DE2432530C3

DE2432530C3 - Elektrostatische Reinigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2432530C3
Application number: DE2432530A
Authority: DE
Inventors: Lawrence Jackson Rochester N.Y. Fraser (V.St.A.)
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-07-04
Publication date: 1979-10-31
Also published as: JPS5527890Y2; US3848994A; GB1473227A; NL7413259A; FR2249374A1; CA1025931A; DE2432530B2; DE2432530A1; JPS5069942U; FR2249374B1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische Reinigungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches!.

Herkömmliche Reinigungsvorrichtungen für den Fotoempfänger eines Fotokopie.ers sind mit Bürsten, Geweben oder mit Reinigiingsblättern arbeitende Vorrichtungen. Eine Bürstenreinigungsvorrichtung besteht gewöhnlich aus einer oder mehreren sich drehenden Bürsten, die den Toner von der fotoleitenden Oberfläche infolge Rcibungsberühriing mechanisch oder durch Abstreifen entfernen und einer Absaughaube zuführen, in der der entfernte Toner über ein Filtersystem abgesaugt wird. Beispiele für Bürstenreinigungsvorrichtungen sind in den US-PS'en 23 57 809, 28 32 977 und 29 11 330 gegeben. Diese Bürstenreinigungssysteme haben sich kommerziell bewährt.

Bei lang andauerndem Reinigungsbetrieb besteht jedoch das Problem, daß die Bürsten oder ein anderes Reinigungsorgan selbst durch den Toner verunreinigt werden. Dies führt sowohl zu einer verringerten

in Wirksamkeit der Reinigung als auch zu einem unerwünschten Verschmicvn von Tonerpartikeln auf dem Fotoempfänger oder anderen Berührungselementen. Verschiedene Anordnungen wurden verwendet, um kontinuierlich den Toner von dem Reinigungselement zu entfernen. Zum Reinigen der elektrostatografischen Reinigungsbürste oder eines Geweberiemens wurde schon ein Flimmerstab vorgeschlagen, der unter Verformung mit den Fasern in Eingriff steht und so mechanisch den Toner entfernt. Der Flimmerstab kann aus einem Material bestehen, das triboelektrische Ladungen erzeugt und damit die Anziehung von Toner von der Reinigungsbürstc erleichtert, vgl. DE-OS P 22 01 784. Bekannt ist, daß die Oberfläche des Flimmerstabes und oder das Reinigungsbürstengehäuse

2^r> leitend sein können und zur Unterstützung bei der Tonerentfernung elektrisch vorgespannt oder geerdet sind. Flimmerstabsysteme haben jedoch Iiinsiciiilich der Erzeugung v<m Pulverwolken aus Toner und dem Aufbau von Toner am Stab Nachteile. Bekannt ist auch,

)(> daß die Reinigiingsbürste oder ein anderes Reinigungselement durch eine Koronaeinrichtung geladen werden kann. Derartige Koronaeinrichtungen bereiten jedoch aufgrund der Tonerverschmutzung Probleme.

Für die vorliegende Erfindung sind von besonderer

is Bedeutung die US-PS 35 72 925 und die DEOS 23 62 097. Diese Schriften betreffen eine Faserreinigungswalze, die ein elektrisch vorgespanntes segmentiert« Substrat haben kann, so daß zwischen der Basis der Reinigungsfasern und dem Fotoempfänger ein toneranziehendes elektrisches Feld anzulegen ist. Das Reinigungselement wird wiederum durch Berührung mit einer gleichförmig elektrisch vorgespannten, sekundären Walze gereinigt, die den angesammelten Toner vom Reinigungselement entfernt. Dieser Toner kann dann seinerseits von der Oberfläche der sekundären Walze durch ein Reinigungsblatt und ein Schneckenentfernungssystem beseitigt werden. Bei der bekannten Bauweise ist jedoch die sekundäre Walze voll leitend und gleichmäßig auf eine ein/eine elektrische Vorspannungspolarität geladen. Dadurch wird der überwiegende Teil des Toners entfernt, da die Tonerpartikel hauptsächlich auf eine Polarität geladen sind, die entgegengesetzt zur Polarität der sekundären Walze steht. Ein geringer Prozentsatz an Tonerpartikeln ist jedoch auf die entgegengesetzte Polarität geladen oder sogar ungeladen (neutral). Diese Tonerpartikel können daher durch die gleichmäßige Ladung und das gleichmäßige Feld an der sekundären Walze nicht, oder mechanisch nur teilweise entfernt werden.

M) Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung der im Anspruch I angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß Tonerteilchen unterschiedlicher Polarität und auch ungeladene Tonerteilchen restlos beseitigt werden können. Erfindungsge-

h^r> maß wird diese Aufgabe durch die sich aus dem Pa iilanspruch I ergebenden Merkmale gelöst.

Beim erfindungsgemaßen Reinigungssystem ist daher eine sekundäre Walze vorgesehen, die eine Vielzahl von

nicht gleichförmigen elektrischen Randfeldern hau die den Toner, gleich welcher Polarität, also auch ü,!geladenen Toner anziehen. Ein Muster von eng in Abstand voneinander liegenden alternierendrn. unterschiedlichen Ladungen auf der Oberfläche der sekundären Walze schafft aufgrund des elektrostatischen Kontrastes und der hohen nichi gleichförmigen elektrischen Felder, die dadurch erzeugt werden können, eine stärkere Toneranziehung. Diese elektrischen Felder ziehen den Toner ähnlich stark wie eine linienförmige Ladung oder wie Kanteneffekte an, wie sie bei der xerografischen Entwicklung von Abbildungen auf dem Fotoempfänger bekannt sind. Die diskreten benachbarten geladenen Gebiete schaffen größere Felder und Feldgradienten für eine bestimmtes Vorspannungspotential als eine gleichförmig vorgespannte sekundäre Walze.

Anhand der Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrostatografischen Systems zum Entfernen von Abbildungsmaterial,

Fig. 2 eine endseitige Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, das sich vom Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 darin unterscheidet, daß das Reinigungselement eine Schaumstoffwalze anstelle einer Bürste ist, und

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Schnittlinie J-J nach F i g. 2.

In Fig. 1 der Zeichnung ist beispielhaft eine Tonerreinigungsvorrichtung 10 für einen xexrografischen Fotoempfänger gezeigt. F i g. 2 und 3 zeigen eine zweite Vorrichtung 20, die sich nur in der Verwendung einer Schaumgummireinigungswalze anstelle der Reinigungsbürste bei der Vorrichtung 10 unterscheidet. Die nachfolgende Beschreibung ist daher für sämtliche Figuren zutreffend, wobei deren exemplarische Bauteile ansonsten identisch und auch identisch angeordnet sind.

In Fig. 1 ist eine drehbar angetriebene zylindrische Reinigungsbürste 22 in reinigendem Eingriff mit einer fotoempfangenden Abbildungsfläche 24 gezeigt, um das Tonerabbildungsmaterial davon zu entfernen. Die Reinigungsbürste 22 ist hier zylindrisch und wird so gedreht, daß sich ihre Oberfläche relativ zur Abbildungsfläche 24 bewegt. Es versteht sich, daß anstelle eines Zylinders bei gewissen Anwendungsfällen auch ein Gewebe oder ein Riemen eingesetzt werden könnte. Ein wesentlicher Teil des entfernten Toners wird normalerweise in den Fasern der Reinigungsbürste 22 zurückgehalten und muß davon entfernt werden. Dies erfolgt hier mittels einer sich drehenden zylindrischen Abstreifwalze 26, die mit der Reinigungswalze 22 kontinuierlich verformbar mit einem Bereich der Reinigungswalze in Eingriff steht, das sich von dem Eingriffsgebiet mit der Abbildungsfläche 24 unterscheidet. Die Abslreifwalze 26 ist ebenfalls drehbar angetrieben, so daß eine kontinuierlich bewegte Außenoberfläche 38 relativ zur Reinigungsbürste 22 vorliegt. Die Abstreifwalzc 26 steht somit in reinigendem Eingriff mit der Reinigungsbürste 22, wodurch der Toner von der Reinigungsbürste auf die Oberfläche 38 der Abstreifwalze 26 gebracht wird. Die Tonerentfernung von der Reinigiingsbiirstc 22 erfolgt mittels einer Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, die eine Vielzahl von nicht gleichförmigen toneranziehenden, elektrischen Feldern zwischen der Abstrcifwalze und der Reinigungsbürste schafft.

Wie in den US-Patentschrift 35 72 923 erwähnt, kann eine zusätzliche Tonerentfernungseinrichtung vorgesehen werden, um drn Toner von der Oberfläche der Abstreifwalze 26 zu entfernen. Hier handelt es sich dabei um ein Reinigungsblatt 28, das den Toner von der glatten steifen Oberfläche J8 der Abstreifwalze 26 abschab:, so daß er zu einem darunterliegenden benachbarten, aus einer Schnecke und einem Trog bestehenden Tonertransportmechanismus 30 gelangt Der Aufbau und die elektrischen Verbindungen der

ίο beispielhaften Abstreifwalze 26 können insbesondere aus F i g. 1 und 3 entnommen werden. Die Abstreifwalze 26 hat vorzugsweise eine äußere Oberfläche J8 aus einem Material, das elektrisch isolierend ist und durch Reibungsberührung mit der Reinigungsbürste 22 oder

H einem anderen Reinigungselement triboelektrisch elektrostatiiche Ladungen erzeugen kann. Derartige Materialien sind selbstverständlich in der Xerografie bekannt. Beispiele hierfür sind handelsüblich verfügbare Epoxyharze oder Fluorkohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen.

Die gezeigte Abstreifwalze 26 hat eine glatte Oberfläche und erzeugt während des Betriebs infolge der Reibungsberührung der Oberfläche 38 mit den Oberflächen der Reinigungsbürste 22 triboelektrisch

2> relativ gleichförmige Oberflächenladungen. Es versteht sich jedoch, daß die Außenoberfläche der Abstreifwalze 26 genutet oder in anderer Weise unregelmäßig ausgebildet sein kann, so daß die elektrischen Ladungen darauf unregelmäßig erzeugt oder unregelmäßig gehal-

J<> ten werden. Dadurch wird eine Vielzahl von ungleich mäßigen elektrostatischen Randfeldern in Musterform längs der Walzenoberfläche erzeugt. Die glatte hier gezeigte zylindrische Oberfläche ist jedoch vom Standpunkt einer gleichförmigen Oberflächenreinigung

j > durch das Reinigungsblatt 28 wünschenswert.

Vorzugsweise stellt die Hauptquelle der elektrostatischen Felder zum Anziehen des Toners auf die Abstreifwalze 26 hier eine Vielzahl von eng in Abstand angeordneten elektrischen Leitern auf der Oberfläche der Abstreifwalze 26 dar, die unterschiedlich elektrisch vorgespannt sind, so daß eine Vielzahl von nicht gleichförmigen elektrostatischen Felder zwischen den benachbarten leitenden Elementen geschaffen wird. Diese Randfelder ziehen sämtliche Tonerpartikel,

4> unabhängig von iiirer Ladung, elektrostatisch an.

Die genannte Vielzahl von diskreten leitenden Elementen besteht hier aus einer bi-filareii (Zweileiter) schraubenlinienförmigen Windung, die sich längs des Umfangs der Oberfläche der Abstreifwalze 26 erstreckt.

ω Diesbezüglich wird insbesondere auf F i g. 3 verwiesen. Diese Windungsanordnung schafft ein eng in Abstand gelegenes Muster von leitenden Elementen über die gesamte Oberfläche der Abstreifwalze 26. obschon die Anordnung nur aus zwei diskreten kontinuierlichen Leitern 32 und 34 besteht. Dank des bi-filaren schraubenlinienförmigen Windungsmusters befinden sich die beiden Leiter 32 und 34 in nahem Abstand zueinander über der gesamten Oberfläche der Aostreifwalze.

Ein mögliches Verfahren zum Herstellen der bi-filaren Windung ist in F i g. 3 gezeigt. Die Leiter 32 und 34 sind gewöhnliche elektrische Drähte mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,5 mm, die gewöhnlich schraubenlinienförmig auf eine erste isolierende Ober-

b'i fläche 36 gewunden werden, wobei die Oberfläche zur Aufnahme der Drähte gegebenenfalls genutet sein kann. Ein Zwischenraum von 0,625 mm zwischen den l.eitungswendeln ist ausreichend. Die Leiter werden

dann mit einer dünnen Außcnlage aus isolierendem Material bedeckt, wodurch die äußere Endoberfläche 38 gebildet ist. In dem isolierenden Material sind die Leiter eingebettet und gegeneinander isoliert. Die äußere Oberfläche kann zur Glätüing auf eine gleichförmige Dicke von beispielsweise 381 μ abgcschlilfen werden.

Die Enden der Leiter 32 und 34 können gewöhnlich nach außen zu Schleifringen oder anderen bekannten elektrischen Drehanschlüssen an den Enden der Abstreifwalze 26 gebracht werden, um eine Verbindung zur elektrischen Vorspannungsquelle zu schaffen. Gemäß Fig. 1 kann diese Vorspannungsquclle eine positive Gleichspannungsquelle 40 und eine negative Gleichspannungsquclle 42 umfassen, wobei erstere mit dem Leiter 32 und letztere mit dem Leiter 34 verbunden ist. Es versteht sich jedoch, daß diese Spannungen in einem einzigen konventionellen Stromversorgungsschaltkreis erzeugt werden können. Die speziell geeignete Spannung hängt natürlich vom Aufbau und Abstand der Leiter, den Materialien, der Art des Reinigungselcmentcs und dergleichen ab. Spannungen von etwa 4 1000 und -1000 Volt sind für die Spannungsqucllcn 40 bzw. 42 für die zuvor erwähnten beispielhaften Abmessungen angepaßt.

Obschon bei der beschriebenen Bauweise die Leiter 32 und 34 durch die isolierende äußere Oberfläche 38 der Abstreifwalze 26 bedeckt sind und geringfügig unterhalb derselben liegen, ist dies nicht erforderlich. Vielmehr kann es wünschenswert sein, daß die Leiter an der Oberfläche der Abstreifwalze 26 frei liegen, sofern ein entsprechendes Reinigungsblatt 28 oder eine andere Tonerentfernungseinrichtung vorgesehen werden kann, die die Leiter nicht beschädigen. Liegen die Leiter an der ansonsten isolierenden Oberfläche frei, so bedingt dies ein Aufspalten der äußeren Oberfläche 38 in diskrete Gebiete mit unterschiedlichen triboelektrischcn Eigenschaften zum unterschiedlichen Laden.

Obschon hier eine konventionelle Drahtwindung zum Vorsehen der Leiter 32 und 34 gezeigt ist, können auch elektrische Druckschalttcchniken verwendet werden, so daß beispielsweise das gewünschte Leitermuster auf einer flexiblen gedruckten Schaltkreisschichl ausgebildet wird und man danach die Schicht mit der Oberfläche der Abstreifwalze verbindet. Bei Verwendung gedruckter Leiter kann jedes gewünschte Leitermuster vorgesehen werden. So können sich beispielsweise die Leiter längs der Achse der Abstrcifwalze 26 in einem linearen Muster anstelle des dargestellten umfangsmäßigcn erstrecken.

Wenn die Reinigungsbürsle 22 oder ihre Basisflächc ebenfalls elektrisch vorgespannt wird, versteht es sich,

ίο daß die Leiter 32 und 34 vorzugsweise über bzw. unter dem Vorspannungsniveau der Reihigungsbürste vorgespannt werden sollten, so daß in sämtlichen Fällen sowohl positive, negative als auch neutrale Tonerpartikel vom Reinigungselcment auf die Abstreifwalze durch die elektrostatischen Felder abgezogen werden können. In jedem Fall legt die elektrische Vorspannungsquelle vorzugsweise ein elektrisches Potential entgegengesetzter Polarität zwischen die eng im Abstand nebeneiner liegenden leitenden Elemente an, so daß eine Vielzahl von starken elektrostatischen Randfeldern zwischen sämtlichen benachbarten leitenden Elementen über der Oberfläche der Abstreifwalze 26 geschaffen ist, wobei diese elektrostatischen Felder für das gesamte Abbildungsmalerial anziehend sind. Geeignete Randfelder können auch dadurch erzeugt werden, daß man wesentlich unterschiedliche Potentiale gleicher Polarität benachbart anlegt.

Bei der in F i g. 2 und 3 gezeigten Vorrichtung 20 läßt sich die obige Beschreibung in gleicher Weise anwenden. Der Unterschied besteht nur darin, daß die Reinigungsbürste 22 hier durch eine Reinigungswalze 45 aus Schaumstoff ersetzt ist. Diese Reinigungswalze 45 hat eine aus offenen Poren oder offenen Zellen gebildete, sich bewegende Reinigungsoberfläche, die

J5 unter Verformung sowohl die Abbildungsfläche 24 als auch die Abstreifwalze 26 berührt. Bei dem Material kann es sich um einen herkömmlichen Polyurethanschaumstoff oder irgendein anderes passendes schaumstoffartiges Material handeln. Bezüglich des Materials wird auf die eingangs zitierten Bezugsquellen hingewiesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Reinigungsvorrichtung, mittels der ein elektrostatisch an/Jehbures Abbildungsmaterial von einer Abbildungsfläche entfernt wird, mit einem eine sich bewegende Oberfläche aufweisenden Reinigungselement, das in reinigendem Eingriff mit der Abbildungsfläche zum Entfernen des Abbildungsmaterials von der Abbildungsfläche steht, einer Abstreifwalze mit einer sich bewegenden Oberfläche, die in reinigendem Eingriff mit dem Reinigungselement zum Entfernen des Abbildungsmaterials von der Oberfläche des Reinigungselementes zur Oberfläche der Abstreifwalze durch elektrostatische Kräfte steht und einer Einrichtung zum Entfernen des Abbildungsmaterials von der Abstreifwalze, dadurch gekennzeichnet, daß in der Oberfläche (38) der triboelektrischen Abstreifwalze (26) voneinander isolierte elektrische Leiter (32,34) angeordnet sind, zwischen denen eine Spannung anlegbar ist, so daß an der Oberfläche (38) der Walze (25) elektrische Felder entstehen, durch die Tonerteilchen unterschiedlicher Ladung angezogen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement eine zylindrische sich drehende Reinigungsbürste (22) und die Abstreifwalze eine feste Walze (26) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungselement eine mit einer schaumstoffartigen Oberfläche versehene zylindrische Walze (45) umfaßt, die unter Verformung sowohl die Abbildungsflache als auch die Abstreifwalze (26) berührt.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifwalze (26) mit einer elektrisch isolierenden Oberflächen versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (32,34) auf der isolierenden Oberfläche (J8) der Abstreifwalze (26) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (32, 34) in der isolierenden Oberfläche (38) eingebettet sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (32, 34) ein bifilares schraubenlinienförmiges Windungsmuster bilden.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (32, 34) in einem Abstand von mindestens 0,625 mm voneinander angeordnet sind.