten. Der Riemen 75 wird in Richtung des Pfeiles 77 bewegt und kommt in wischende Berührung mit Tonerpartikeln auf der photoleitfähigen Schicht 11, mit der das Band in Berührung kommt. Die Wischberührung der federnden Schicht löst mechanisch die Tonerpartikel. Die Rolle 71 ist mit Erde verbunden, so daß ein Strom zur Oberfläche des Riemens 75 fließen kann, um eine Bildladung zu erzeugen, welche in der Größe gleich im Vorzeichen entgegengesetzt der Ladung der in der Nähe befindlichen Tonerteilchen ist. Die Bildladung hält die Tonerpartikel auf der Oberfläche des Riemens 75, wenn dieser von der photoleitfähigen Schicht 11 weg und auf das Abstreifmesser 43 hin bewegt wird. Das Messer 43 liegt direkt auf dem Riemen 75 auf und schabt' den Toner davon ab, der seinerseits von dem kontinuierlich sich bewegenden Schneckenförderer 45 entfernt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß die besten Reinigungsergebnisse dann erzielt werden, wenn die Außenschicht der Reinigungswalze 31 eine recht glatte Oberfläche besitzt. Eine Oberfläche mit einer durchschnittlichen Oberflächenhöhen-Rauhigkeit im Bereich zwischen ca. 12,5 und 1000 pcm (5-400 μ Inches), abhängig vom ausgewählten Material, liefert die besten Ergebnisse. Es sei jedoch bemerkt, daß auch bei einer bis zu einem gewissen Grad porösen oder irregulären Oberflächengestaltung noch zufriedenstellende Reinigungsergebhisse erzielt werden, obwohl hierbei dann Sorge zu tragen ist, um einen geeigneten Mechanismus auszuwählen für die Ablösung des Toners von der Reinigungsvorrichtung. Dabei kann beispielsweise ein vorgespannte rotierende Bürste verwendet werden, um evtl. in den Poren angesammelten

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Toner zu entfernen.

Wie bereits angedeutet, hängt der spezifische Widerstand der Außenschicht 35 der Reinigungswalze 31, der für die Erzielung zufriedenstellender Reinigungsergebnisse notwendig ist, von der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung ab. Der spezifische Widerstand der Außenschicht muß genügend niedrig sein, um einen genügend schnellen Stromfluß zu gewährleisten, damit die erforderliche Bildladung in dem Teil der Oberfläche erzeugt werden kann, in dem geladene Tonerteilchen vorhanden sind, bevor dieser Teil der Oberfläche von der photoleitfähigen Schicht 11 wegbewegt wird. Ein Ansteigen der Arbeitsgeschwindigkeit verursacht demgemäß eine entsprechende Abnahme der Zeit, die für die Kontaktierung zwischen der Außenschicht 35 und der photoleitfähigen Schicht 11 gegeben ist. Deswegen erfordert steigende Arbeitsgeschwindigkeit eine entsprechende Herabsetzung des spezifischen Widerstandes .

Andere Faktoren, die den notwendigen spezifischen Widerstand der Außenschicht 35 beeinflussen, sind die Dicke der Außenschicht, die Länge der Berührungsfläche 40 in Bewegungsrichtung und die Kapazität der Tonerteilchen. Unter der Annahme eines Toners mit einem durchschnittlichen Radius pro Teilchen mit 5 Mikron und der

— 12 Dielektrizitätskonstanten von ε e = 3 χ 8,85 χ IO ergibt sich eine Kapazität von ^Γ/^ε _Γ ^ε _ο = 1,8 χ IO . Daraus errechnet sich der notwendige spezifische Widerstand der Außenschicht 35 nach folgender Gleichung:

1,8 χ IQ⁹ 1

^P - <^ν _Γβι>^(t)

wobei 1 die Länge der Aufdruckfläche in Bewegungsrichtung ist, V , die relative Geschwindigkeit zwischen der photoleitfähigen Schicht 11 und der Reinigungswalze 31 bedeutet, t die Dicke der Außenschicht in cm und ρ der spezifische Widerstand der Außenschicht in Ohm cm.

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Wenn eine minimale Materialdicke von z.B. 0,25 mm (10 Mills) benutzt wird, hat sich herausgestellt, daß bei einer Arbeitsgeschwindigkeit zwischen ca. 7,5 und 50 cm/sec. elastomerische Materialien mit einem spezifischen Widerstand, der größer als

10 Ohm cm ist, nicht in der Lage sind, in geeigneter Weise geladenen Toner von der photoleitfähigen Schicht 11 zu entfernen, da die Zeitkonstante solcher Materialien zu groß ist, um die Erzeugung einer. Bildladung schnell genug zu bewirken. Es sei bemerkt, daß langsamere Systeme mit extrem dünnen Außenschichten und großen Aufdrucklängen Materialien verwenden können, deren spezifischer Widerstand im Bereich von 10 bis 10 Ohm cm liegt.-Es sei jedoch; bemerkt, daß federnde Materialien in diesem Widerstandsbereich einer großen WiderstandswertSchwankung in Abhängigkeit von der Temperatur unterliegen, wodurch ein solches Reinigungssystem extrem, empfindlich ist. Weiterhin können minimale Änderungen im Dotierungspegel solcher Materialien große Widerstandsänderungen· verursachen, so daß die Herstellungskosten für solche Materialien sehr groß werden.

Es ist ferner darauf hinzuweisen,-daß elastomerische Materialien mit einem spezifischen Widerstand unter 10 0hm cm eine geeignete Bildladung zu erzeugen im Stande sind, daß jedoch zu beachten ist, daß bei Steuerung durch die Anzahl der eingelagerten leitenden Teilchen in das Elastomer die Federwirkung des Materials wesentlich verändert wird, weil die Menge der leitenden Teilchen sowohl die Federungse.igenschaften als auch die Widerstandseigenschaften wesentlich beeinflußt. - -.

Den wesentlichen Einfluß der Größe des spezifischen Widerstandes und der Oberflächengüte der Außenschicht 35 der Reinigungswalze 31 gemäß Fig. 1 wird anhand des folgenden Beispieles erläutert.

Es wurde eine Versuchsanordnung mit der Reinigungsstation, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, erstellt, die mit einer Arbeitsgeschwindigkeit von ca. 50 cm/sec. für die photoleitfähige Schicht 11, und einer Umfangsgeschwindigkeit von ca. 15-19 cm/sec.

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für die Reinigungswalze 31 und einer Aufdruckflächenlänge in Bewegungsrichtung von ca. 0,25 cm. Die Außenschicht 35 der Reinigungswalze 31 bestand aus porösem Neophren mit einer Materialstärke von etwa 0,16 cm und einem spezifischen Widerstand zwischen

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10 und 10 Ohm cm. Ein einwandfreies Arbeiten dieser Reinigungswalze, bei dem kein Verschmieren der Kopien festzustellen war, war nur während der ersten 1000 Reinigungsvorgänge festzustellen. In einem zweiten Versuch wurde die Reinigungswalze 31 durch eine andere ersetzt, die eine Außenschicht 35 aus porösem Neophrenmaterial mit derselben Stärke von etwa 0,16 cm hatte, jedoch einen spezifischen Widerstand von 10 0hm cm aufwies. Hier traten nicht einwandfreie Kopien erst nach ca. 20 000 Reinigungsvorgängen auf. In einem dritten Versuch wurde eine Reinigungswalze 31 mit einer Außenschicht 35 aus einer glatten Neophrenschicht mit wiederum derselben Dicke von ca. 0,16 cm und einem Widerstand

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von 10 Ohm cm verwendet. Hier t:

100 000 Reinigungsvorgängen auf.

von 10 Ohm cm verwendet. Hier traten Fehler erst nach ca.

Wie bereits erwähnt, ist die Reinigungswalze 31 über die Spannungsquelle 47 mit Erde verbunden, um Toner von der photoleitfähigen Schicht zu entfernen, der Ladungen beider Polaritäten enthält. Falls es erwünscht ist, daß Toner zu entfernen ist, welcher eine beachtliche Ladung entgegengesetzt der Polarität der Spannungsquelle aufweist, dann ist es zweckmäßig über die Spannungsquelle 47 eine relativ niedrige Gleichspannung von ca. 10-50 Volt an die Oberfläche der leitenden Außenschicht der Reinigungswalze 31 anzulegen.

Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ist es, wie die Vergleichsbeispiele zeigen, möglich, Toner wirksam über eine sehr große Anzahl von Reinigungszyklen zu entfernen, ohne die Reinigungsvorrichtung zu erneuern. Ein zusätzlicher Vorteil wird durch Benutzung der leitenden Reinigungsvorrichtung dadurch erreicht, daß dadurch die photoleitfähige Schicht 11 vollständig entladen wird. Dadurch entfällt eine bei früheren Reinigungsvor-

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richtungen oftmals notwendige Entladungslampe, die nach der Reinigung noch vorhandener Bildladungen auf der photoleitfähigen Schicht 11 zu entfernen hatte. Diese Entladung der photoleitfähigen Schicht wird durch den leitenden Pfad zwischen dem Photoleiter und dem leitenden Teil der Reinigungswalze nach erfolgter Entfernung der Tonerpartikel erreicht. Auf diese Weise werden durch die kontinuierliche Bewegung der photoleitfähigen Schicht an der Reinigungswalze vorbei die elektrostatischen Ladungen auf der photoleitfähigen Schicht wirksam und einfach neutralisiert.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Elastische, umlaufende Reinigungsvorrichtung für die Entfernung nicht übertragenen Toners von einer bewegten, photoleitfähigen Schicht, wobei die Reinigungsvorrichtung mit gewissem Andruck über die photoleitfähige Schicht geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsvorrichtung (31, 75) wenigstens eine Außenschicht (35) aus elastischem Material mit einem spezifischen Widerstand

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von weniger als 10 Ohm cm aufweist, eine relativ glatte Oberfläche besitzt und an eine Spannungsquelle (47) angeschlossen ist.

Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Walze (31) oder als über Rollen (71, 73) geführtes endloses Band (75) ausgestaltet ist.

Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenschicht (35) der Reinigungsvorrichtung (31, 75) Erdpotential oder eine relativ geringe Gleichspannung (10 bis 50 Volt) zugeführt wird.

Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches, elektrisch leitendes Material Silikongummi mit eingelagerten Kohleteilchen, die zwischen 26 und 41 Gewichtsprozent des Materials ausmachen, verwendet wird.

Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisches, elektrisch leitendes Material leitendes Neophren, leitendes Urethan oder leitendes fithylenpropylenterpolymer verwendet wird.

Reinigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Ober-

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flächenrauhigkeit der leitenden Außenschicht (35) der Reinigungsvorrichtung (31, 75) etwa zwischen 0,125 und 10 Mikron (5-400 ρ Inches) beträgt.

7. Reinigungsvorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Reinigungsvorrichtung (31, 75) eine Vorreinigungs-Korona-Station.(25) angeordnet ist, die dem Toner einer Ladungspolarität entgegen seiner ursprünglichen aufzwingt.

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