DE3129291C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Sammeln geladener Tonerpartikel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der US-PS 39 17 397 ist bereits eine Einrichtung zum Sam­ meln geladener Tonerpartikel bekannt, die in einem Gasstrom schweben, wobei ein Kanal vorhanden ist, durch den der Gas­ strom hindurchgeleitet wird. Die bekannte Einrichtung umfaßt ein Paar Elektroden, die einander gegenüberliegend in dem ge­ nannten Kanal angeordnet sind und an welche eine hohe Spannung mit Hilfe einer Spannungsquelle angelegt wird. Eine der Elek­ troden ist als Rollenelektrode ausgebildet. Ferner ist auch eine Schabervorrichtung vorgesehen, um Tonerpartikel von der Rollenelektrode zu entfernen, die sich beim Durchgang des Gas­ stromes auf der Rollenelektrode abgesetzt haben.

Aus der DE-OS 26 30 049 ist eine Reinigungsvorrichtung für eine elektrostatische Kopiermaschine bekannt, die eine soge­ nannte Abscheidewalze für überschüssigen Toner aufweist. Die­ se Abscheidewalze ist in einem Gehäuse drehbar gelagert, wo­ bei ein Schaber auf der Oberfläche dieser Abscheidewalze an­ liegt. Ferner ist zwischen dem Gehäuse und der Abscheidewalze eine Luftkammer ausgebildet. Das wesentliche dieser bekannten Reinigungsvorrichtung besteht darin, daß die Oberfläche eines Filters innerhalb kontakt mit der Abscheidewalze derart ange­ ordnet ist, daß die Luftkammer in zwei Kammern unterteilt wird, deren eine eine Eintrittsöffnung und deren andere eine Auffangvorrichtung zugeordnet ist, und daß die der Abscheide­ walze abgewandte Seite des Filters als Abluftöffnung ausge­ bildet ist.

Schließlich ist aus der Zeitschrift "IBM Technical Disclosure Bulletin 17", 1974, 4, Seiten 1132 bis 1133, eine Abscheide­ walze bekannt, die in einer Reinigungsstation eines elektro­ photographischen Kopiergerätes Anwendung findet, um den Toner wieder zu gewinnen, der auf der Fläche einer photoleitfähigen Trommel abgelagert wurde. Der mit Hilfe einer Bürste von der photoleitfähigen Trommel abgebürstete Toner gelangt zu der Ab­ scheiderolle und wird von dieser mit Hilfe einer Rakel abge­ schabt und dann weitergefördert. Die Abscheidewalze selbst kann mit Teflon beschichtet sein.

In einem elektrophotographischen Transfer-Kopiergerät wird be­ kanntlich ein Tonerbild auf der Oberfläche eines photoempfind­ lichen Teils ausgebildet, nachdem die Schritte eines elektro­ photographischen Bilderzeugungsverfahrens durchlaufen sind, und ein Kopierpapier wird in Anlage mit der Oberfläche des photoempfindlichen Teils gebracht, um das Tonerbild auf das Kopierpapier zu übertragen. Nach dem Übertragungsschritt blei­ ben dann Tonerpartikel auf der Oberfläche des photoempfindli­ chen Teils zurück, welche nicht übertragen worden sind. Zur Vorbereitung des nächsten Kopierzyklus müssen dann die rest­ lichen Tonerpartikel von der Oberfläche des photoempfindli­ chen Teils entfernt werden.

Üblicherweise werden hierzu verschiedene Reinigungsverfahren angewendet, wie beispielsweise eine Reinigung mit einer Schnei­ de, eine Reinigung mit einer Fellbürste, eine Reinigung mit einer Gewebebahn, u. ä. Bei einer Reinigung mit einer Fellbür­ ste werden die Tonerpartikel, die auf der Oberfläche des pho­ toempfindlichen Teils zurückgeblieben sind, mittels der Fell­ bürste abgewischt und von dieser aufgenommen, und die auf die­ se Weise aufgenommenen Tonerpartikel werden dann von der Fell­ bürste entfernt, wobei sie in einem Luftstrom schweben, wel­ cher in eine Filterkammer geleitet wird, um die schwebenden Tonerpartikel mittels eines Filters abzufangen und dadurch zu sammeln. Dieses herkömmliche Reinigungsverfahren mit einer Fellbürste ist jedoch in der Praxis nur unbequem durchführbar. Beispielsweise müssen die Filter sehr oft ausgetauscht werden, da eine verhältnismäßig große Menge Tonerpartikel abgefangen wird. Wenn ein Filter über eine längere Zeit verwendet werden soll, muß ein ausreichend starker Luftstrom vorgesehen werden, damit der Druckverlust aufgrund eines Verstopfens des Filters durch die aufgefangenen Tonerpartikel überwunden wird. Hierzu muß dann die Umlaufgeschwindigkeit der Bürste erhöht werden, oder es muß eine Saugeinrichtung in Strömungsrichtung nach dem Filter vorgesehen werden.

Eine herkömmliche Lösung zur Bewältigung der vorbeschriebenen Schwierigkeiten bei dem Reinigungsverfahren mit Fellbürste ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Wie dargestellt, wird ein photo­ empfindliches Teil 1 in der durch einen Pfeil A angegebenen Richtung gedreht, und Tonerpartikel 2 werden auf der Oberflä­ che des photoempfindlichen Teils 1 mitgeführt. Eine Fellbürste 3 wird so angetrieben, daß sie sich in der durch einen Pfeil B angezeigten Richtung dreht, und folglich werden die Tonerpar­ tikel 2 durch die Fellbürste 3 abgewischt und aufgenommen. Eine Art Prall- oder Hemmplatte 4 ist so angeordnet, daß sie mit der Fellbürste 3 in Anlage kommt. Wenn dann die Fellbür­ ste 3 gedreht wird, werden die Tonerpartikel von der Fell­ bürste 3 durch die Prallplatte 4 entfernt, und schweben dann in einem durch die Drehbewegung der Fellbürste 3 verursach­ ten Luftstrom.

Der Luftstrom mit den schwebenden Tonerpartikeln wird dann in einen Durchlaß geleitet, welcher zwischen einer Rollenelektro­ de 5 und einer Gegenelektrode 6 festgelegt ist. Eine hohe Spannung V negativer Polarität ist an die Rollenelektrode 5 angelegt, während die Gegenelektrode 6 geerdet ist, so daß zwischen den Elektroden ein elektrisches Feld ausgebildet wird. Die Tonerpartikel in dem Luftstrom halten noch Ladungen, und im vorliegenden Fall wird angenommen, daß die Tonerparti­ kel positiv geladen sind. Folglich werden die Tonerpartikel in dem Luftstrom zu der Rollenelektrode 5 hin gezogen und an de­ ren Umfangsfläche gesammelt. Die Rolle 5 wird in der durch einen Pfeil C angegebenen Richtung gedreht, und an ihrer Um­ fangsfläche liegt eine nachgiebige, flexible Schneide 7 an. Wenn die Rolle 5 gedreht wird, werden somit die an der Rolle 5 gesammelten Tonerpartikel mittels der Schneide 7 abgeschabt und dann in einen Tonersammelbehälter 8 befördert. Die Toner­ partikel in dem Behälter 8 können dann zur Wiederverwendung zu einer (nicht dargestellten) Entwicklungsstation eines Ko­ piergeräts befördert werden. Der Luftstrom, aus welchem die schwebenden Tonerpartikel entfernt worden sind, wird in eine Filterkammer 9 geleitet und über ein Filter 17 nach außen in die Atmosphäre abgegeben.

In Fig. 2 ist eine vertikale Schnittansicht durch die Rolle 5 und die sie umgebenden Teile der in Fig. 1 dargestellten Ein­ richtung wiedergegeben. Die Rolle 5 ist in einem Tragteil 11 aus einem elektrisch isolierenden Material gelagert, und das Tragteil 11 bildet auch Seitenwände des Luftstromdurchlasses. Wenn keine Tonerpartikel vorhanden sind, kann, selbst wenn eine hohe Spannung zwischen den Elektroden 5 und 6 angelegt ist, ein Überschlag über das Tragteil 11 verhindert werden, indem entsprechendes Material für das Tragteil 11 gewählt wird. Wenn ein Luftstrom mit schwebenden Tonerpartikeln durch den Durchlaß geleitet wird, werden die Tonerpartikel größtenteils an der Rolle 5 aufgenommen und gesammelt, und gleichzeitig werden einige der Tonerpartikel an dem Tragteil 11 sowie an der Elektrode 6 aufgenommen, wodurch eine dünne Tonerschicht gebildet wird. Der Einfachheit halber ist in Fig. 2 nur die Tonerschicht 16 auf dem Tragteil 11 darge­ stellt. Aufgrund einer Abstoßung zwischen gleichgeladenen Tonerpartikeln und aufgrund einer fluiddynamischen Turbulenz können sich einige der geladenen Tonerpartikel an dem Trag­ teil 11 absetzen.

Da eine hohe Spannung zwischen den Elektroden 5 und 6 ange­ legt ist und eine Tonerschicht 16 ausgebildet wird, durch die es zu einer Brückenbildung zwischen diesen Elektroden kommen kann, würde eine Kriechentladung entlang der Toner­ schicht 16 auftreten. Sobald sie einmal aufgetreten ist, kann zwischen den Elektroden 5 und 6 nicht mehr länger eine hohe Spannung aufrechterhalten werden, da eine Kriechstrecke ent­ lang der Tonerschicht 16 geschaffen ist. Untersuchungen ha­ ben gezeigt, daß der gemessene Widerstand zwischen den Elek­ troden 5 und 6 vor dem Auftreten einer Kriechentladung bei Anlegen einer Spannung von 5 kV etwa 100 MΩ betrug, während der Widerstand nach dem Auftreten einer Kriechentladung auf etwa 1 kΩ abfiel. Folglich muß die angelegte Spannung nach dem Auftreten einer Kriechentladung erniedrigt werden, wodurch zwangsläufig die Sammel- und Auffangwirkung bezüglich der To­ nerpartikel geringer wird. Darüber hinaus würde eine Kriech­ entladung nicht nur Schäden an den Elektroden und dem Halte­ teil, sondern auch an der Spannungsversorgung und deren Steuerschaltung zur Folge haben. Dies ist insbesondere bei einem Kopiergerät für die Bedienungsperson gefährlich.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum Sammeln geladener Tonerpartikel der an­ gegebenen Gattung zu schaffen, bei der mit besonders einfachen Mitteln wirksam verhindert wird, daß sich im Laufe des Betrie­ bes der Einrichtung Tonerpartikel-Brücken zwischen den Elek­ troden ausbilden können, um zwischen den Elektroden konstant einen hohen elektrischen Widerstand aufrechtzuerhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungs­ teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 5.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ist besonders vorteil­ haft, daß zumindest ein Teil der Tonerschicht an den Stellen wirksam beseitigt wird, die für die Ausbildung von Tonerpar­ tikel-Brücken besonders gefährdet sind, so daß die Toner­ schicht nicht den Zwischenraum zwischen den beiden Elektroden überbrücken kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Reinigungseinrichtung eines elektrophotographischen Kopiergeräts;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht, in welcher der Aufbau der Rollenelektrode und der zugeordneten Ele­ mente der in Fig. 1 dargestellten Reinigungseinrich­ tung im einzelnen wiedergegeben ist;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungs­ form, wenn die Erfindung bei der in Fig. 2 darge­ stellten Ausführung verwendet wird;

Fig. 4 eine schematische Ansicht, in welcher der Zustand gezeigt ist, wenn eine abnehmbare Einheit gemäß der Erfindung an der Reinigungseinrichtung eines elek­ trophotographischen Kopiergeräts angebracht ist, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht, in welcher der abgenomme­ ne Zustand der Filtereinheit gemäß der Erfindung wiedergegeben ist.

Anhand von Fig. 3 wird nunmehr eine Ausführungsform der Er­ findung beschrieben. Die Rollenelektrode 5 weist drei Abschnitte auf, nämlich einen elektrisch leitenden mittleren Abschnitt 5 a, und auf beiden Seiten des mittleren Abschnittes 5 a zwei elektrisch isolierende Endabschnitte oder Isolierteile 5 b. In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Länge des leitenden mittleren Ab­ schnitts 5 a so gewählt, daß sie der Länge der Gegenelektrode 6 entspricht, wodurch die Ausbildung eines schräg verlaufenden elektri­ schen Feldes soweit wie möglich unterbunden ist. Der mittlere Abschnitt kann aus einem entsprechenden leitenden Material, wie rostfreiem Stahl und Messing hergestellt sein. Die Isolierteile 5 b können aus einem geeigneten Isoliermaterial, wie Polyvinylazetal, Nylon (eingetragenes Warenzeichen) oder ir­ gendwelchen anderen Kunstharzmaterialien hergestellt sein.

Wichtig bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist, daß die Isolierteile 5 b die Schabervorrichtung in Form einer Schneide 7 berühren. Auch bei der Erfindung ist vorzugsweise die Berührungslinie zwischen der Schneide und den jeweiligen Isolierteilen 5 b solange wie möglich. Im Hinblick auf die an den leitenden Abschnitt 5 a angelegte Spannung kann unter Berücksichtigung praktischer Gesichts­ punkte die Länge der Berührungslinie vom Fachmann ohne wei­ teres entsprechend gewählt werden.

Zwischen dem mittleren Abschnitt 5 a der Rollenelektrode 5 und der Gegenelektrode 6 wird eine hohe Spannung V angelegt. Wenn positiv geladene Tonerpartikel vorliegen, wird im allgemeinen eine hohe Spannung negativer Polarität an die Rollenelektrode 5 ange­ legt, während die Gegenelektrode 6 geerdet ist. Beispiels­ weise wird eine Spannung von -5 kV an die Rollenelektrode 5 angelegt, wenn der Abstand zwischen den Elektroden 5 und 6 7 mm ist. Folglich werden die positiv geladenen Tonerpartikel größten­ teils auf dem mittleren Abschnitt 5 a gesammelt. Aus verschie­ denen Gründen setzen sich einige der Tonerpartikel an den Isolierteilen 5 b und dem Tragteil 11 ab, um dort die Toner­ schicht 16 zu bilden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform schleift bzw. gleitet die Schneide 7 teilweise auf beiden Isolierteilen 5 b. Folglich wird, wenn sich die Rollenelektrode 5 dreht, der Teil der Toner­ schicht 16 auf den beiden Isolierteilen 5 b, welche mit der Schneide 7 in Anlage kommen, abgeschabt, so daß der Teil der beiden Isolierteile 5 b, der mit der Schneide in Anlage kommt immer frei von Tonerpartikeln gehalten wird. Folglich ist verhindert, daß die Tonerschicht 16 eine Brücke zwischen dem mittleren Abschnitt 5 a und der Gegenelektrode 6 bildet. Hier­ durch kann auch der Widerstand zwischen den Elektroden auf einem hohen Wert gehalten werden. Auch sollte beachtet werden, daß ein derartiger Widerstandswert auf einen gewünsch­ ten Wert gehalten werden kann. Durch den Isolierabschnitt an beiden Rollenenden ist auch die Kriechstrecke zwischen den gegen­ überliegenden Elektroden wirksam vergrößert, so daß dann auch die Kriech-Durchschlagspannung höher wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die Rollenelektrode 5 mit überstehenden Teilen versehen sein, welche zum Teil an dem Tragteil 11 anliegen. Mit einer solchen Aus­ führung kann ebenfalls eine Unterbrechung in der Tonerschicht 16 geschaffen werden, wodurch verhindert ist, daß die Toner­ schicht eine Brücke zwischen den gegenüberliegenden Elektro­ den bildet. Darüber hinaus kann ein reinigender Luftstrom oder eine Klopfeinrichtung verwendet und vorgesehen werden, um zumindest einen Teil der Tonerschicht 16 zu entfernen.

In Fig. 1 ist ein Behälter 10 am Boden der Filterkammer 9 an­ geordnet, und ein Filter 11 ist abnehmbar gehaltert, um die obere Öffnung der Kammer 9 abzudecken. Wenn die Reinigungsein­ richtung in einem elektrophotographischen Kopiergerät verwen­ det wird, sammeln sich auch Fremdkörper, wie kleine Bruch­ stücke der Bürste, Kopierpapierstückchen und sonstige kleine Teilchen. Derartige Fremdkörper werden im allgemeinen nicht elektrostatisch abgefangen, sondern setzen sich in dem Behäl­ ter 10 ab. Schwach geladene Tonerpartikel und leitende Fremd­ körper, welche nicht elektrostatisch abgefangen werden, werden durch das Filter 11 aufgefangen. Bei der herkömmlichen Aus­ führung muß das Filter 11 nach einer bestimmten Zeit entfernt werden, um den Behälter 10 reinigen zu können und um andere Wartungsarbeiten durchführen zu können. Wenn das Filter 11 entfernt wird, können einige der gesammelten Materialien ver­ streut werden. Die gleichen Argumente gelten auch, wenn der Behälter 10 aus der Kammer 9 zum Reinigen herausgenommen wird. Wie vorstehend ausgeführt, ist daher die herkömmliche Filter­ kammer 9 nachteilig, da der Umgang mit den gesammelten Ma­ terialien ziemlich schwierig und unangenehm ist. Ferner ent­ halten Tonerpartikel organische Materialien und deren Verwen­ dung sollte besonders streng kontrolliert werden.

Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, ist gemäß der Erfindung eine Einwegfiltereinheit 12 vorgesehen, welche im allgemeinen die Form eines Behälters hat. In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, wenn die Filtereinheit 12 in der Reinigungseinrichtung gehal­ tert ist, während in Fig. 5 der Zustand dargestellt ist, wenn die Einheit 12 von der Reinigungseinrichtung abgenommen ist. Wie dargestellt, weist die Einheit 12 einen Behälter 13 und ein Filter 11 auf, welches fest mit dem Behälter 13 verbunden ist. Die Filterkammer 9 weist einen Innenraum auf, welcher durch den Behälter 13 und das Filter 11 festgelegt ist. Ein Teil des Behälters 13 ist als Türteil 14 ausgebildet, welches herausgebogen ist, um dadurch eine Öffnung 14 a festzu­ legen. Wenn die Filtereinheit 12 so, wie in Fig. 4 dargestellt, angebracht ist, kann das Türteil 14 nach außen gebogen werden, um die Öffnung 14 a zu dem Durchlaß hin auszurichten, damit der Luftstrom in die Filterkammer 9 geleitet wird.

Der Behälter 13 ist mit Ansätzen 13 a und 13 b versehen, welche zum Haltern des Filters hinter hakenförmige Teile 15 a und 15 b passen. Für den Behälter 13 kann irgendwelches Material ge­ wählt werden, unabhängig davon, ob es leitend ist oder nicht; jedoch wird vorzugsweise dickes Papier mit einer gewissen Biegsamkeit, wie Pappe verwendet. Für das Filter 11 kann als Material vorzugsweise Faservlies, Schaumstoff, Filterpapier u. ä. verwendet werden. Vorzugsweise ist das Filter 11 mit dem Behälter 13 verklebt. Wenn die Filtereinheit 12 herausgenom­ men werden soll, braucht die Filtereinheit 12 nur ein bißchen mit den Fingern zusammengedrückt zu werden, damit die Ansätze 13 a und 13 b außer Eingriff von den hakenförmigen Teilen 15 a bzw. 15 b kommen. Vorzugsweise ist das Türteil 14 in einer geschlos­ senen Stellung gehalten, wie in Fig. 5 dargestellt ist, und wird, wie in Fig. 4 dargestellt, in die offene Stellung ge­ zwungen, wenn der Ansatz 13 a mit dem hakenförmigen Teil 15 a in Eingriff kommt. Wenn die Filtereinheit so ausgeführt ist, nimmt das Türteil 14 sofort wieder die geschlossene Stellung ein, sobald die Filtereinheit 12 aus der Reinigungseinheit heraus­ genommen worden ist, wodurch die Möglichkeit, daß gesammelte Materialien zerstreut werden, auf ein Minimum herabgesetzt ist. Da ferner die Filtereinheit 12 vorzugsweise ein Einwegartikel ist, kann der Umgang mit den Tonerpartikeln jederzeit genau kontrolliert werden und es gibt keine Möglichkeit, die Um­ gebung zu verschmutzen.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Sammeln geladener Tonerpartikel, die in einem Gasstrom schweben, mit einem Kanal, durch den der Gas­ strom hindurchgeleitet wird, einem Paar Elektroden, die ein­ ander gegenüberliegend in dem Kanal angeordnet sind und an welche eine hohe Spannung angelegt ist, wobei eine der Elek­ troden als Rollenelektrode ausgebildet ist, und mit einer Schabervorrichtung zum Entfernen von Tonerpartikeln, die sich an der Rollenelektrode abgesetzt haben, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Rollenelektrode (5) an ihren Endabschnitten mit Isolier­ teilen (5 b) ausgestattet ist und
• b) die Schabervorrichtung (7) so ausgebildet ist, daß auch die Isolierteile (5 b) durch sie von Tonerpartikeln gereinigt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schabervorrichtung (7) aus einer Schneide besteht, die sowohl auf der Oberfläche der Rollenelektrode (5 a) als auch auf der Oberfläche der Isolierteile (5 b) anliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den mittleren Abschnitt (5 a) eine hohe Spannung einer Polarität angelegt wird, welche der der geladenen Partikel entgegengesetzt ist, und daß die andere Elektrode (6) geerdet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Filterein­ heit (12), in welche der Gasstrom zwischen den bei­ den Elektroden (5, 6) hineingeleitet wird, wobei die Filtereinheit (12) einen mit einer Öffnung und einem Türteil (14) versehenen Behälter (13) und ein an der Öffnung des Behälters (13) befestigtes Filter (11) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tür­ teil (14) im allgemeinen eine geschlossene Stellung einnimmt und durch das Anbringen des Behälters (13) am Kanal in eine offene Stellung (14 a) bringbar ist.