DE2506550A1 - Verfahren zur wiederholten reinigung einer wiederholt verwendbaren photoleiterschicht in der elektrophotographie und vorrichtung zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

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Verfahren zur wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht in der Elektrophotographie und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht in der Elektrophotographie und auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

In elektrophotographischen Verfahren werden wiederholt verwendbare Photoleiterschichten, beispielsweise anorganische Selenschichten für die Bilderzeugung benützt. Es besteht aber auch der Wunsch, anstelle von Selenschichten Photoleiterschichten aus organischen Materialien, beispielsweise

aus sensibilisiertem Polyvinylcarbazol, für den genannten Zweck zu verwenden, da solche organische photoleitende Schichten universeller,einfacher und billiger herzustellen sind. Es werden auch kombinierte Schichten verwendet, bei

welchen auf einer Selengrundlage eine Deckschicht aus

organischem ladungstransportierendem Material, wie beispielsweise Polyvinylcarbazol, aufgebracht ist.

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Bei den genannten elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren mit wiederholt verwendbarer Photoleiterschicht wird diese Photoleiterschicht im Verlaufe eines Bilderzeugungszyklus, beispielsweise im xerographischen Verfahren , zunächst im Dunkeln mit möglichst gleichmässig verteilter Ladung auf ein bestimmtes Potential, beispielsweise - 600 V, aufgeladen. Anschliessend wird die aufgeladene Photoleiterschicht bildabhängig belichtet, so dass sich zufolge der an den belichteten Stellen abfliessenden Ladung ein latentes Ladungsbild auf der Photoleiterschicht bildet. Dieses latente Ladungsbild wird nun in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Bestreifen der Photoleiterschicht mittels einer sogenannten magnetischen Bürste, entwickelt, wodurch in bekannter Weise ein sogenanntes Tonerbild auf der photoleitenden Schicht entsteht. In einem anschiiessenden,an sich bekannten Tonertransferverfahren

wird nun ein möglichst grosser Teil des das Tonerbild bildenden Tonermaterials auf einen definitiven Bildträger übertragen. Eine bestimmte Tonerrestmenge, beispielsweise etwa 30 %, bleibt jedoch zufolge des an sich nicht vollkommenen Tonertransferverfahrens auf der photoleitenden

Schicht haften.

Bevor nun ein weiterer Bilderzeugungszyklus mittels der genannten Photoleiterschicht ablaufen kann, ist es notwendig,

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die auf ihr noch haftenden Tonerreste zu entfernen, das heisst die Photoleiterschicht muss nach jedem Bilderzeugungszyklus gereinigt werden. Die Ansprüche an diesen Reinigungsvorgang sind nun ausserordentlich hoch:

Erstens muss eine möglichst vollständige Reinigung zwischen zwei Bilderzeugungszyklen erfolgen, da sonst bei den späteren Zyklen keine gute Bildqualität mehr möglich ist;

Zweitens muss die hohe Reinigungsquälitat konstant gewährleistet sein, das heisst über eine sehr grosse Zahl, beispielsweise über mehrere zehntausend Bilderzeugungszyklen;

Drittens muss die genannte Reinigung auf wirtschaftliche Weise erfolgen, das heisst unter anderem derart, dass einerseits ein geringer Abrieb, bezieheungsweise Verschleiss, sowie eine geringe Alterung der Photoleiterschicht auftritt und dass anderseits ein geringer Aufwand für die Durchführung der Reinigung erforderlich ist. Zu diesem Aufwand sind beispielsweise zu zählen: der Verbrauch an Photoleiterschicht

zufolge Abrieb oder Beschädigung der Schicht bei der Reinigung, sodann der Verbrauch an Reinigungsmaterialien ,aber

auch der Aufwand an Reinigungsorganen sowie der beim Bau der Vorrichtung entstehende Aufwand infolge des Platzbedarfs für die Reini gun gs einrichtungen, denn es ist allgemein

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erwünscht, die betreffenden Biiderzeugungsgeräte (elektrostatische Kopiergeräte) so klein wie möglich zu gestalten.

Es erweist sich nun als sehr schwierig, die genannnten Forderungen in ausreichendem Masse zu erfüllen, und zwar insbesondere bei Benutzung der an und für sich erwünschten organischen Photoleiterschichten, wobei darunter verstanden

werden soll: elektrophotographische Schichten, die organi-. sches Material mindestens an ihrer Oberfläche enthalten, also beispielsweise auch Pigment-Bindemittelschichten.

Solche organische Photoleiterschichten sind nämlich mechanisch viel empfindlicher als anorganische (beispielsweise ;Selen) Photoleiterschichten oder als die an sich bekannten PIP-

Photoleiterschichten mit einer Deckschicht aus resistentem , nicht ladungstransportierendem Isoliermaterial,wie beispielsweise das. unter dem Handelsnamen MYLAR (Du Pont) bekannte Material. Da aber organische Schichten viel· bil-liger herzustellen sind-, - besteht das Bedürfnis, auch bei solchen organischen

Schichten das Reinigungsproblern wirtschaftlich und zuverlässig zu lösen.

Organische Photoleiterschichten erfordern wegen ihrer mechanischen Empfindlichkeit eine sanfte Reinigung, welche aber trotzdem sehr gut sein muss. Eine besondere Schwierigkeit entsteht noch durch die Neigung des ebenfalls organi-

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sehen Toners, sich auf der organischen Photoleiterschicht "einzuschmieren". Darunter wird verstanden, dass sich der Toner ausserordentlich fest haftend mit der Oberfläche der Photölexterschicht verbindet. Dieser Effekt wird in Fachkreisen auch als "Tonerfi1ming" bezeichnet. Durch dieses "Tonerfilming" wird die Gebrauchs dauer, bezie h-ungsweise die erreichbare Bilderzeugungszykluszahl einer organischen Photoleiterschicht ausserordentlich stark eingeschränkt .

Nach dem Stande der Technik sind bereits viele Einrichtungen für die Durchführung der genannten Reinigung wiederholt verwendbarer Photoleiterschicht bekannt. Es werden beispielsweise Bürsten, Gewebe und Abstreifer für die Reinigung vorgesehen. Bei den organischen Photoleiterschichten werden

heute praktisch nur Bürsten verwendet.

Bei der Reinigung mittels einer Bürste erweist es sich als notwendig, auch eine Absaugevorrichtung mit einem Filtersack vorzusehen. Dies ergibt ein sehr grosses Bauvolumen, was im Hinblick auf die angestrebte Kleinheit der Photokopiergeräte unerwünscht ist. Sodann ist es bei der Anwendung einer Bürste recht schwierig, eine ausreichende Abdichtung

der Reinigungszone gegenüber den übrigen Geräteteilen zu erreichen, was jedoch zur Vermeidung der inneren Geräte-

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verschmutzung unbedingt erforderlich ist. Auch ist bei der Anwendung einer Bürste zur Erzielung der gewünschten Reinigung das Problem des genannten . ".Tonerfilming" nicht gelöst, und zwar insbesondere bei organischen.Photoleiterschichten und bei hohen relativen Luftfeuchtigkeitsgraden.

Die Anwendung eines Gewebebandes zur Reinigung der Photoleiterschicht kann nach bisheriger Erfahrung als einzige Reinigungsmethode das "Tonerfilming" vermeiden. Die Anwendung eines Gewebebandes zur Reinigung weist jedoch den praktischen Nachteil auf, einen ausserordentlich hohen Verbrauch sowohl an Reinigungsmaterial (Gewebeband) als auch an Toner

zu ergeben. Ausserdem kann in der Praxis mit der bekannten Reinigungseinrichtung mit einem Gewebeband die Photoleiterschicht dann nicht ausreichend gereinigt werden, wenn es sich um eine sogenannte "Schwarzkopie" handelt, das heisst

ein Tonerbild, welches einen sehr hohen Prozentsatz an betonerter Fläche aufweist. Eine solche Schwarzkopie kann entstehen, wenn die aufgeladene Photoleiterschicht unbelichtet der Entwicklungsstation des Kopiergerätes zugeführt wird. Aber auch bei Kopien, bei welchen breitere schwarze Längsstreifen im Bild auftreten, erweist sich die Reinigung mittels eines Gewebebandes als ungenügend. Wohl könnte eine Steuerung des Gewebebandvorschubes in Abhängigkeit vom Bildinhalt

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eine gewisse Verbesserung bringen, doch würde dies einen wirtschaftlich nicht tragbaren Mehraufwand erfordern.

Die Anwendung eines Abstreifers stellt zwar theoretisch die einfachste Lösung für das Reinigungsproblem dar, sie erweist sich praktisch jedoch als unzureichend, weil erstens nur eine unzuverlässige Wirkung erzielt wird und zweitens die Wirkung schon nach wenigen Zyklen erheblich nachlassen kann. Es sind bereits verschiedene Ausführungen von Abstreifern und Mehrfach-Abstreifern bekannt geworden, z.B.

auch poröse Abstreifer mit angelegtem elektrischen Feld und insbesondere Abstreifer mit Zugabe von festem Schmierpulver (US 3 552 85O) sowie gegen die Schicht stossende Abstreifer (US 3 660 863).

Alle bisher bekannt gewordenen Lösungen für Abstreifer sind

jedoch nur für die Reinigung von extrem glatten und an sich mechanisch resistenten Photoleiterschichten wie beispielsweise solchen aus Selen vorgeschlagen wurden. Trotz hohen

Konstruktions- und Einstellaufwandes und infolge hoher Beanspruchung der Photoleiterschicht wird bei ihnen jedoch auf die Dauer keine zuverlässige und ausreichende Reinigungswirkung erzielt. Insbesondere kann ein Abstreifer bei Oberflä-

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cheninhojnogenitäten, wie sie besonders bei organischen Photoleiter schicht en zufolge ihrer Herstellungsweise (sie werdenmedst aus Lösung beschichtet) auftreten, keine befriedigende Reinigungswirkung erzielen, weshalb es sich bis heute als praktisch unmöglich erwiesen hat, Abstreifer auch bei
organischen Photoleiterschichten anzuwenden.

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Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich nun die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, welche darin besteht, einerseits die Nachteile bisheriger Reinigungsverfahren für wiederholt verwendbare Photoleiterschichten zu vermeiden und insbesondere ein sanftes, das heisst die Photoleiterschicht schonendes, ein zuverlässiges, das heisst eine vollständige und zudem über eine grosse Zykluszahl gleichbleibende Reinigungswirkung aufweisendes Reinigungsverfahren zu schaffen, welches Tonerfilming vermeidet

und ausserdem eine grosse Wirtschaftlichkeit aufweist, also nur kleinen Aufwand an Reinigungsmaterial erfordert und kleinen Platzbedarf im Gerät erheischt und das sich anderseits insbesondere auch für organische Photoleiterschichten gut eignet.

Der vorliegenden Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens zu schaffen, welche einerseits einen möglichst geringen Aufwand für den Service und an Bauteilen für die Reinigungsaufgabe erfordert und sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht in der Elektrophotographie, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Reinigungsprozess in zwei voneinander unterschiedlichen Reinigungsschritten ausgeführt wird, wobei im ersten Reinigungsschritt durch einen sanften Abstreifvorgang nur eine unvollständige Tonerabstreifung als Vorreinigung vorgenommen wird und im zweiten Reinigungsschritt durch einen feuchten Abwischvorgang einerseits die restliche Tonermenge von der Photoleiterschicht als Nachreinigung entfernt wird, und anderseits die Photoleiterschicht

mit einem flüssigen Schmierfilm versehen wird, welcher ständig erneuert wird, wobei zufolge der Wechselwirkung beider Reinigungsschritte sowohl die Vorreinigung als auch die Nachreinigung verbessert wird.

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Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der zu reinigenden Photoleiterschicht eine Vorreinigungsstation und eine Nachreinigungsstation zugeordnet sind, wobei die Vorreinigungsstation einen sanften, gezogenen Abstreifer aufweist, welcher unter einem Kontaktwinkel s^· von weniger als 90 gegen die Photoleiterschicht angeordnet ist, zur teilweisen Abstreifung des auf der Photoleiterschicht haftenden Toners, und wobei die Nachreinigungsstation Führungsmittel aufweist, um ein weiches, poröses Reinigungsband unter geringem Anpressdruck relativ zur Photoleiterschicht über diese entgegengesetzt

zur Bewegungsrichtung der Photoleiterschicht hinwegzuführen,

wobei ausserdem das Reinigungsband mit einer Flüssigkeit getränkt ist, um auf der der Nachreinigungsstation zugewandten Seite der diese Nachreinigungsstation verlassenden photoleitenden Schicht einen Schmierfilm aus der genannten Flüssigkeit zu hinterlassen.

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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beispielsweise erläutert. Dabei zeigt

Fig.l eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur

wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht und insbesondere die Anordnung einer Vorreinigungsstation und einer Nachreinigungsstation relativ zu einer Photoieiterschicht;

Fig.2 ein Beispiel eines Abstreifers einer Vorreinigungsstation;

Fig.3 eine schematische Darstellung' eines elektrostatischen Kopiergerätes, welches gemäss vorliegender"

Erfindung mit einer Vorreinigungs- und-Nachreinigungsstation ausgerüstet ist. · -

Die Figuren sind nich massstäblich gezeichnet. In allen Figuren sind für sich entsprechende Teile die gleichen Bezeichnungen verwendet worden.

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Die Fig. l zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht und insbesondere die Anordnung einer Vorreinigungsstation und einer Nachreinigungsstation

relativ zu einer Photoleiterschicht.

Die Vorrichtung als Ganzes ist mit 1 bezeichnet. Eine Photoleiterschicht 2 wird durch nicht gezeichnete Führungsmittel in Richtung des Pfeiles 3 von links nach rechts bewegt. Dabei

ist angenommen, dass die Photoleiterschicht links von der Vorrichtung 1 eine in Fig. 1 nicht gezeichnete Tonertransferstation durchlaufen hat, so dass auf ihrer der Vorrichtung

zugewandten Oberfläche 2¹ noch restlicher Toner 4 haftet. In der Vorrichtung Γ ist nun am Einlauf der photoleitenden

Schicht 2 in die Vorrichtung 1 eine Vorreinigungsstation 5 angeordnet, welche einen sanften, gezogenen Abstreifer 6 aufweist. Ein Ausführungsbeispiel für einen Abstreifer 6 wird später anhand der Fig. 2 erläutert. Vorerst sei lediglich

erwähnt, dass der Abstreifer 6 an der Stelle 7 mit nur relativ geringem Anpressdruck auf der der Vorrichtung 1 zugewandten Oberfläche 2¹ der photoleitenden Schicht 2 aufliegt.

Zufolge der relativen Bewegung" zwischen phqtolextender .

Schicht 2 und Abstreifer 6 wird der_grosste Teil,,beispielsweise" 96" %_t des noch auf"der photö-

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leitenden Schicht haftenden Toners 4, aber nicht aller Toner, von der photoleitenden Schicht 2 abgestreift. Nach Verlassen der Vorreinigungsstation 5 haften daher auf der Oberfläche 2^f nur noch kleine Restmengen 8 auf der photoleitenden Schicht 2.

Folgend auf die Vorreinigungsstation 5 ist beim Auslauf der photoleitenden Schicht 2 aus der Vorrichtung 1 eine Nachreinigungsstation 9 angeordnet. Auf einer Achse 10 befindet sich eine Rolle 11 aus weichem Material, beispielsweise aus Polyurethanschaumstoff. Durch einen in Fig. 1 nicht gezeichneten Motor wird die Rolle 11 in Richtung des Pfeiles 12 in langsame Rotation versetzt. Die Achse 10 der Rolle 11 ist dabei in einem Abstand a von der Oberfläche eines Reinigungsbandes 13 auf der photoleitenden Schicht 2 angeordnet, welcher kleiner ist als der Radius r der Rolle 11, so dass

das um die Rolle 11 geführte poröse Reinigungsband 13 über einen Bereich A von der dort etwas zusammengedrückten Rolle ¹¹ gegen die Oberfläche 2' der photoleitenden Schicht 2 gedrückt wird. Das poröse Reinigungsband 13 kommt von einer in Fig. 1 nicht gezeichneten Vorratsrolle und läuft zufolge seiner Adhäsion an der Rolle 11 an.der Stelle 14 in den Bereich A ein und verlässt diesen an der Stelle 16. Das Reinigungsband bewegt sich in der Richtung des Pfeiles 15 in

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Gegenrichtung zur Photoleiterschicht 2 und wird schliesslich in Richtung 17 zu einer in Fig. l nicht gezeichneten Aufnahmerolle geführt.

Von der Stelle 16 an wischt das Reinigungsband 13 die mit der photoleitenden Schicht 2 noch in den Bereich A einlaufende relativ kleine Tonerrestmenge 8 von der photoleitenden Schicht 2 ab. Zufolge der nach dem Gegenstromprinzip gewählten Bewegungsrichtung der photoleitenden Schicht und des Reinigungsbandes wird eine praktisch vollkommene Reinigung in einem Bereich B erhielt, da die möglicherweise gegen Ende des Bereichs B noch vorhandenen allerletzten sehr geringen Tonerreste von dem dort noch sauberen Reinigungsband übernommen werden. Der Bereich A wird damit unterteilt in den Bereich B und einen Bereich A-B, in dem kein Toner mehr vorhanden ist.

Das poröse Reinigungsband 13 ist ausserdem mit einer Flüssigkeit 18 getränkt. Durch die leichte Quetschung des getränkten Reinigungsbandes 13 wird im Bereich A-B bis zur Einlaufstelle 14 des Reinigungsbandes ein Teil der Flüssigkeit

18 vom Reinigungsband an die Photoleiterschicht 2 abgegeben, derart, dass sich auf derselben ein Schmierfilm 19 bildet. Dabei wird dieser Schmierfilm 19 ständig erneuert und infolge

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der gleichmässigen Tränkung des Reinigungsbandes auch innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches für die Filmdicke konstant gehalten. Als Flüssigkeit 18 ist selbstverständlich ein Stoff verwendet, welcher den elektrophotographischen

Bilderzeugungsprozess nicht nachteilig beeinflusst, beispielsweise ein Schmier- und Schutzmittel mit niedriger Adhäsion. Besonders geeignet sind Silikonöle, Polysiloxane, Methylpolysiloxane mit einer Viskosität von etwa 10 bis 10

2 4 Centistokes, vorzugsweise 10 - 10 Centistokes. Es ist nun wichtig, darauf hinzuweisen, dass durch vorstehend beschriebene Verfahren, beziehungsweise durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung, nicht bloss die Summenwirkung der Vorreinigungsstation 5 und der Nachreinigungsstation 9 erzielt wird, sondern dass durch die spezielle Ausführung der genannten Vorreinigungs- und Nachreinigungsstation sowie durch die Anwendung eines flüssigkeitsgetränkten Reinigungsbandes eine hoch synergistische Wirkung erzielt wird, inde m

die Wirkung der Kombination weit über der summierten Wirkung der beiden Teile liegt. Dazu ist besonders zu vermerken, dass, wie aus früher Gesagtem bekannt ist, bei einer

Schicht aus organischem Material, beispielsweise Polyvinyl-

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carbazol/YeTn sanfter Abstreifer 6 mit relativ geringem An-

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pressdruck verwendet werden darf, da sonst diese Schicht sehr rasch durch Abrieb und Kratzer beschädigt wird, Toner-

filming aufweisen und daher unbrauchbar würde. Photoleitende Schichten, insbesondere organischer Art, weisen auch zufolge ihres Herstellungsprozesses immer Inhomogenitäten auf, an welchen Tonerreste haften bleiben, welche durch einen Abstreifer, wie immer er auch ausgeführt sein mag und mit welchem Anpressdruck er verwendet wird, nicht entfernt verden können. Uebrigens besteht bei hohem Anpressdruck auch die Gefahr der Bildung von Inhomogenitäten am Abstreifer selbst, so dass er dann nicht mehr in der Lage ist, eine gleichmässige Reinigung zu gewährleisten.

Nach der vorliegenden Erfindung wird nun der Anpressdruck des Abstreifers (beziehungsweise die mechanische Beanspruchung der Photoleiterschicht) bewusst sehr klein gehalten,

auf alle Fälle kleiner als bei den bisher benützten stossenden Abstreifern, vor allem durch die Ausführung als gezogener Abstreifer,und es wird bewusst in Kauf genommen, dass beispielsweise noch 2 % der. Tonerreste 4 als Tonerrestmenge 8 nach dem Durchlaufen der Vorreinigungsstation 5 auf der photoleitenden Schicht haften bleiben.

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Die Vorreinigungsstation 5, beziehungsweise der Abstreifer 6, führt daher im Rahmen des eine vollständige Reinigung anstrebenden Reinigungsprozesses bewusst nur eine Hilfsfunktion

aus. Ebenso führt die Nachreinigungsstation 9 nur eine Hilfsfunktion aus, denn auch sie wäre für sich allein nicht in der Lage, die ganzen der Vorrichtung 1 zugeführten Tonerreste von der Photoleiterschicht 2 zu entfernen. Nur dank der genannten Vorreinigung ist also die Nachreinigungsstation in der Lage, dem Reinigungsprozess der Vorrichtung 1 eine hundertprozentige Wirkung zu verleihen. Jedenfalls könnte diese gute Wirkung nur mit der Nachreinigungsstation allein

nicht mit wirtschaftlich tragbarem Aufwand erzielt werden. Wären nämlich die Tonerreste, welche der Nachreinigungsstation 9 zugeführt werden, nicht durch den Abstreifer schon drastisch reduziert worden, vorzugsweise um mindestens 95 %, so müsste mit einem praktisch untragbar grossen Verbrauch

an Reinigungsband gerechnet werden, wobei die grosse Menge an Reinigungsband kaum im Kopiergerät untergebracht werden könnte. Es müsste nämlich wegen der ganz starken Verschmutzung des Reinigungsbandes ein sehr grosser Vorrat an Reinigungsband vorgesehen werden, wenn eine hohe Zykluszahl von einigen zehntausend bewältigt werden sollte.

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Es ist nun weiter zu beachten, dass sich durch die gewählte Anordnung und die Verwendung einer Flüssigkeit 18 zur Tränkung des Reinigungsbandes 13 nicht nur eine verbesserte Abwischung der Tonerrestmenge 8 im Bereich B ergibt, sondern dass durch die Bildung des Schmierfilmes 19 die Wirkung des sanften, gezogenen Abstreifers 6 ganz erheblich gesteigert wird, da die Tonerreste dank dem Schmierfilm nicht mehr so stark haften und insbesondere auch Inhomogenitäten der Photoleiterschicht viel weniger stören.

Zufolge der geringeren Anforderungen, welche sowohl an die Vorreinigungsstation als auch an die Nachreinigungsstation zufolge der kombinierten Verwendung beider Stationen gestellt werden müssen, wird die praktische Realisierung derselben wesentlich erleichtert, und es wird ein ganz beträchtlich geringerer Aufwand erforderlich. Mit nur einer Reinigungsstation, gleichgültig ob Abstreifer oder Reinigungsband, wären diese guten Resultate nicht erreichbar. Durch die Aufteilung des Reinigungsprozesses in eine Vorreinigung und eine Nachreinigung wird es auch möglich, das Reinigungsband 13 mit wesentlich geringerer Vorschubge— schwindigkeit durchlaufen zu lassen; was nicht nur einen um mehr als eine Grössenordnung geringeren Reinigungsband-

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verbrauch ergibt, sondern auch die Antriebs- und Banflführungsproblerne erheblich vereinfacht. Im Prinzip bedeutet dies, dass der Reinigungsschritt in zwei Hilfsfunktionen aufgespalten wurde, die mit einem geringen Aufwand von beispielsweise nur je 5 % dank synergistischer Kombination zusammen dennoch 100 % Wirkung ergeben. Dies wurde möglich, indem jede Hilfsfunktion diejenigen Teilaufgaben erfüllt,

die sie leicht bewältigen kann, während die schwierigen

Teilaufgaben wechselseitig der anderen Hilfsfunktion überlassen werden.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen sanften, gezogenen Abstreifer 6 der Vorreinigungsstation 5. Der Abstreifer 6 ist um eine Achse 20 schwenkbar gelagert. Der Abstreifer 6 weist einen Halter 21 auf, mit einer schii.tzförmigen Oeffnung 22, in welcher schlitzförmigen Oeffnung 22 ein

Streifen 23 eines weichen Materials, beispielsweise Polyurethan mit etwa 60 Shore Härte (vorzugsweise 40 - 80 Shore) eingelegt ist. Der Streifen hat beispielsweise eine Dicke d

von etwa 1 bis 2 mm, und er steht mit einer Länge L von etwa 3 bis 10 mm über die schlitzförmige Oeffnung 22 hinaus vor. Vorzugsweise ist ein zweiter Streifen 24 aus gleichem Material, jedoch vorzugsweise etwas höherer Härte, beispielsweise etwa 90 Shore, ebenfalls in die schlitzförmige Oeff-

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nung 22 eingelegt, wobei er jedoch nur etwa halb so weit wie der Streifen 23 aus der Oeffnung 22 heraus vorsteht.

Mittels einer Zugfeder 25, welche den Abstreifer 6 in Richtung 26 zieht, wird der Abstreifer sanft gegen die Oberfläche

2* der Photoleiterschicht 2 gedrückt, derart, dass die abstreifende Seite mit der photoleitenden Schicht einen spitzen Kontaktwinkel oC , kleiner als 90 , vorzugsweise 40-80 , einschliesst.

Ein grosses Problem besteht oft darin, eine in langer Bahn einfach hergestellte Photoleiterschicht in eine im Kopierprozess benötigte endlose Form zu bringen. Am einfachsten ist es natürlich, die Photoleiterschicht einfach zusammenzukleben, wie dies durch die Verbindungsstelle 43 dargestellt ist. Dadurch entsteht jedoch eine Verdickung, und ein bisher üblicher stossender Abstreifer würde an der Stelle 44 unweigerlich anstossen und umklappen oder hängenbleiben.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrophotographischen Kopiergerätes, welches mit der vorstehend

beschriebenen Vorrichtung zur Reinigung der photoleitenden Schicht ausgerüstet ist.

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Auf einer um eine Achse 27 drehbar angeordneten Trommel 28 ist die elektrophotographische Schicht 2 angebracht. Bei

Rotation der Trommel 28 in Richtung des Pfeiles 29 bewegt

sich die p"hotoleitende Schicht an einer Koronaauf ladeeinrichtung 30 vorbei, welche bekannterweise eine gleichmässige elektrische Aufladung der photoleitenden Schicht 2 ermöglicht.In Richtung des Pfeiles 29 weiterschreitend sind optische Abbildungsmittel 31 angeordnet zur bildmässigen Belichtung der durch die Aufladeeinrichtung 30 zuvor aufgeladenen Photoleiterschicht 2. Das hierbei auf der photoleitenden Schicht entstehende latente Ladungsbild wird sodann einer Entwicklungsstation 32, beispielsweise einer an sich bekannten magnetischen Bürste zugeführt, um das latente Ladungsbild zu einem Tonerbild auf der photoleitenden Schicht 2 zu entwickeln. In einer benachbarten Tonertransferstation 33 bekannter Art wird sodann ein grosser Teil des

Tonerbildes auf einen definitiven Bildträger übertragen. Die photoleitende Schicht, welche nun aber noch immer Tonerreste mit sich führt, läuft anschliessend an einer Entladungslampe 34 vorbei, um allfällige elektrische Ladung abzuleiten. Durch die Vorrichtung 1 wird nun die elektrophotographische Schicht 2 gereinigt, ehe sie für einen

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nächsten Bilderzeugungszyklus wieder zur Verfugung steht.

Vorzugsweise wird unterhalb des Abstreifers 6 der Vorrichtung 1 ein Auffangsgefäss 35 angeordnet, um abgestreiften Toner 36 aufzufangen, welcher zur Wiederverwendung zur Verfugung steht.Es kann hier jedoch auch ein Transportsystem, beispielsweise ein Förderband, vorgesehen werden, welches den abgestreiften Toner 36 wieder in die Entwicklungsstation 32 zurückführt. In der Vorrichtung 1 sind die einzelnen Teile

gleich bezeichnet wie in Fig. 1, wobei die früher erwähnte Vorratsrolle mit 37 bezeichnet ist. Durch ein Bremsband 38, welches mittels einer Zugfeder 39 unter Spannung steht, und welches Bremsband über eine Nabe 40 der Vorratsrolle 37 geführt ist, wird das ablaufende Reinigungsband 13 gebremst, das heisst unter Spannung gehalten.

Nach Durchlaufen des Bereiches A verlässt das Reinigungsband 13 die photoleitende Schicht an der Stelle 16 und läuft auf die bereits erwähnte Aufwickelrolle, welche mit 41 bezeichnet ist. Die Aufwickelrolle 41 wird durch einen in Fig. 3 nicht gezeichneten Antrieb in Richtung des Pfeiles 42 in Rotation gehalten, derart,dass das aus dem Bereich A auslaufende, verschmutzte Reinigungsband auf ihr aufgewickelt

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Als weiches, poröses Reinigungsband kann vorzugsweise ZeIlstoffwatte-Papier von 15 -25 g/m Gewicht oder von etwa 50 ρ Dicke verwendet werden. Geeignetes Band ist unter der Handelsbezeichnung Kleenex und Linsoft bekannt. Dank dem äusserst geringen Verbrauch an Reinigungsband können aber

auch noch weichere und damit auch teurere Materialien verwendet werden; so kann das Reinigungsband auch Teflonwatte

enthalten, wodurch etwa der Anpressdruck auf das Band sogar

über 30 pond/cm erhöht werden könnte, ohne unzulässigen Abrieb der Photoleiterschicht zu verursachen.

Als Flüssigkeit für die Tränkung des Reinigungsbandes eignen

sich Schmier- und Schutzmittel niedriger Adhäsion, wie Silikonöle, Polysiloxane und speziell Dimethylpolysiloxane.

Folgende Resultate wurden erzielt mit sensibilisierten PoIyvinylcarbazol-Schichten als organischer Photoleiterschicht:

A. Mit einer Reinigungseinrichtung bekannter Art nach dem Stand der Technik, wobei lediglich eine Reinigung mit oel— getränktem Reinigungsband vorgenommen wurde: 10·000 Kopien, bei 10 mm Reinigungsbandvorschub pro Bilderzeugungszyklus und 40-prozentiger 0elkonζentration, das heisst Tränkung des Reinigungsbandes. Dabei wurde allerdings die photoleitende Schicht 2 nach einer sogenannten Schwarz-

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kopie nicht gereinigt. Ausserdem ging die beträchtliche Menge des auf der photoleitenden Schicht nach dem Transferverfahren noch haftenden Toners verloren.

B. Mit einer Reinigungseinrichtung gemäss vorliegender Erfindung wurden 5O¹OOO Kopien erreicht und dies bei nur Oj4 ram Vorschub des Reinigungsbandes pro Bilderzeugungszyklus und bei nur 20-prozentiger Oelkonzentration, das heisst Tränkung des Reinigungsbandes. Ausserdem wurde nach

dem erf in dungs gemäss en Verfahren auch bei wiederholtem Auftreten von Schwarzkopien die elektrophotographische Schicht einwandfrei gereinigt. Durch das Auffangen des vom Abstreifer abgestreiften Toners konnte auch der grösste Teil des nach dem Transferschritt übrig gebliebenen Toners aufgefangen und der Wiederverwendung zugeführt werden.

In der Praxis konnten bisher nur für sehr glatte,mechanisch resistente Photoleiterschichten Abstreifer verwendet werden, wobei dem Toner ein festes Schmiermittel zugegeben werden muss, und wo der Abstreifer stossend gegen die Bewegungsrichtung der Schicht zeigt, d.h. einen Kontaktwinkel <yL von mehr als 90 ° aufweist. Nur mit solchen geschmierten stossenden

Abstreifern und bei glatten Schichten konnte bisher eine vollständige Reinigung erreicht werden, und zwar nur dann, wenn

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bestimmte Bedingungen sehr genau eingestellt und konstant gehalten werden. Der Kontaktwinkel cL , der Anspressdruck und die Elastizitätskonstante des Abstreifers, sowie die Parallelstellung der Abstreiferkante zur Photoleiterschicht müssen in sehr engen Grenzen, aufeinander und auf den ganzen Kopierprozess abgestimmt, konstant gehalten werden. Materialermüdung, Temperatur und Feuchtigkeitsschwankungen können aber sehr leicht zur Ueberschreitung der Toleranzen führen. Die auftretenden Folgen sind beispielsweise Zittern oder Vibrieren des Abstreifers mit entsprechend unvollständiger Reinigung, Tonerfilming und Umklappen des Abstreifers in die Bewegungsrichtung der Photoleiterschicht mit vollständigem Zusammenbruch der Kopierfähigkeit. Damit erfordern diese bisherigen Abstreifer einen hohen Serviceaufwand in Form von heikler Einsteilarbeit und Behebung von Fehlfunktionieren. Inhomogenitäten oder Verbindungsstellen aufweisende und empfindliche Schichten können mit Abstreifern allein gar nicht wiederholt gereinigt werden.

Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn wie bisher ein festes

Schmiermittel verwendet wird, das dem Toner beigemischt ist. Damit der Schmierfilm seine Aufgaben richtig erfüllt, muss nämlich seine Dicke innerhalb eines vom Kopierprozess abhän-

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gigen Toleranzbereiches liegen: Einerseits muss die Dicke über einem bestimmten Minimalwert liegen, damit die Schmierwirkung und somit die Reinigungswirkung genügend gut beziehungsweise vollständig ist. Anderseits darf ein bestimmter Maximalwert nicht überschritten werden, über dem die Kopiequalität nachlässt. Vorzugsweise liegt der Maximalwert dabei nicht über dem Dreifachen des Minimalwertes. Der Minimalwert der Filmdicke ist im wesentlichen dadurch bestimmt, dass vorzugsweise ein kompakter, die Photoleiterschicht vollständig bedeckender Schmierfilm, d.h. ein mindestens monomolekularer Film, angestrebt wird. Dies wird vorzugsweise mit Flüssigkeiten niedriger Viskosität, beispielsweise 10 bis 100 Centistokes erreicht. Anderseits soll der Schmierfilm eine möglichst glatte, nicht deformierbare Oberfläche aufweisen. Dies wird erreicht durch die geringe Stärke des Schmierfilms, wo die Oberflächenspannung verhindert, dass ausgeprägte Deformationen auftreten. Der extrem dünne Schmierfilm verhält sich dann mechanisch ähnlich einem festen

Körper, vor allem natürlich bei Flüssigkeiten hoher Viskosi-

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tat, beispielsweise 10 bis 10 Centistokes. Der Toleranzbereich, beziehungsweise Maximalwert und Minimalwert der Schmierfilmdicke hängen vom Filmmaterial wie auch vom Kopierprozess , insbesondere you ct«_T E-»Wicklung und den Reinigungs-

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Parametern ab. So konnte beispielsweise bei einer Art Magnetbürstenentwicklung noch mit 60-prozentigem Oelpapier eine gute Kopiequalität erzielt werden, während bei einer andern Art Magnetbürstenentwicklung schon mit 30-prozentigem Oelpapier als Reinigungsband eine reduzierte Kopiequalität auftrat. Damit liegt ein weiterer entscheidener Vorteil der vorliegenden synergistisch kombinierten Reinigungsmethode gegenüber der reinen Bandreinigung darin, dass die erstere die Verwendung wesentlich geringerer Oelkonzentrationen im Reinigungsband erlaubt, was gleichbedeutend ist mit geringerer Schmierfilmdicke und damit potentiell besserer Kopiequalität. Die Dicke des Schmierfilms liegt vorzugsweise zwischen 5 und 100 Ä* beziehungsweise ist 1 bis 10 Monomolekular schicht en stark. Mit einem Reinigungsband aus Zellstoffwatte-Papier von 18 g/m wird er vorzugsweise erzeugt durch eine Flüssigkeitszugabe von 3 bis 30 Gewichtsprozenten bezogen auf Papier, beispielsweise 10 % Silikonöl AK 1000 von Wacker Chemie, GmbH, München.

Wird wie bisher ein Schmierfilm durch festes Schmiermittel gebildet, insbesondere wenn es dem Toner beigemischt wird, so entstehen folgende Probleme: Die resultierende Filmdicke hängt ab von der Anzahl und Art (Vorlage) der gemachten Ko-

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pien,insbesondere neigt der Schmierfilm dazu, sich stetig aufzubauen und damit über den Toleranzbereich hinauszugeraten. Die Filmbildung hängt dann weiter ab vom Zustand und Mischungsverhältnis des Entwicklers. Normalerweise besteht ein Entwickler aus zwei Komponenten, dem Toner, der verbraucht werden soll, und einem Träger, beispielsweise Eisenpulver £_er magnetischen Bürste, der möglichst unverändert erhalten bleiben soll. Beigabe eines festen Schmiermittels bedeutet Bildung eines Dreikomponenten-Entwicklers, dessen Mischungsverhältnisse noch schwieriger konstant zu halten sind als bei Zweikomponenten-Entwicklern. Zudem können sich schädliche Wechselwirkungen der Komponenten ergeben.

Die vorliegende Erfindung behebt nun auch diese Probleme, indem der Entwickler selber nicht beeinflusst wird und er damit auch ohne Qualitätseinbusse der Wiederverwendung zugeführt werden kann, und vor allem, indem ein flüssiger Schmierfilm, der sich wie ein fester Schmierfilm verhält, gebidet werden kann, dessen Dicke innerhalb des Toleranzbereiches bleibt. Das getränkte Reinigungsband sorgt nämlich für eine Gleichgewichtsdicke, die im wesentlichen nur von der Konzentration der Flüssigkeit im Reinigungsband und (weniger) auch vom Anpressdruck, mit dem das Reinigungsband

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gegen die Photoleiterschicht gepresst wird, abhängt.

All diese Probleme entfallen beim vorliegenden sanften,gezogenen Abstreifer als Vorreinigungsstation; denn erstens sind dessen Einstelltoleranzen sehr weit und unkritisch, und zweitens muss er ja ausdrücklich nicht vollständig reinigen. Analoges gilt auch für die Nachreinigungsstation im Vergleich zur reinen Bandreinigung.

Die vorliegende Erfindung hat noch den weiteren Vorzug, dass mit der ständigen Erneuerung eines kompakten Schmierfilmes

gleichzeitig auch ein ständig ersetzter Schutzfilm geliefert werden kann, welcher die bei organischen Photoleiterschichten auftretende, bekannte starke Koronaalterung reduziert (US 3 815 295).

Neben der viel besseren Reinigungswirkung gegenüber bekannten Verfahren, beziehungsweise Vorrichtungen, wurde nicht nur der dafür erforderliche Aufwand drastisch reduziert, sondern zufolge der vielfach höheren möglichen Bilderzeugungszyklus zahl und erhöhter Zuverlässigkeit wurde auch der Serviceaufwand für das elektrophotographische Kopiergerät drastisch reduziert.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

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   Verfahren zur wiederholten Reinigung einer wiederholt verwendbaren Photoleiterschicht in der Eiektrophotographie, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinigungsprozess in zwei voneinander unterschiedlichen Reinigungsschritten ausgeführt wird, wobei im ersten Reinigungsschritt durch einen sanften Abstreifvorgang nur eine unvollständige Tonerabstreifung als Vorreinigung vorgenommen wird und im zweiten Reinigungsschritt durch einen feuchten Abwischvorgang einerseits die restliche Tonermenge von der Photoleiterschicht als Nachreinigung entfernt wird und anderseits die Photölexterschicht mit einem flüssigen Schmierfilm versehen wird, welcher ständig erneuert wird, wobei zufolge der Wechselwirkung beider Reinigungsschritte sowohl die Vorreinigung als auch die Nachreinigung verbessert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schmierfilms innerhalb eines bestimmten Toleranzbereichs konstant gehalten wird·

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Toleranzbereich gegeben ist durch eine maximale und eine minimale zulässige Schichtdicke, wobei der Maximalwert höchstens das

   , Dreifache des Minimalwertes beträgt.

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   ¹A-, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierfilm kompakt ist und die Photoleiterschicht vollständig bedeckt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierfilm 1 bis 1O Honomolekularschichten stark ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Schmierfilms zwischen 5 und 100 Ä liegt.

   7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierfilm Silikonöl enthält.

   0. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierfilm aus Dimethylpolysiloxanen besteht.

   9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl eine Viskosität von 100 bis 10*000 Gentistokes aufweist.

   10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Vorreinigungsschritt mehr als 95 % der Tonermenge abgestreift werden.

   11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoleiterschicht organisches Material enthält.

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   . Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zu reinigenden Photoleiterschicht (2) eine Vorreinigungsstation

   (5) und eine Nachreinigungsstation (9) zugeordnet sind, wobei die Vorreinigungsstation (5) einen sanften, gezogenen Abstreifer (6) aufweist, welcher unter einem Kontaktwinkel q/, von weniger als 90 ° gegen die Photoleiterschicht angeordnet ist zur teilweisen Abstreifung des auf der Photoleiterschicht haftenden Toners, und wobei die Nachreinigungsstation (9) Führungsmittel aufweist, um ein weiches, poröses Reinigungsband (13)

   unter geringem Anpressdruck relativ zur Photoleiterschicht über diese entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Photoleiterschicht hinwegzuführen, wobei ausserdem das Reinigungsband mit einer Flüssigkeit (18) getränkt ist, um auf der der Nachreinigungsstation (9) zugewandten Seite der diese Nachreinigungsstation verlassenden photoleitenden Schicht (2) einen Schmierfilm (19) aus der genannten Flüssigkeit (l8) zu hinterlassen.

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   13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Reinigungsband 3 bis 30 Gew.-# an Flüssigkeit zugegeben sind.

   14-. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsband die Photoleiterschicht über einem Bereich A von mindestens 2 cm berührt.

   15· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpressdruck, mit dem das Reinigungsband gegen die Photoleiterschicht gepreßt wird, weniger als 30 pond/cm" beträgt.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsband aus Zellstoffwatte-Papier von 15 bis 25 g/m² besteht.

   1?. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsband Teflonwatte enthält.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reinigungsband durch eine Schaumstoffwalze an die Photoleiterschicht gepreßt wird.

   · Vorrichtung nach Anspruch 12 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffwalze aus Polyurethan besteht.

   20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 12 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffwalze geschlossene Poren aufweist.

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   21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

   daß 'der Kontaktwinkel C* zwischen 40 und 80 liegt.

   22. Vorrichtungnach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Abstreifer aus Polyurethan besteht.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß 'der Abstreifer eine Weichheit von 40 bis SO Shore aufweist.

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