DE2727897B2

DE2727897B2 - Einrichtung zur Entfernung der restlichen Tonerteilchen von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elementes

Info

Publication number: DE2727897B2
Application number: DE2727897A
Authority: DE
Inventors: Minoru Tokio Suzuki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1976-06-24
Filing date: 1977-06-21
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE2727897C3; DE2727897A1; JPS53130A; GB1581156A; US4110034A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entfernung der restlichen Tonerteilchen von der Oberfläche eines beweglichen, photoleitfähigen Elementes der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einem mit Tonerpulver arbeitenden, elektrophotographischen Kopiergerät wird eine Trommel, deren Oberfläche aus einem photoleitfähigen Material besteht, elektrostatisch aufgeladen und bildmäßig belichtet, wodurch eine elektrostatische, latente Abbildung einer Vorlage auf der Oberfläche der Trommel entsteht. Ein ferromagnetische» Trägerteilchen und nicht-magnetische Tonerteilchen enthaltender Pulvertoner wird auf die Oberfläche der Trommel aufgebracht, wodurch die latente Abbildung zu einem Tonerbild entwickelt wird. Dieses Tonerbild wird anschließend auf ein Kopieblatt übertragen und auf das Kopieblatt fixiert, wodurch eine permanente Kopie der Vorlage entsteht. Anschließend wird die photoleitfähige Oberfläche der Trommel entladen und der zurückgebliebene, nicht vollständig übertragene Toner mechanisch entfernt.

Eine Einrichtung der angegebenen Gattung zur Entfernung der restlichen Tonerteilchen von der Oberfläche des beweglichen, photoleitfähigen Elementes ist aus der DE-OS 2453 643 bzw, der DE-OS s 20 03373 bekannt Dabei bilden die aufgrund der Wirkung der Magnete an dem Zylinder haftenden Tonerteilchen eine magnetische Bürste, die mit der Oberfläche des photoleitfähigen Elementes in Berührung kommt und dadurch den restlichen Toner entfernt Nachteilig ist bei der bekannten Einrichtung, daß sich bei längerer Benutzung das Verhältnis der Tonerteilchen zu den Trägerteilchen in der magnetischen Bürste ändert, da sich die Tonerteilchen an der magnetischen Bürste ansammeln. Um optimale Kopien zu erhalten,

'' müssen jedoch die Tonerteilchen immer in einem genau definierten Verhältnis zu den Trägerteilchen vorhanden sein, so daß diese Ansammlung der Tonerteilchen auf der magnetischen Bürste zu einer Veränderung dieses Verhältnisses und damit zu einer Verschlechterung der Qualität der hergestellten Kopien führt Auch die Reinigungswirkung der magnetischen Bürste wird dadurch ungünstig beeinflußt

Um diesen Effekt zu vermeiden, mußten bisher die Trägerteilchen in der Reinigungseinrichtung häufig ersetzt werden, so daß während dieser Wartungsarbeiten das Kopiergerät stillgesetzt werden mußte. Dadurch erhöhen sich einrr^l die Wartungskosten, und zum anderen werden die vorhandenen Trägerteilchen nicht optimal ausgenutzt

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung ssur Entfernung der restlichen Tonerteilchen der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der die Trägerteilchen getrennt von den Tonerteilchen von der Oberfläche des Zylinders entfernt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unteransprachen zusammengestellt

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen auf folgender Funktionsweise: Bei der Drehung der Magnetbürste durch den Behälter bzw. die in dem Behälter befindlichen Trägerteilchen ergibt sich eine ständige Bewegung der die Magnetbürste bildenden Teilchen, nämlich der Trägerteilchen und der Tonerteilchen, so daß sich schließlich die Trägerteilchen im radial äußeren Bereich und die Tonerteilchen im radial inneren Bereich der Magnetbürste auf dem Zylinder befinden. Dadurch streift de? in die Magnetbürste ragende, erste Abstreifer nur die radial äußeren Trägerteilchen aus der Magnetbürste ab, da seine Anpreßkraft so ausgelegt ist, daß sie nur zur Entfernung der Trägerteilchen ausreicht Hierzu trägt auch bei, daß sich in diesem Bereich der Magnetbürste keine Magnete befinden, also praktisch keine Kraft vorhanden ist, welche die Trägerteilchen auf dem Zylinder hält.

In Drehrichtung des Zylinders hinter diesem ersten Abstreifer befindet sich ein zweiter Abstreifer, der mit größerem Anpreßdruck an der Oberfläche des Zylin ders anliegt und damit die Tonerteilchen entfernt, die von dem ersten Abstreifer nicht erfaßt worden sind.

Dadurch läßt sich also auf konstruktiv einfache Weise die getrennte Abstreifung von Tonerteilchen bzw. Trägerteilchen durchführen, so daß in einem Behälter

^Μ praktisch nur reine Tonerteilchen und in dem anderen Behälter praktisch nur reine Trägerteilchen aufgefangen werden. Dies bedeutet also für die spätere Wiederverwendung dieser getrennten Teilchen, daß mit

sehr exakt vorgegebenen Mengen bzw. Konzentrationen gearbeitet werden kann, also auch nach längerem Gebrauch noch ein einwandfreies Ausgangsmaterial zur Verfügung steht. Dies bedeutet wiederum, daß sich auch nach längerem Gebrauch noch qualitativ einwandfreie Kopien ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfuhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines elektrophotographischen Kopiergerätes mit einer Reinigungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung, und

F i g. 2 im vergrößerten Maßstab eine Darstellung der Reinigungseinrichtung nach der Erfindung.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, weist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 versehenes, elektrostatisches Kopiergerät eine im Innern eines Gehäuses 11 gehalterte, photoleitfähige Trommel 12 auf, die in Richtung gegen den Uhrzeigersinn mit konstanter Drehzahl gedreht wird. Die Trommel 12 enthält einen geerdeten, elektrisch leitenden Metaükern sowie einen Überzug aus einem photoleitfähigen Materini, der auf den Umfang des Kerns aufgebracht wird.

Eine Koronaladeeinrichtung 13 ist am Umfang der Trommel 12 vorgesehen, um auf sie eine gleichförmige elektrostatische Ladung aufzubringen. Mit Hilfe einer in ihrer Gesamtheit mit 14 bezeichneten Belichtungseinrichtung wird eine Vorlage 16 bildmäßig auf die Oberfläche der Trommel 12 aufgebracht, um auf dieser durch eine örtlich begrenzte Photoleitung ein elektrostatisches Bild zu schaffen. Die Belichtungseinrichtung 14 weist eine Glasplatte 17 auf, auf welche die Vorlage 16 mit der zu kopierenden Seite gelegt wird. Eine Belichtungslampe 18 ist unter der Platte 17 angebracht um einen Teil der Vorlage 16 zu beleuchten, welche sich unmittelbar Ober der Lampe 18 befindet Ein Bild dieses Teils der Vorlage wird von einem ebenen Spiegel 19 zu einem weiteren ebenen Spiegel 21 reflektiert, von welchem aus das Bild über eine Sammellinse 22 zu einem ebenen Spiegel 23 durchgelassen wird, welcher fest mit der Linse 22 verbunden und hinter dieser angeordnet ist Von dem Spiegel 23 wird das Bild wieder durch die Linse 22 zu einem ebenen Spiegel 24 reflektiert von welchem aus das Bild zu der Trommel 12 reflektiert wird Das Bild wird somit durch die Linse 22 zweimal gebrochen, deren Brennweite so gewählt ist, daß das Bild auf der Trommel 12 scharf eingestellt wird.

Die Vorlage wird dadurch abgetastet, daß die Lampe 18 zusammen mit dem Spiegel 19 mit einer Geschwindigkeit nach rechts bewegt werden, welche der Oberflächengeschwindigkeit der Trommel 12 entspricht Der Spiegel 21 wird ebenfalls nach rechts, aber nur mit der halben Oberflächengeschwindigkeit der Trommel 12 bewegt Bei einer anderen Ausführungsform werden die lampe 18 und die Spiegel 19 und 21 ortsfest gehalten, und es wird die Vorlage 16 mit einer der Oberflächengeschwindigkeit der Trommel 12 entsprechenden Geschwindigkeit bewegt

Mittels einer Entwicklungseinrichtung 26 wird eine Tonermischung oder -substanz aus ferromagnetischen Trägerpartikeln und harzartigen, schwarzgefärbten Tonerpartikeln auf die Oberfläche der Trommel 12 aufgebracht, um das elektrostatische Bild zu entwickeln und ein Tonerbild zu schaffen. Die Entwicklungseinrichtung 26 weist einen Entwicklungsbehälter 27 mit einem Abteil 28 für die Tcnermischung auf, in welchem ein Zylinder 31 entgegen drm Uhrzeigersinn mit konstanter Drehzahl sehr nahe an der Trommel 12 vorbei gedreht wird. Die Tonermischung ist in dem Abteil 28 in einer solchen Tiefe vorgesehen, daß der untere Teil des Zylinders 21 in sie eingetaucht wird. Ein Rührwerk 32 wird angetrieben, um die Tonermischung in dem Abteil 28 zu homogenisieren.

Der Zylinder 31 ist hohl und aus einem nichtmagnetischen Material gebildet Obwohl es in Fig. 1 nicht dargestellt ist, sind eine Anzahl Magnete im Innern des Zylinders 31 vorgesehen. Diese Magnete ziehen die

ίο Trägerpartikel der Tonermischung an die Oberfläche des Zylinders 31, an welcher sie dann haften, wobei die Tonerpartikel mitgeführt werden. Die Tonermischung an dem Zylinder 31 stellt eine magnetische Bürste dar, welche bürstend an der Trommel 12 anliegt Die Tonerpartikel werden an die hohes Potential aufweisenden Bereiche des elektrostatischen Bildes auf der Trommel 12 angezogen, und haften an diesen, wodurch das Tonerbild geschaffen ist Erforderlichenfalls können die Tonerpartikel eine elektrostatische Ladung erhalten, deren Polarität der des elektrostatischen Bildes auf der Trommel 12 entgegengesetzt ist 'Jm dadurch die Entwicklung zu erleichtern. Die Trägerpartikel werden nicht an die Trommel 12 übertragen, sondern bleiben auf dem Zylinder 31 zurück. Diese Trägerpartikel werden von dem Zylinder 31 nach der Entwicklung mittels einer Abstreifeinrichtung 33 entfernt und in das Abteil 28 zurückgeleitet

Der Entwicklungsbehälter 27 weist auch ein Tonerabteil 29 auf, welchem frische Tonerpartikel in regelmäßi- gen Abständen zugeführt werden. Mittels einer Art Schaufel 34 werden die Tonerpartikel von dem Abteil 29 dem Abteil 28 zugeführt

Kopierblätter unterschiedlicher Größe sind in Kassetten 36 bzw. 37 vorgesehen. Entweder wird eine Abzugsrolle 38 oder eine Abzugsrolle 39 angetrieben, um Kopierblätter der ausgewählten Größe von der Kassette 36 oder 37 über Führungen 41 und 42 der Stelle zuzuführen, an welcher Zuführwalzen 43 aneinander anliegen. Wie dargestellt wird ein Kopterblatt «4 von der Kassette 37 entlang einer gestrichelt dargestellten Bahn zugeführt Das Kopierblatt 44 wird synchron mit der Drehung der Trommel 12 zugeführt so daß die vordere Kante des Blattes 44 bezüglich der vorderen Kante des Tonerbildes ausgerichtet ist wenn das Blatt

•»5 44 über die Zuführwalzen 43 in Anlage mit der Trommel 12 kommt Eine zur Übertragung vorgesehene Koronaladeeinrichtung 46 ist in einer Weise angeordnet daß das Kopierblatt 44 zwischen der Trommel 12 und der Ladeeinrichtung 46 hindurchläuft. Mittels der Ladeein richtung 46 wird eine elektrostatische Ladung derselben Polarität wie die d'ss elektrostatischen Bildes auf der Trommel 12, jedoch mit einem höheren Wert auf dte Rückseite des Kopierblaues 44 aufgebracht so daß das Trnei jiid von der Trommel 12 zu dem Kopierblatt 44 hin angezogen und an dieses (44) übertragen wird. Danach wird das Kopierblatt 44 über eine Zuführrolle 47 durch eine Fixiereinrichtung 48 gefördert in welcher das Tonerbild mittels Wärme, Druck oder einer Verbindung hieraus auf dem Kopierblatt 44 fixiert wird, um dadurch eine dauerhafte und bleibende Wiedergabe der Vorlage zu schaffen. Rollen 49 tragen das Kopierblatt 44 aus dem Gehäuse 10 in eine en;sp»echende Auflage aus, welche nicht dargestellt ist.

Nach der Übertragung entlädt eine Koronaentlade-

''^r' einrichtung 51 die Trommel 12, und eine Reinigungseinrichtung 52 gemäß der Erfindung entfernt von der Trommel den zurückgebliebenen Resttoner. Da es unmöglich ist, allen Toner von der Trommel 12 an das

Kopierblau 44 zu übertragen, bleibt eine Restmenge auf der Trommel 12 zurück, welche, wenn sie nicht entfernt wird, zu einem Doppelkopieren führt.

Die Reinigungseinrichtung 52 weist einen Behälter 53 für Trägerpartikel auf, welcher eine öffnung 53a hat, die der Trommel 12 gegenüberliegt. Eine in ihrer Gesamtheit mit 54 bezeichnete Reinigungseinrichtung in Form einer magnetischen Bürste weist einen nichtmagnetischen Hohlzylinder 56 auf, welcher entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer konstanten Drehzahl sehr nahe an der Trommel 12 vorbei gedreht wird. Von einer Spannungsquelle 57 aus, die als eine Batterie dargestellt ist, wird eine Spannung an den Zylinder 56 mit einer solchen Polarität und Größe angelegt, daß Tonerpartikel an die Oberfläche des Zylinders 56 angezogen werden. Magnete 5« bis 62 sind im Zylinder 56 entlang dessen inneren Umfangs in vorgegebenen Abständen angebracht. Insbesondere sind die Magnete 58 bis 62 so angeordnet, daß in dem vorgegebenen Abstand abwechselnd deren Nord- und Südpole an dem Innenumfang des Zylinders 56 anliegen. Eine Abstreifeinrichtung 63 für Trägerpartikel ist mit ihrem rechten Ende bzw. ihrer rechten Kante leicht schabend an dem Zylinder 56 in Anlage gehalten, und von der rechten Kante aus nach unten (d. h. nach links unten) geneigt.

Eine Abstreifeinrichtung 64 für Tonerpartikel ist mit ihrem oberen linksseitigen Ende bzw. mit der entsprechenden Kante ebenfalls schabend bzw. kratzend, jedoch mit einer größeren Kraft an dem Zylinder 56 in Anlage gehalten. Die Abstreifeinrichtung 64 legt fest einen Teil eines Behälters 66 für Tonerpartikel, dessen Öffnung 66a dem Zylinder 56 gegenüberliegt. Ein Rohr 67 führt vom Boden des Tonerbehälters 66 zu dem Tonerabteil 29 des Entwicklungsbehälters 27.

Trägerpartikel sind in dem Behälter 53 in einer solchen Tiefe vorgesehen, daß der untere Teil des Zylinders 56 darin eintaucht. Infolge der Anziehungskraft des Magneten 58 werden die Trägerpartikel angezogen und haften an dem Zylinder 56, wodurch eine magnetische Bürste gebildet wird, welche bürstend an der Trommel 12 anliegt, um dadurch die restlichen, zurückgebliebenen Tonerpartikel von dieser durch Reibung zu entfernen. Da die Pole der Magnete 58 bis einander abwechselnd in vorgegebenen Abständen entlang des Umfangs in dem Zylinder 56 vorgesehen sind, werden die Trägerpartikel abwechselnd infolge einer vorübergehenden Magnetisierung zu dem dazwischenliegenden Flächenbereich des Zylinders 56 hin angezogen und von diesem abgestoßen. Dies fördert die Bewegung der Tonerpartikel durch die Spannung, die an den Zylinder 56 durch die Spannungsquelle 57 über die magnetische Bürste 34 an die unmittelbare Fläche oder den Umfang des Zylinders 56 angelegt wird. Obwohl die

magnetische Kraft an den Trägerpartikeln so bemessen ist, um zu verhindern, daß sie sich von dem Zylinder 56 lösen, hat die abwechselnde Anziehung und Abstoßung ein leichtes Verschieben der Trägerpartikel nach innen und nach außen zur Folge, wodurch sich die Tonerpartikel eine Bahn über die Trägerpartikel zu der Oberfläche des Zylinders 56 schaffen. Wenn auf diese Weise die verbundenen Träger- und Tonerpartikel die Abstreifeinrichtung 63 erreichen, befinden sich die Trägerpartikel radial außen und die Tonerpartikel radial innen. Die Anpreßkraft, mit welcher die Abstreifeinrichtung 63 an dem Zylinder 56 anliegt, ist so gewählt, daß sie gerade groß genug ist, daß die in radialer Richtung außen befindlichen Trägerpartikel durch die Abstreifeinrichtung 63 von dem Zylinder 56 abgestreift und abgeschabt werden und aufgrund der Schwerkraft auf der Abstreifeinrichtung 63 auf den Boden des Trägerpartikelbehälters 53 für einen erneuten Umlauf gleiten bzw. rutschen. Die Tonerpartikel verbleiben auf dem Zylinder 56 und werden zu der Abstreifeinrichtung 64 befördert. Das Entfernen der Trägerpartikel mit Hilfe der Abstreifeinrichtung 63 wird erleichtert, da keine Magnete in diesem Bereich vorgesehen sind, und damit praktisch keine Kraft vorhanden ist, welche die Trägerpartikel an dem Zylinder 56 hält.

Der Anpreßdruck der Abstreifeinrichtung 64 an den Zylinder 56 muß notwendigerweise größer sein als der der Abstreifeinrichtung 63, da die Abstreifeinrichtung 64 die Tontvpartikel entfernen muß, welche von der Abstreifeinrichtung 63 nicht entfernt worden sind. Die Tonerpartikel werden von dem Zylinder 56 mittels der Abstreifeinrichtung 64 entfernt und fallen dann in den Tonerbehälter 66. Von dem Tonerbehälter 66 fallen die Tonerpartikel nach unten über das Rohr 67 in das Tonerpartikelabteil 29 des Entwicklungsbehälters 27, um von dort erneut umzulaufen. Vorzugsweise sind die Abstreifeinrichtungen 63 und 64 aus einem elastisch federnden Material, wie beispielsweise Kautschuk oder Kunststoff hergestellt. Nach dem Entfernen der Tonerpartikel mit Hilfe der Abstreifeinrichtung 24 nimmt der Zylinder 56 reine Trägerpartikel aus dem Behälter 53 auf, um eine neue magnetische Bürste zu schaffen.

Die Trommelreinigungseinrichtung gemäß der Erfindung entfernt somit wirksam zurückgebliebene Tonerpartikel von einer magnetischen Bürste, welche die Tonerpartikel von einer photoleitenden Trommel eines elektrostatischen Kopiergeräts entfernt. Da die Tonerund die Trägerpartikel getrennt und zurückgeieitet werden, ist eine Verschlechterung der Trägerpartikel verhindert, so daß die Güte der Kopien erhöht und ^ie Anforderungen bezüglich der Wartung des Kopiergeräts herabgesetzt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Entfernung der restlichen Tonerteilchen von der Oberfläche eines beweglichen, photoleitfähigen Elementes mit einem hohlen, drehbaren, in der Nähe des photoleitenden Elementes angeordneten Zylinder, mit mehreren stationären, im Innern des Zylinders angeordneten Magneten, mit einem Behälter für Trägerteilchen, in den der untere Bereich des Zylinders eintaucht, mit einer Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung an den Zylinder, deren Polarität der Polarität der Tonerteilchen entgegengesetzt ist, und mit einer Vorrichtung zum Abstreifen der in Form einer Magnetbürste an dem Zylinder gehaltenen Tonerteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem magnetfreien Bereich der Oberfläche des Zylinders (56) ein die Trägerteilchen von dem Zylinder (56) entfernender und sie zu dem Behälter (53) führender Abstreifer (63) leicht anliegt, und daß in Drehricßtung des Zylinders (56) hinter dem ersten Abstreifer (63) ein zweiter, stark an der Oberfläche des Zylinders (56) anliegender Abstreifer (64) zur Entfernung der Tonerteilchen von der Oberfläche des Zylinders vorgesehen ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifer ids Abstreifklingen (63, 64) ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung mehrere Magnete (58, 59, 61, 62) aufweist, die im Abstand voneinander in der Nähe des inneren Umfangs des Zylinders (56) zwischen dem Behälter (53) und dem Abstreifer (63) für die Trägerteilchen angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nord- und Südpole der Magnete (58,59,61,62) abwechselnd der inneren Oberfläche des Zylinders (56) gegenüberliegen.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter (53) für die Trägerteilchen ein Behälter (56) für die Tonerteilchen vorgesehen ist, dem die Tonerteilchen von dem zweiten Abstreifer (64) zugeführt werden.