DE2459157A1 - Tonerrueckgewinnungseinrichtung - Google Patents

Description

fröioliny^n, dGii 13. Dezenter 1974 hz/ba

Änmelderin: international üusinoss

Corporation, Arinüiiic, ά.ϊ. iO5ü4

Amtliches Aktenzeichen· i\ieuanmeldung Aktenzeichen der knmelderin. LiJ 9 73

Tonerrückgewinnungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Rückgewinnungseinrichtung von Tonerteilchen .aus einem Luftstrom in einem elektrophotugraphischen Gerät, welches in einem Genäuse eine Entwickiervorrichtung enthält., in der sich ein aus relativ großen Trägerteilchen und relativ kleinen Tonerteilchen gebildetes Entwicklergeiuisch für die Entwicklung eines sichtbaren Tonerbildes auf eineia Photoleiter befindet.

In den allgemein bekannten xerographischen Geraten, bei denen ein latentes elektrostatisches Ladungsbild durch ein Gemisch aus Trägerteilchen und Tonerteilchen dadurch entwickelt wird, daß die Tonerteilchen von den Trägerteilchen abgezogen und auf das latente Ladungsbild angezogen werden, besteht ein ernstes Problem darin, daß Tonerteilchen sich mit dem bewegten Photoleiter aus der iSntwicklungsstation entfernen und in das Genäuse des Kopiergerätes mit hinein Kommen. Durcn diese Tonerteilchen tritt oft eine erhebliche und sehr nachteilige Verschmutzung des Gerätes

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auf, uie zu ernsten Schaden fahren kann. Dadurch ist eine andauernde zuverlässige Arbeitsweise eines solciien Gerätes stark 'gefährdet. Ein zweites Problem besteht darin, daß nach übertragung des Tonerbildes auf einen Kopienträger auf dem Photoleiter normalerweise Tonerrestbilder übrigjjleioen. Diese Tonerrestbilder werden üblicherweise in einer Reinigungsstation, meist durch eine rotierende Bürste, von dem Photoleiter entfernt. Die auf der Bürste selbst befindlichen Tonerteilchen werden von dieser wieder entfernt und in ein Fasermaterialfilter aogesaugt und dort abge- ' lagert. Wenn dieses Filter mit Tonerteilchen gesättigt ist, wird er üblicherweise weggeschmissen und durch einen neuen Filter er- !setzt. Damit ist eine Rückgewinnung des in dem Absaugluftstrora befindlichen Toners nicht möglich, iis wurden aucn schon Vorschlage gemacht,- wie man diesen Toner bei der Reinigungsstation wiederum sammelt und mit Hilfe von Fördervorrichtungen wiederum dein Entwicklergemisch in der Entwicklerstation zuführt.

^Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Wiedergewinnung von Toner aus einem Luftstrom auf einfache und zuverlässige weise zu gewährleisten und weiterhin dafür zu sorgen, daß eine Verschmutzung des elektrophotographischen Gerätes durch im Gerät umherfliegende Tonerteilchen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse der Entwicklerstation ein unteratmosphärischer Druck durch eine Unterdruckquelle aufgebaut wird, daß die Saugleitung der Unterdruckquelle derart angebracht sind, daß der Toner enthaltende Luftstroia durch einen Teil des Entwicklergemisches hindurchgesaugt wird, wodurch die Tonerteilchen des Luftstromes an die Trägerteilchen des Entwicklergemischs angelagert und so vom Luftstrom getrennt werden, und daß die Saugleitung durch poröse, für Tonerteilchen durchlässige Siebwände gegen das Innere des Gehäuses und zum Zurückhalten der größeren Trägerteilchen abgeschlossen sind.

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Durch diese Lösung wird in vorteilhafter Weise das Entwicklergemisch selbst als Filtermaterial zur Rückgewinnung des Toners aus
'dem Luftstrom benutzt, der Toner damit gleichzeitig zur Wiederver-Wendung direkt dem in der Maschine arbeitenden Entwicklergemisch ; wieder zugeführt und ein Austreten von Tonerteilchen aus dem Entjwicklergehäuse nach außen vermieden. Die Zurückhaltung der Tonerteilchen durch die Trägerteilchen erfolgt aufgrund der bekannten
triboelektrischen Eigenschaften, die bei der gegenseitigen Beruh- J rung dieser Teilchen auftreten und eine Anziehungskraft zwischen '

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:Toner-und Trägerteilchen erzeugen. Selbstverständlich ist die Star-+ jke des Luftströmen so zu wählen, daß keine Tonerteilchen von den '. jTrägerteilchen abgerissen werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die üblicherweise vorhandene j ^;Reinigungsstation über eine Leitung mit dem Gehäuse der iintwick- ι ι lungs station verbunden ist,- so daß der Saugluftstrom der Reini-,gungsstation in dem Entwicklergehäuse wiederum von Toner gereiinigt wird, so daß der Resttoner sofort wieder dein Entwicklerge-
!misch zugeführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Modifikationen der er- '. findungsgemäßen Einrichtung sind in den Unteransprüchen enthalten. _:

^Anhand der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen ist
,Aufbau und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung näher ' • erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen. j

'Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines

Kopiergerätes mit der erfindungsgemäß gestalteten Rückgewinnungseinrichtung für Tonerteilchen,

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt,· des in ,

Fig. 1 gezeigten Gerätes und zwar entlang der
Linie II-II und

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Fig. 3 eine Teilansicnt, teilweise im Schnitt, einer

alternativen Aus führung a form g email der Erfindung.

Fig. 1 zeigt scheiuatisch ein xerographisches Kopiergerät 10 _f ctas eine Trommel 11 mit einer photoleitfähigen Schicht 12 tragt, die für die Bewegung nacheinander an einer Koronaladestation 13, an einer optischen, bildmäßig entladenden Station 14, vorbei zu einer Entwicklungsstation 20 oewegt wird, bei der ein Tonerbild er- _: zeugt wird, vorbei an einer Übertragungssation 15, und schließlich hin zu einer Restbild-Reinigungsstation 60 geführt wird. Der größte Teil des bei der Entwicklungsstation 20 erzeugten Tonerbildes 16 wird bei der übertragungssation 15 auf ein hopieiujlatt 17 übertragen. Es bleibt jedoch immer ein Resttonerbilu 13 auf der ; photoleitfähigen Fläche 20 übrig und muß vor Erstellung eines ande-j ren, verschiedenen Bildes entfernt werden. Die dargestellte Ent- ; wicklungsstation 20 benutzt eine Hagnetbürste 20a, um Entwickler- ί gemisch 22 in aktiven Entwicklungskontakt mit dem elektrostatisch ; latenten Bild auf dem Photoleiter 12 zu bringen. Das Entwicklergemisch 22 enthält relativ große Trägerteilcuen 23 und im Vergleich > aazu relativ kleine Tonerteilchen 24, deren triboelektrische Eigenschaft derart sind, daß bei gegenseitigem Kontakt eine wesentliche Ladung zwischen diesen Teilchen erzeugt wiru. Aufgrund dieser Ladung entgegengesetzter Polarität bleiben die Tonerteilchen auf den Trägerteilchen haften. Dabei spielt es im Hinblick auf die erfindungsgemäße Rückgewinnungseinrichtung keine Rolle ob die Trägerteilchen positiv oder negativ geladen werden und die Tonerteil- ' chen entsprechend umgekehrt.

Die Entwicklungsstation 20 enthält ein Gehäuse 21, das derart gestaltet ist, um im unteren Teil einen Sumpfteil 25. zu bilden, in dem der größte Teil des Entwicklermaterials 22 aufbewahrt wird. Der Sumpfteil 25 enthält vorzugsweise eine oder mehrere Mischvorrichtungen, wie beispielsweise einen Schneckenförderer 26, um eine gleichmaßige Durchmischung und gegenseitige Aufladung der Komponenten des Entwicklermaterials 22 aufrechtzuerhalten. Innerhalb des Entwicklergehäuses 21 ist ein Becherförderwerk 27 ange-

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ordnet, um Hntwicklermaterial 22 vo;u Sumpfteil 25 zu eiao.ii oberen Vorratsbehälter 23 anzuheoen, von deia es der Magnetbürste 20a zugefüart wird. Von der i-Iagnetburste 20a gelangt dann das lüntwicklergeiaisch, verpiindert um ctie auf dem Photoleitor 12 angelagerten Tonerteilchen, wiederum zurück zuu Suivfteil 2b, una zwar aufgrund der Schwerkraft. Im Sumpfteil 25 werden die Trägerteilchan aufgrund der Durchndschung wiederum mit Tonerteilcnen angereicnext.

Am Entwicklergehäuse 21 ist noch eine Tonerzufuiirun^soinricntunv,-29 angebracht, ui.i den durch aie Kopien verbraucnten Toner wieder zu ersetzen,- so daß das Entwicklergemisch im Sumpf teil 25 üie richtige Tonerkonzentration behält. Die bislang üaschriebena Einrichtung und"Technik ist von allgemein gekannter Uatur auf dem Gebiet der elektrophotographischen Technik.

Entsprechend vorliegender Erfindung ist geiaäß einuru äusfünrungsbeispiel, das in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist_f eine Filtervorrichtung 30 vorgesehen, die in einem Luftstrom entnaltene Tonerteilchen ausfiltert. Diese Filtereinrichtung 30 ist vorzugsweise als ein Teil des Entwicklergehäuses 21 gestaltet. Sie enthält zwei vertikal in gewissem Abstand in etwa parallel angeordnete poröse Siebwände 31 und 32, um einen Filterraum 34 su bilden, in dem ein Teil des Entwicklermaterials 22 enthalten ist. Die Filterkammer 34 ist vertikal obernalb des Sumpfteiles 25 und unterhalb des oberen Vorratsbehälters 2G angeordnet. Die porüsen Siebwände 31 und 32 beinhalten öffnungen, durch die Luft una Tonerteilchen 24 hindurchgelangen können, die aber wesentlicn kleiner sind als die Trägerteilchen 23. Eine Zuführungsleitung 36 ist zwischen dem oberen Ende der Filterkamrner 34 und dem oberen Vorratsbehälter 28 vorgesehen, um einen Teil des Entwicklermaterials,-das durch das Becherförderwerk 27,in den oberen Vorratsbehälter 23 befördert wurde, in die Filterkammer 34 einzuleiten. Mx unteren Ende der Filterkammer 34 ist ein Ausflußrohr 38 angebracht, das mit dem Sumpf teil 25 in Verbindung steht, uivi Entwicklermaterial aus der Filterkammer 34 dem Surnpfteil 25 wiederum zuzuführen. Am unteren

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Teil der Filterkaiiüuer 34 ist ein Portionierer 4ü vorgesehen, um den Materialfluß zu regulieren, einmal den Fluß durch die Filterkammer 34 und zum anderen damit gleichzeitig die Rückführung zum Sumpfteil 25. Eine Form dieses Positionierers ist durch eine Welle 42 realisiert, die mit den Wänden 31 und 32 der Filterkammer 34 dicht abschließt und eine Ausneniuung 44 enthält- Die Welle 43 wird langsam wänrend der Drehung der Trommel 11 durch ein Schneckenrad 46 und ein entsprechendes Zahnrad 48 verdreht. Bei jeder Drehung der Welle 42 wird somit einmal das in die Ausnehmung 44 hineinpassende Entwicklermaterial dem Sumpfteil 25 zugeführt. Damit wird andererseits sichergestellt, daß immer eine gleiche Menge von Entwicklermaterial in das Zuführungsrohr 36 von oben wiederum in die Filterkammer 34 eintritt.

Um einen unteratiuospnärischen Druck innerhalb des Entwicklergehäuses 21 aufrecntzuerhalten, ist die ünterdruckseite eines mit niedriger Geschwindigkeit angetriebenen Gebläses 50 über eine Saugleitung 52 mit dem Gehäuse 21 hinter der Filterkammer 34 verbunden. Es wird somit ein Pfad für den Luftstrom vom Inneren des Entwicklergehäuses 21, in dem luftgeförderte Tonerpartikel enthalten sind, zur Saugleitung 52 aufgebaut, so daß Toner geladene Luft, die aus dem Entwicklergehäuse 21 oder von anderswoher stammt, durch die Filterkammer 34 hindurchgeführt wird, bevor die Luft durch das Gebläse 50 in die Atmosphäre austritt. Es ist möglich, daß hinter der Filterkammer 34 ein zusätzlicher Sicherheitsfilter 56 angebracht ist, um eventuell noch im Luftstrom enthaltene und durch das Filtermaterial, realisiert durch das Entwicklergemisch 22, nicht festgehaltene Tonerteilchen zurückzuhalten. Es sei darauf hingewiesen, daß durcn den unteratmosphärischen Druck innerhalb des Gehäuses 21 jede Luftbewegung durch öffnungen des Gehäuses 21, beispielsweise insbesondere diese, die neben dem Photoleiter 12 bestehen, nach innen in das Gehäuse und nicht aus dem Gehäuse heraus gerichtet ist.

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Beim Betrieb ist normalerweise das Entwicklermaterial 22 mit einer derartigen Tonerkonzentration versehen, die wesentlich geringer ist als die maximal mögliche, die das Trägermaterial 23 ver-I kraften kann. Der Teil des Entwicklergemischs 22, der in die FiI- !terkammer 34 eingeleitet ist, wird von dem mit Tonerteilchen beladenen Luftstrom 5G durchsetzt. Die im wesentlicnen gleichförmige 'Dicke der Filterkammer 34 stellt sicher, daß ein im wesentlichen

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!konstanter und vorhersehbarer Luftdruckabfall über das den Filter '

und das darin enthaltene Filtermaterial auftritt. Wenn die Toner-I . J

teilchen durch die Trägerteilchen 2 3 innerhalb der Filterkammer i34 eingefangen werden und somit die Trägerteiichen sich ihrer \ Sättigungsgrenze nähern, wird das Filtermaterial nach und nach i nach unten transportiert und gegebenenfalls in den Surupfteil 25 j eingeführt, so daß auf der anderen Seite weniger angereichertes : Trägermaterial wiederum von oben der Filterkammer 34 zugeführt wird. Das nach unten aus der Filterkammer 34 austretende Entwick- · ,lermaterial 22, angereichert mit Tonerteilchen, wird mit dem übri-; ι gen Entwicklermaterial 22 im Sumpfteil 25 wiederum vermischt. Die i vertikale Ausrichtung der Siebwände 31 und 32 verringert die Ten- ^!denz der Trägerteilchen an den Öffnungen in den Siebwänden 31 j und 32 hängen zu bleiben. Diese Tendenz kann durcn leicht abgeschrägte Wandneigung, d. h. durch eine nach unten hin weiter werdende Filterkammer 34, noch mehr verringert werden.

Das in Fig. 1 schematisch dargestellte elektrophotographische Gerät 10 enthält eine Reinigungsstation 60 mit einer Bürste 61 in einem Geäuse 62. Die Bürste 61 löst die Teilchen des Resttonerbildes 18 von der photoleitfähigen Schicht 12 und die gelösten ■ Tonerteilchen werden von einer Abstreifschiene 64 von der Bürste gelöst und in einen Luftstrom eingeführt, der durch eine geeignete' Unterdruckquelle gebildet wird. Durch eine Leitung 66 wira der Luftstrom von der Bürste 61 weg, angereichert mit Tonerteilchen 68, zu dem Entwicklungsgehäuse 21 hin abtransportiert. Dieses Ab- ' saugen erfolgt mit Hilfe der Unterdruckguelle'50. Der mit den * Resttonerteilchen 63 angereicherte Luftstrom wird somit durch

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die Filterkammer 34 hindurchgeführt und durch das darin enthaltene Entwicklermaterial 22 wird der mit der Luft mitgetragene !Toner zurückgewonnen.

In Fig. 3 ist eine alternative Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Rückgewinnungseinrichtung dargestellt. Es ist dabei nur der untere Teil eines Entwicklergehäuses 70 dargestellt. Dieses Gehäuse 70 trägt einen Teil des Entwicklermaterials 22 in einem Sumpfteil 71, ähnlich dem oben beschriebenen. Das Entwicklermaterial 22 wird an dem elektrostatischen Bild auf der photoleitfähigen Trommel (nicht dargestellt), durch ein Becherförderwerk 72 vorbei transportiert. Das Entwicklermaterial 22 im Sumpfteil 71 wird gemischt und neu aufgeladen durch einen Schneckenförderer 73, Eine poröse Siebwand 74 ist unterhalb des Pegels des Entwicklermaterials 22 im Sumpfteil 71 angebracht und steht in Kontakt mit dem Entwicklermaterial 22, Die Siebwand 74 ist derart schräg, senkrecht zur dargestellten Achse 75 angeordnet, daß Trägerteilchen 23 nicht durch Schwerkraft auf der Siebwand 74 festgehalten werden und sich demnach dort nicht anlagern können. Hinter der Siebwand 74 ist eine Saugleitung 76 angeschlossen, die zu einer nicht dargestellten geeigneten Unterdruckquelle führt, um Luft aus dem Raum 77 oberhalb des Sumpfteiles 71 mit dem darin befindlichen Entwicklermaterial aus dem Gehäuse 70 und durch die Siebwand 74 herauszuziehen, so daß die mit Toner angereicherte Luft durch das vor der Siebwand 74 befindliche Entwicklermaterial gefiltert wird. Das Entwicklermaterial 22 in der Nähe der Siebwand 74 wird durch die Tätigkeit des Becherförderwerkes 72 und den mischenden Schneckenförderer 73 kontinuierlich in Bewegung gehalten.

j Es sind zahlreiche Modifikationen dieser Rückgewinnungseinrichtung für in einem Luftstrom befindlichen Toner möglich, beispielsweise kann die Filterkammer 34, die in dem dargestellten Ausführungsbexspiel Teil des Entwicklergehäuses 21 ist, separat

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angeordnet und aufgebaut sein. In vorteilhafter Weise wird mit '

der erfindungsgemäßen Einrichtung eine einfache und sichere Rück- j

gewinnung des Toner sowie eine Sauberhaltung der Umgebung der j

JEntwicklungsstation ermöglicht. j

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Claims (1)

1. - 10 PATENTANSPRÜCHE

   1,) Rückgewinnungseinrichtung von Tonerteilchen aus einem Luftstrom in einem elektrophotographischen Gerät, welches in einem Gehäuse eine Entwicklervorrichtung enthält, in der sich ein aus relativ großen Trägerteilchen und relativ kleinen Tonerteilchen gebildetes Entwicklergemisch für die Entwicklung eines sichtbaren Tonerbildes auf einem Photoleiter befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (21, 70) der Entwicklerstation (20) ein unteratmosphärischer Druck durch eine Unterdruckquelle (50) aufbaubar ist, daß die Saugleitung (52, 76) der Unterdruckquelle derart angebracht ist, daß der Toner enthaltende Luftstrom (58) durch einen Teil des Entwicklergemisches (22, 23, 34) hindurchgesaugt wird, wodurch die Tonerteilchen (54) des Luftstromes an die Trägerteilchen (23) des Entwicklergemischs (22) angelagert und so vom Luftstrom getrennt werden, und daß die Saugleitung (52, 76) durch poröse, für Tonerteilchen (24, 54) durchlässige Siebwände (31, 32; 74) gegen das Innere des Gehäuses (21, 70) und zum Zurückhalten der größeren Trägerteilchen (23) abgeschlossen sind.

   2, Tonerrückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Sumpfteils (25) im Entwicklergehäuse (21) eine mit Entwicklergemisch (22) gefüllte Filterkammer (34) angeordnet ist, die aus zwei etwa parallen, porösen Siebwänden (31, 32) gebildet ist und der über eine Leitung (36) ein Teil des nicht zur Bildentwicklung direkt benötigten Entwicklergemischs (22) von oben zugeführt wird und die am unteren Ende über eine weitere Leitung (38) mit dem Sumpfteil (25) des Gehäuses (21) in Verbindung steht, und daß die Siebwände (31, 32) im wesentlichen senkrecht vom Saugluftstrom (58) durchsetzt werden.

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   Tonerrückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Filterkammer (34) ein Portionierer (40, 42, 44) angeordnet ist, der die von der Filterkammer (34) dem Sumpfteil (25) wieder zugeführte Menge an Entwicklergemisch (22) und damit den Durchfluß durch die Filterkammer (34) reguliert.

   4. Tonerrückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Portionierer aus einer drehbaren Welle (40, 42) mit einer Ausnehmung (44) besteht.

   5. Tonerrückgewinnungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Potionierer (40, 42, 44) synchron mit der Arbeitsweise des elektrophotographischen Gerätes betätigbar ist, '

   6. Tonerrückgewinnungseinrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugleitung (76) der Unterdruckquelle (50) im Sumpfteil (71) des Entwicklergehäuses (70) unterhalb des Entwicklerniveaus angeschlossen, durch eine poröse Siebwand (74) gegen das Entwicklergemisch (22) abgeschlossen ist, wobei die Siebwand (74) derart schräg geneigt angeordnet ist, daß Trägerteilchen (23) des Entwicklergemisches (22) aufgrund der Schwerkraft nicht andauernd auf der Siebwand (74) aufliegen bleiben.

   7. Tonerruckgewinnuhgseinrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Tonerteilchen (54, 68) angereicherte Luft über eine Leitung (66) von der das Resttonerbild . (18) vom Photoleiter (12) entfernenden Reinigungsstation (60, 61, 62) des Gerätes (10) in das Entwicklergehäuse (21, 70) ansaugbar ist.

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   Leers eite