DE3246940C2

DE3246940C2 - Reinigungseinrichtung für ein Bilderzeugungsgerät mit einer Magnetbürsteneinrichtung

Info

Publication number: DE3246940C2
Application number: DE3246940A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Tokio/Tokyo Furuichi; Sokichi Murakami
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1986-04-10
Also published as: US4470694A; GB2114936A; GB2114936B; DE3246940A1

Abstract

Eine Reinigungsvorrichtung für die Bilderzeugungsvorrichtung eines Kopiergerätes weist eine Magnetbürsteneinrichtung (6) auf, die dafür sorgt, daß ein Gemisch aus einem magnetischen Träger und dem Toner gleitend über die Oberfläche eines Fotoleiters (3) hinweggeht und auf der Fotoleiteroberfläche haftende Tonerreste abnimmt. Die Reinigungsvorrichtung weist eine Tonerrückgewinnungseinrichtung (14, 15, 16) auf, der eine Vorspannung zugeführt wird, damit sie in der Magnetbürste enthaltenen überschüssigen Toner elektrostatisch anzieht, ferner einen Detektor (9), der die Tonerdichte der Magnetbürste (6) in Größen der magnetischen Permeabilität oder des Widerstandes der Magnetbürste feststellt, und eine Vorspannungssteuereinrichtung (19) für die Steuerung der der Tonerrückgewinnungseinrichtung (14, 15, 16) zugeführten Vorspannung nach Maßgabe der Ausgangsgröße des Tonerdichtendetektors (9).

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung für ein ßiiderzeugungsgerät (Kopiergerät) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den vergangenen Jahren sind Bilderzeugungsgeräte wie elektrofotografische Kopiergeräte bekanntgeworden, bei denen statische Ladungen durch Koronaentladung auf der Oberfläche eines Fotoleiters aufgebracht werden, diese Fotoleiteroberfläche dann mit einem gewünschten Bild belichtet wird, wodurch ein entsprechendes elektrostatisches latentes Bild entsteht, und ein tonerhaltiges Eisenpulver od. dgl. von dem latenten elektrostatischen Bildbereich angezogen und anschließend auf ein Kopierpapier übertragen wird. Bei einem Kopiergerät dieser Art bleibt, wenn der elektrostatisch auf der Fotoleiteroberfläche festgehaltene Toner auf das Kopierpapier übertragen worden ist, ein Tonerrest auf der Fotoleiterobe.-fläche. so daß gelegentlich keine guten Kopien zu erzielen sind. Um diesen Nachteil zu verhindern, sind zahlreiche Einrichtungen zum Säubern der Fotoleiteroberfiäche vorgeschlagen worden.

Als Reinigungsvorrichtungen für die Fotoleiteroberfläche dienen bisher beispielsweise Bürsten mit Pelzbesatz, Vorrichtungen mit einem Faserband, solche, die eine Reinigungsklinge oder -rakel verwenden, oder eine Vorrichtung, die eine magnetische Bürste zum Einsatz bringt.

Eine Reinigungsvorrichtung, die eine Bürste mit PcIzbesatz verwendet, ist in herkömmlichen elektrofotografischen Kopierern u. dgl. vielfach eingesetzt worden. Im Anfang hat eine derartige Reinigungsvorrichtung eine gute Reinigungswirkung. Der Toner verklebt jedoch in sich und klebt mit steigender Zahl hergestellter Kopien an der Bürste, so daß die Reinigungseigenschaft allmählich schlechter wird, was bedeutet, daß die Einsatzdauer der Bürste nur kurz ist. Außerdem ist diese Vorrichtung so gebaut, daß sie stark auf der Oberfläche des Fotoleiters reibt, um dadurch den auf der Fotoleiterobcrflächc zurückgebliebenen Toner mechanisch zu entfernen. Dies führt dazu, daß die Fotoleiteroberfiäche beschädigt oder durch Reibung verschlechtert wird und daß damit die Lebensdauer des Fotoleiters drastisch verkürzt wird.

Außerdem muß der von der Bürste hinweggewischte Toner beispielsweise durch ein Gebläse von der Bürste abgenommen und in einem Filterkasten rückgewonnen werden. Damit erhält die Reinigungsvorrichtung große Abmessungen, was sich in der Folge auch zwangsläufig

bo auf die Abmessungen des Kopiergerätes nachteilig auswirkt.

Bei einer Reinigungsvorrichtung, die ein Faserband zur Reinigung verwendet, wird der Tonerresl von der Fotoleiteroberfiäche mit Hilfe des Bandes entfernt, und

h5 folglich ist es nötig, die Reinigung der Fotolciterobcrfläehe stets mit einer neuen Bandfläche vorzunehmen. Bei schnellaufenden Kopiermaschinen stellt sich daher die Tendenz ein. daß die Reinigungswirkung deutlich nach-

läßt. Um diesem Mangel abzuhelfen, werden große Mengen neuen Bandes benötigt, die dauernd zugeführt werden müssen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Fotoleiteroberfläche wegen der gleitenden Berührung des Bandes beschädigt wird. Eine derartige Vorrichtung bedarf bisher noch erheblicher Verbesserungen.

Eine Reinigungsvorrichtung, die mit einer Rakel arbeitet, hat ebenfalls ernstliche Nachteile, da die Rakelklinge sich stark abnutzt und auch die Fotoleiteroberfläche gravierend beschädigt wird, speziell wenn in den Toner auf der Fotoleiteroberfläche ein Träger eingemischt ist. Diese Schwierigkeiten zeichnen sich besonders deutlich bei Hochgeschwindigkeitskopierern ab.

Eine Reinigungsvorrichtung mit Magnetbürste beseitigt die Tonerreste von der Fotoleiteroberfläche im wesentlichen elektrostatisch. Besonders günstig ist dabei, daß die Fotoleiteroberfläche nur in geringem Maße beschädigt wird. Andererseits jedoch besteht der Nachteil, daO die Reinigungswirkung plötzlich nachläßt, wenn die Tonermenge im Magnetbürstentei! zugenommen hat. Um diesen Nachteil zu beseitigen, muß der Toner abgesondert und vom Magnetbürstenmaterial weggeführt werden, dessen Hauptbestandteil der magnetische Träger ist. So wird beispielsweise ein Tonerkollektor dem Magnetbürstenteil gegenüber oder in seiner unmittelbaren Nähe angeordnet, und der Toner im Magnetbürstenmaterial wird zum Tonerkollektor hin verfrachtet, um auf diese Weise den Toner vom Magnetbürstenmatcrial abzusondern und abzuführen. Es wird in diesem Zusammenhang auf einen Tonerkollektor gemäß US-PS 35 80 673 verwiesen, bei welchem eine zur Polarität des Toners entgegengesetzte Spannung an den Tonerkollektor geführt wird. Nach einem anderen Verfahren wird beispielsweise der Tonerkollektor aus einem leitfähigen Metallteil hergestellt, das eine isolierende Oberfläche aufweist, die sich aufgrund der Reibung mit dem Magnetbürstenmaterial auflädt, während nach einem anderen Verfahren der Tonerkolle'Ktor aus einem leitenden Metall gebildet ist und aufgrund seiner Berührung mit dem Toner zur Erzeugung von Reibungselektrizität oder einer Gegenkraft veranlaßt wird.

Wenn jedoch der Toner mit einem der vorstehend erwähnten Verfahren gesammelt wird, wird manchmal mehr Toner aus dem Magnetbürstenmjterial ausgesondert als Resitoner von der Fotoleiteroberfläche abgenommen wird.

Dadurch nimmt die im Magnetbürstenabschnitt enthaltene Tonermenge äußeret stark ab. und der ebenfalls im Magnetbürstenmaterial enthaltene Träger kann unbeabsichtigt an der Fotoleiteroberfläche haften, wodurch der Reinigungseffekt verdorben wird. Mit anderen Worten, es ist wichtig, die im Magnetbürsienabschnitt enthaltene Tonerdichte zu überwachen und in einer bestimmten Spanne zu halten, damit eine optimale Rcinigungswirkung erzielt wird. Dies ist bisher stets vernachlässigt worden.

Angesichts der dem Stand der Technik anhaftenden Miingcl liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Magnetbürsten-Reinigungsvorrichtung in einem Bilderzeugungsgerät (Kopiergerät) zu schaffen, in der die Tonerdichte im Magnetbürstenabschnitt stets auf einem gut brauchbaren Wert gehalten wird, bei dem der auf der Oberfläche eines Fotoleiters verbliebene Tonerrest sehr gut von der Oberfläche entfernt werden kann, ohne daß die Fotoleiteroberfläc'.ie beschädigt wird, so daß eine ausgezeichnete Reinigiingswirkung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen: F i g. 1 schematisiert die Gesamtanordnung einer Reinigungsvorrichtung in einem elektrofotografischen Kopiergerät in erfindungsgemäßer Ausführungsform, ίο Fig. 2 ein Prinzipbild einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und

Fig. 3 ein Schaubild der Beziehung zwischen Tonerdichte im Magnetbürstenmaterial und der festgest Uten Spannung, die am Detektorwiderstand im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 auftritt.

Es werden jetzt die Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. F i g. 1 zeigt das Schemabild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung Das elektrofotografische Kopiergerät weist eine Fotoleicertrommel 1 mit einer lichtempfindlichen Schicht 3 auf der Oberfläche einer elektrisch leitfähigen Trommel 2 auf, die entsprechend der Kennzeichnung durch den Pfeil im Uhrzeigersinri umläuft, so daß nacheinander die Stufen des Aufladens, der Belichtung, der Entwicklung und der Übertragung ausgeführt werden.

Die Reinigungsvorrichtung für die Beseitigung des auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 verbliebenen Tonerrestes ist in unmittelbarer Nachbarschaft der Fotoleitertrommel 1 angeordnet. Bei dieser Reinigungsvorrichtung 4 befinden sich eine Magnetbürstenanordnung 6, eine Rühreinrichtung 7 und eine Toner rückgewinnungseinrichtung 8 innerhalb (ines Gehäuses 5, während ein Detektor 9. mit dem die Tonerdichte eines Magnetbürstenmaterials (eine aus Toner und magnetischem Träger bestehende Mischung), das im Gehäuse 5 enthalten ist, außerhalb dieses Gehäuses 5 angeordnet ist.

Di" Magnetbürstenanordnung 6 aus magnetischer Walze 10 und leitfähiger Hülse 11 ist nahe der Fotoleitertrommel 1 angeordnet, damit sie von der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 die Tonerrujkstände abnimmt. Die magnetische Walze 10 is: in ihren der Fotoleitertrommel 1 naheliegenden Teilen mit Magnetpolen versehen und hat einen nichtmaenetisierten Teil 10a in ihrem auf der Unterseite liegenden, von der Fotoleitertrommel 1 abgewandten Bereich. Die leitfähige Hülse 11 dagegen ist als Zylinder aus unmagnetischem Material hergestellt, z. B. als Rohr aus Aluminium, rostfreiem Stahl od. dgl. und umgibt die magnetische Walze 10 so, daß si«· sich im Gegenuhrzeigersinn drehen kann, wie durch einen Pfeil angedeutet. Mit der elektrisch ieitfähigt.n Hülse Ii ist eine Gleichstromquelle i2 vorbunden, von der eine Spannung zugeführt wird, deren Polarität der Aufladung des Toners entgegengesetzt ist. Die Oberfläche der leitfähigen Hülse 11 ist außerdem kordiert, damit das f iagnetbiirstenmauxial darauf nicht gleitet. Die Magnetbürstenanordnung Ij ist also so aufgebaut, daß das Magnetbürstenmaterial auf die umlaufende, leitfähige Hülse 11 aufgrund der magnetischen Anziehungskraft der magnetischen Walze 10 gezogen wird, so daß dadurch eine Magnetbürste 13 entsteht, und daß die leitfähige Hülse !1 sich dreiht, wodurch die Magnetbürste 13 gleitend über die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 reibt und den Tonerrest von ir: abnimmt. Im unmagnetisierten Abschnitt 10,7 der magnetischen Walze 10 fällt das Magnetbürstenmaterial

von der Oberfläche der leitfähigen Hülse Il ab. Die Borstenlänge der Magnetbürste 13 wird durch einen Vorsprung 5a am Gehäuse 5 gleichmäßig gemacht.

Die Rührvorrichtung 7 ist eine Käfigwalze, die schräg unterhalb der Magnetbürstenanordnung 6 angeordnet ist und die das Magnetbürstenmaterial, das von der Oberfläche der leitfähigen Hülse 11 der Magnetbürstenanordnung 6 herabgefallen ist, aufwirbelt.

Die Tonerrückgewinnungseinrichtung 8 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Walze 4. die in der Nähe der in Magnetbürstenanordnung 6 und des Rührers 7 angeordnet ist, über deren Oberfläche die Magnetbürste, die aus der leitfähigen Hülse 11 der Magnetbürstenanordnung 6 gebildet wird, hinwegreibt und die sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie durch einen Pfeil angezeigt; ii eine Rakel 15 schabt den auf der leitfähigen Walze 14 haftender! Toner ab: ein "schneckenförderer 16 führt den von der Rakel 15 abgeschabten Toner zur Entwicklungsstation, einem Aufbereitungsbehälter od. dgl. (nicht gezeigt) hinweg; eine Magnetwalze 17 oberhalb der leitfähigen Walze 14 zieht die Magnetträger an. die an der leitfähigen Walze 14 haften bleiben; mit einer Rakel 18 werden die magnetischen Träger von der magnetischen Walze 17 abgeschabt. Mit der leitfähigen Walze 14 ist eine Gleichspannungsquelle 19 verbunden. die der Walze eine Spannung zuführt, welche der Polarität der aufgeladenen Tonerteilchen entgegengesetzt ist. Folglich arbeitet die Tonerrückgewinnungseinrichtung 8 so. daß die leitfähige Walze 14 aufgrund der ihr von der Gleichstromquelle 19 zugeführten Spannung den im aufgewirbelten Magnetbürstenmdterial enthaltenen Toner und den von der Magnetbürste 13 abgeriebenen Toner anzieht und ihn im Gegenuhrzeigersinn weitertransponiert und daß der so transportierte Toner dann durch die Rakel 15 abgeschabt und zur Rückgewinnung vom Schneckenförderer 16 hinweggeführt wird. Wenn der Toner mit magnetischem Träger vermischt ist und durch die leitfähige Walze 14 hinwegtransportiert wird, wird der magnetische Träger durch die magnetische Walze 17 angezogen und von der leitfähigen Walze 14 -10 abgehoben, bevor er die Rakel 15 erreicht, woraufhin er mit Hilfe der Rakelklinge 18 wieder dem ursprünglichen Magnetbürstenmaterial zugeführt wird.

Der Detektor 9 stellt die Tonerdichte, gemessen in Werten der magnetischen Permeabilität des magne- -15 tischen Bürstenmaterials, dadurch fest, daß die Permeabilität geringer wird, wenn die Tonermenge im magnetischen Bürstenmateria! zunimmt, während die Permeabilität steigt, wenn '!er Toneranteil abnimmt. Zu dem Zweck wird das Magnetbürstenmaterial im Gehäuse 5 über eine Transportleitung 20 in ein Detektorrohr 21 eingeführt, in welchem die Permeabilität des zugeführten Magrietbürstenmaterials mit Hilfe von Spulen 22,22 und eines Kerns 23 festgestellt wird, wobei dann das Detektorsignal über einen Verstärker 24 an die Gleich-Spannungsquelle 19 der Tonerrückgewinnungsanordnung 8 gegeben wird, um auf diese Weise die Spannung der Gleichspannungsquelle 19 in Übereinstimmung mit der magnetischen Permeabilität des Magnetbürstenmaterials zu variieren. Wenn die magnetische Permeabili- _co tat des Magnetbürstenmaterials gering ist. was bedeutet, daß eine hohe Tonerdichte vorhanden ist. dann sorgt der Detektor 9 für eine Spannungserhöhung der Gleichspannungsquelle 19. damit die Tonermenge, die von der leitfähigen Walze 14 angezogen wird, steigt. Wenn da- _C5 gegen die magnetische Permeabilität des Magnetbürstenmaterials hoch ist. was einer geringen Tonerdichte enrsnricht. senkt der Detektor 9 die Spannung der Gleichspannungsquelle 19 und vermindert dadurch die von der leitfähigen Walze 14 angezogene Tonermenge. Im vorliegenden Fall wird das in das Detektorrohr 21 eingeführte Magnetbürstenmaterial über eine Transportleitung 25 in das Gehäuse 5 zurückgeführt.

Es wird nun die Arbeitsweise der Reinigungsvorrichtung 4 mit vorstehend beschriebenem Aufbau erläutert. Die Fotoleitertrommel 1 wird zunächst aufgeladen, belichtet, entwickelt, und es wird das Bild übertragen. Wenn dann anschließend der auf der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 noch verbliebene Resttoner im Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil angedeutet, weilerbefördert worden ist. bürstet die Magnetbürste 13. die sich auf der leitfähigen Hülse 11 aufgrund der Magnetkraft der Magnetwalze 10 ausbildet, über die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 hinweg und entfernt von dieser die Tonerreste, während sich die leitfähige Hülse 11 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Der auf diese Weise abgenommene Toner bewegt sich mit der Drehung der leitfähigen Hülse 11 und trennt sich dann zusammen mit dem magnetischen Träger von der leitfähigen Hülse 11, wobei er an der Stelle des unmagnetisierten Bereichs 10a der magnetischen Walze 10 in das Gehäuse 5 fällt. Der Toner, der zusammen mit dem magnetischen Träger heruntergefallen ist, wird durch den Rührer 7 aufgewirbelt und dadurch gleichmäßig verteilt. Ein Teil des magnetischen Bürstenmaterials, das auf diese Weise gleichmäßig aufgewirbelt worden ist, wird in die Detektorröhre 21 des Detektors 9 über die Transportbahn 20 hineingefördert, wo die Tonerdichtc festgestellt wird. Das Detektorsignal wird vom Detektor 9 der Gleichspannungsquelle 19 der Tonerrückgewinnungsanordnung 8 zugeführt, so daß dadurch die Spannung der Gleichspannungsquelle 19 nach Maßgabe der Tonerdichte variiert wird. Wenn die Spannung der Gieichspannungsqueiic IS auf diese Weise variiert worden ist, ist die Tonermenge, welche die leitfähige Walze 14 der Tonerrückgewinnungsanordnung 8 anzieht, nach Maßgabe der Tonerdichte gesteuert. Der von der leitfiihigen Walze 18 angezogene Toner wird bei Drehung der Walze 14 im Gegenuhrzeigersinn transportiert und von der Rakel 15 von der Walzenoberfläche abgeschabt. Der abgeschabte Toner wird dann vom Schneckenförderer 16 zur Entwicklerstation od. dgl. forttransportiert. Auch wenn in diesem Fall magnetischer Träger in den Toner eingemischt und mitangezogen worden ist sowie von der leitfähigen Walze 14 transportiert worden ist, wird dieser auf die magnetische Walze 17 gezogen und dadurch von der leitfähigen Walze 14 abgenommen, bevor er zur Rakel 15 gelangt, so daß der magnetische Träger dann von der Rakel 18 in das Gehäuse 15 zurückgeführt wird.

In dieser Weise ist die Reinigungsvorrichtung 4 so aufgebaut, daß die Tonerdichte des magnetischen Bürstenmaterials im Gehäuse 5 vom Detektor 9 erfaßt und das Maß an Tonerrückgewinnung der Tonerrückgewinnungsanordnung 8 aufgrund des Detektorsignals gesteuert wird. Damit kann die Tonerdichte im magnetischen Bürstenmaterial im Gehäuse 5 stets konstant gehalten werden. Dies hat zur Folge, daß die Magnetbürste 13. die aus dem magnetischen Bürstenmaterial auf der Oberfläche der Magnetbürstenanordnung 6 aufgebaut wird, ständig einen guten Zustand hat und damit der von dei Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht 3 verbliebene Tonerrückstand ohne Beschädigung der Oberfläche sehr gut entfernt werden kann.

Es wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Ein schemati-

schcs Prin/ipbild einer die Erfindung einschließenden Reinigungsvorrichtung ist in der F i g. 2 wiedergegeben.

In dieser F i g. 2 ist mit I eine Fotoleitertrommel bezeichnet, in deren Nähe eine· Magnetbürstenanordnung 2b eingerichtet ist. Diese hat eine magnetische Walze 27 *, Lind eine drehbare, elektrisch leitfähige Hülse 28, die den niagnc'i'jchen Zylinder umgibt. Die Magnetbürste 13, die sich iuf der Oberfläche des leitfähigen Zylinders 28 aufgrund der magnetischen Kraft des Magnetzylinders 27 ausbildet, reibt gewissermaßen durch Gleitbewegung in über die Oberfläche der Fotoleitertrommel 1. Über eine (nicht gezeigte) Kollektorbürste erhält die leitfähige Hülse 28 von einer Gleichspanniingsquelle 29 eine Spannung V₁, z. B. 400 V. welche höher als das Potential der Fotoleitertrommel 1 ist, zugeführt. Beim vorliegen- ι·ί den Ausführungsbeispiel ist ein Abschnitt für die Reservehaltung des Magnetbürstenmaterials als Toner/Träger-BehäUer 10 in Trogform dargestellt. Auf der der Fotoleitertrommel 1 abgelegenen Seite der Magnetbürsienanordnung 26 ist eine elektrisch leitfähige Walze 31 2» angeordnet, die gleitend an der Magnetbürste 13, die auf der leitfähigen Hülse 28 mit Hilfe der Magnetkraft der magnetischen Walze 27 aufgebaut ist, entlangreibt und die Aufgabe hat. Tonerüberschuß zurückzugewinnen und die Tonerdichte in der Magnetbürste 13 auf einem brauchbaren Wert zu halten. Durch Schließen eines Schalters SW oder eines Relaiskontaktes 32-1 erhält diese leitfähige Walze 31 über eine Kollektorbürste eine Spannung zugeführt, z. B. 600 V, die höher als die Spannung V, der Gleichspannungsquelle 29 ist, die an der jo leitfähigen Hülse 28 anliegt. Zur Speisung dient hierzu eine Gleichspannungsquelle 33 mit einer Spannung V₂ (/. B. 200 V). Eine Rakel 34 sitzt auf der leitfähigen Walze 31 auf und hebt von ihr den auf ihrer Oberfläche anhaftenden Toner ab. Der so von der Rakel 34 abgeschabte Toner fällt in einen Tonersammelbehälter 35. Der Minuspol der Gleichspannungsquelle 29 liegt an Masse, während ihr Pluspol mit der leitfähigen Hülse 28 verbunden ist und überdies mit dem Minuseingang (Umkehreingang) eines Komparators 38 und mit einem Detektorwiderstand 27 in Verbindung steht. Der Pluseingang (Direkteingang) des Komparators 36 ist mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle 38 verbunden, deren Minuspol mit dem Verbindungspunkt zwischen Detektorwiderstand 37 und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle 33 in Verbindung steht und außerdem an einen Vorspannungswiderstand /?i geführt ist. der zwischen Basis und Emitter eines Transistors 39 liegt. Außerdem ist der Ausgang des Komparators 36 mit einem Punkt zwischen Spannungsteilerwiderständen R₂ und Ri verbunden. Ein Relais RL32-2 für das Öffnen oder Schließen des erwähnten Relaiskontakts 32-1 liegt zwischen dem Spannungsteilerwiderstand Rs und dem Kollektor des Transistors 39. Eine Speisung 40 für die Relaisbetätigungsspule ist zwischen dem Emitter des Transistors 39 und der Relaisspuie 32-2 eingefügt.

Der Schalter SW ist so aufgebaut, daß er zu Beginn eines jeden Kopiervorgangs einer ersten Kopie, einer zweiten Kopie, einer dritten Kopie usw. für eine bestimmte Dauer arbeitet. Außerdem wird der Relaiskontakt 32-1 mit Hilfe der Relaisspule 32-2 nach Maßgabe der Ausgangsgröße des Komparators 36 geöffnet und geschlossen.

Der Tonerrest auf der Fotoleitertrommel 1 bleibt in dem Zustand, in dem er in einer bestimmten Polarität aufgeladen ist, haften. Als Beispiel genommen, ist der elektrostatisch auf der Fotoleitertrommel 1, die ein positives Potential zugeführt erhält, haftende Toner negativ geladen. Die leitfähige Hülse 28 der Magneibürstenan-Ordnung 26 erhält dagegen ein Potential von positiver Polaritäi zugeführt, das höher als das Oberflächenpotential der Fotoleitertrommel I ist.

Allgemein gesagt, wenn die elektrische Ladung c an einem beliebigen Punkt, an dem eine elektrische Feld stärke ^herrscht, vorhanden ist, dann wirkt eine Kraft /■ auf die Punktladung nach folgender Gleichung:

F = eE

in einem elektrostatischen Feld mit einer Feldstärke L·. die durch ein elektrostatisches Potential (scalares Potential) '/'hervorgerufen wird.gilt folgendes:

E = -grad Φ.

Daraus ergibt sich, daß in dem Feld, in dem Verhältnisse nach den Gleichungen (!) und (2) herrschen, in einem Feld also, das dem Coulombschen Gesetz folgt, die Stärke der auf eine Punktladung wirkenden Kraft bei höherer Vorspannung größer ist. Da also die Vorspannung K| höher ist, wird die Haftwirkung des Tonerrestes gegenüber der Magnetbürste 13 größer und die Reinigungswirkung wird höher. Es versteht sich deshalb, daß die Wirksamkeit der Tonerrückgewinnung durch die leitfähige Walze 31 um so mehr zunimmt, als die Vorspannung V₁ + V₁ an der leitfähigen Walze 31 über die Vorspannung V, ansteigt, die der leitfähigen Walze 28 zugeführt wird.

Das Magnetbürstenmaterial besteht aus einer Mischung aus Träger und Toner. In dieser Mischung besitzt der magnetische Träger ein bestimmtes Maß an elektrischer Leitfähigkeit, während der Toner ein elektrischer Isolator ist. 1st also ein hoher Anteil Toner enthalten, dann steigt der Widerstand des Magnetbürstenmaterials.

Das latente elektrostatische Bild auf der Fotoleitertrommel 1 ist mit Toner entwickelt und dann auf ein Blatt Übertragungspapier übertragen worden. Der nicht übertragene Toner gelangt mit der Oberfläche der Fotoleitertrommel in den Bereich der Magnetbürsten-Reinigungseinrichtung. Die leitfähige Hülse 28 der Magnetbürsten-Reinigungseinrichtung erhält von der Gleichspannungsquelle 29 eine Spannung V'i zugeführt, die höher als die Spannung ist, die an die Fotoleitertrommel 1 angelegt wird. Außerdem ist der auf der Fotoleitertrommel 1 verbliebene Tonerrest mit entgegengesetzter Polarität zur Polarität der Spannung der leitfähigen Hülse 28 aufgeladen. Dadurch bleibt der Tonerrest ander Magnetbürste 13 auf der leitfähigen Hülse 28 hängen, was die Reinigung der Fotoleitertrommel 1 bedeutet. Der Toner der Magnetbürste 13 wird auf die leitfähige Walze 31 gezogen, indem die an ihr liegende Spannung ( V, + V₂) höher als die Spannung der leitfähigen Hülse 28 ist, woraufhin dann durch die aufliegende Rakel 34 der auf die Trommel 31 gezogene Toner abgeschabt und in den Tonerbehälter 35 abgegeben wird.

Wenn bei diesem Reinigungsvorgang die Kopiermaschine fortwährend über eine längere Dauer betrieben wird, läßt sich eine bestimmte Reinigungswirkung nicht mehr erzielen, weil der Toneranteil oder die Tonerdichte im Magnetbürstenmaterial ansteigt. Diese Störung wird in folgender Weise umgangen. Der Schalter SW schließt für eine bestimmte Dauer zu Beginn eines jeden Kopiervorgangs, so daß in dem Stromkreis, der aus der Gleichspannungsquelle 33. dem Schalter SW. der leitfähigen Walze 31, der Magnetbürste, der leitfähigen Hülse

28 und dem Detektorwiderstand 34 besteht, Strom fließt. Wenn feste Spannungen angelegt werden, steigt ader fällt der Stromwert mit Änderung des Widerstandswertes des Magnetbürstenmaterials, welcher durch das Einmischungsverhältnis des Toners in der Magnetbürste 13 ι .itbestimmt ist. Es ist deshalb möglich, daß eine Spannung an dem Detektorwiderstand 37, der in diese geschlossene Schleife eingefügt ist, auf einem bestimmten Bezugswert gehalten wird, wenn die Tonerdich'.e der Magnetbürste 13, oder mit anderen Worten, der Toneranieil des Magnetbürstenmaterials auf einem vorgegebenen Bezugsdichtewert gehalten wird, so daß auf diese Weise die Zunahme oder Abnahme der Tonerdichte gesteuert wird. Es folgt nun eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung der Zusammenhänge von Tonerdichte und Bezugsspannung anhnnH Hpr F i a. 3.

t*

Diese F i g. 3 zeigt ein Diagramm der Abhängigkeit zwischen Tonerdichte und festgestellter Spannung im Ausführungsbeispiel nach der Erfindung gemäß F i g. 2. Das Diagramm zeigt, daß Tonerdichte im Magnetbürstenmaterial und Spannung am Detektorwiderstand 37 zueinander umgekehrt proportional sind. Der Grund dafür liegt darin, daß der Widerstand der Magnetbürste 13 ansteigt, wenn die Tonerdichte im Magnetbürstenmaterial wächst, so daß der durch den Stromkreis fließende Strom absinkt und damit sich auch der am Detektorwiderstand 37 auftretende Spannungsabfall entsprechend verkleinert. Der Strom durch die geschlossene Schleife von z.B. ΙΟΟμΑ betrifft bei der Darstellung einen vorgegebenen Bezugstonerdichtewert von etwa 8%. Es wird dann am Detektorwiderstand 37 von 100 kfi eine Spannung von 10 V entwickelt. Die Bezugsspannung ist folglich mit 10 V vorgegeben. Der Magnetträger hat gewöhnlich einen Widerstandswert von 10'— 10^bncm und zeigt 1O⁷IO⁵ Sicm, wenn Toner beigemischt ist.

Wenn am Kopierer die Drucktaste gedrückt wird, fangen die Fotoleitertrommel 1, die leitfähige Hülse 28 und die leitfähige Trommel it an, sich zu drehen, bevor ein Bild erzeugt wird, so daß die Magnetbürste 13 ebenfalls umzulaufen beginnt. Zur gleichen Zeit schließt Schalter SW für eine bestimmte Dauer, womit der vorstehend aufgeführte Stromkreis geschlossen ist und der leitfähigen Walze 31 die Gleichspannung V₂ zugeführt wird. Nach Ablauf der vorbestimmten Dauer öffnet Schalter SWden Stromkreis. Wenn der leitfähigen Walze 31 die Spannung V₂ zugeführt wird, fließt ein der Tonerdichte der Magnetbürste 13 entsprechender Strom durch den Detektorwiderstand 37. und die an ihm auftretende Spannung wird durch den Komparator 36 mit dem Bezugsspannungswert V3 der gesonderten Gleichspannungsquelle 38 verglichen.

Ist die Tonerdichte der Magnetbürste 13 höher als die Bezugsdichte, wenn der Schalter SW während der bestimmten Dauer geschlossen ist, dann wird der durch den Detektorwiderstand 37 fließende Strom klein, und die an ihm auftretende Spannung, die die Eingangsspannung an der Minuseingangsklemme des Komparaiors 36 ist, wird niedriger als die Bezugsspannung Vj an der Pluseingangsklemme, so daß am Ausgang des Komparators 36 ein Η-Signal auftritt. Dadurch wird im Transistor 39 ein Schalteffekt ausgelöst, und durch die Rela'sspule 32-2 fließt ein Strom, so daß der Relaiskontakt 31-1 schließt. Auch wenn der Schalter SlVöffnet, bleibt die Zufuhr der Spannung V2 erhalten, weil der aus Relaiskontakt 32-1. leitfähiger Walze 31, Magnetbürste 13. leitfähiser Hülse 28 und Detektorwiderstand 37 bestehende Stromkreis erhalten bleibt. Da die leitlähige Walze 31 die Spannung {V, + V₂) zugeführt erhält, wird der z. B. die Bezugsdichte von 8% übersteigende Toner durch die leitfähige Walze 31 entzogen, so daß die Tonerdichte in der Magnetbürste 13 allmählich sinkt. Wenn diese Tonerdichte den Bezugsdichtewert erreicht hat, ist der durch den Detektorwiderstand 37 fließende Strom angestiegen, so daß dann der Detektorspannungswert über den Wert der Bezugsspannung Vj anzu-..reigen beginnt und damit am Ausgang des Komparators 36 ein L-Signal erscheint. Damit wird Transistor 39 gesperrt, die Relaisspule 32-2 fällt ab, und der Relaiskontakt 32-1 öffnet.
Wenn die Tonerdichte der Magnetbürste 13 niedriger als der Bezugsdichtewert ist, wenn Schalter SW für die bestimmte Zeitdauer geschlossen wird, (ließt durch den obengenannten geschlossenen Stromkreis ein großer Strom, so daß die Detektorspannung am Uetektorwiderstand 37 über dem Wert der Bezugsspannung V₁ liegt und damit am Ausgang des Komparaiors 36 L-Signal erscheint. Damit wird der Transistor 39 nicht geschaltet, das Relais 32-2 bleibt aus, und der Relaiskontakt 32-1 bleibt offen, so daß der geschlossene Stromkreis nur so lange besteht, wie der Schalter SW geschlossen ist, und mit öffnendem Schalter SW wieder geöffnet ist. Nachdem also der Schalter SW geöffnet hat, erhält die leitfähige Walze 31 nicht mehr die Spannung (Vi+ V₂), und die Rückgewinnung von Toner aus der Magnetbürste 13 zur leitfähigen Walze 31 hin wird beendet. Jedesmal, wenn der Schalter SW geschlossen wird, wird von der Fotoleiterwalze 1 an die Magnetbürste 13 Toner übergeben, so daß die Tonerdichte in der Magnetbürste 13 wieder zunimmt. Wie oben beschrieben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung festgestellt, ob die Tonerdichte der Magnetbürste einen Bezugsdichtewert bei jedem Einschalten des Schalters SWangenommen hat oder nicht.

Bei wiederholtem Kopieren wird vor Beginn des Bilderzeugungsvorgangs für jede Kopie die Spannung V₂ während einer bestimmten Dauer an die leitfäh.ge Walze 31 geführt, um zu entscheiden, ob die am Detektorwiderstand 37 auftretende Detektorspannung den Referenzwert gemäß F i g. 3 hat (d. h., ob die Tonerdichte in der Magnetbürste 13 richtig ist), ist diese festgestellte Spannung unterhalb des Referenzwertes, dann ist damit erkannt, daß die Tonerdichte zu hoch ist, Spannung V₂ von der Gleichspannungsquelle 33 bleibt der leitfähigen Walze 31 zugeführt, und aus der magnetischen Bürste 13 wird weiter Toner zur leitfähigen Walze 31 hin entzogen. Wird dagegen festgestellt, daß die Spannung des Detektorwiderstandes 37 unter dem Bezugswert liegt, bedeutet diese Feststellung, daß die Tonerdichte zu niedrig ist. das Ausgangssignal des Komparators 36 wird L und Transistor 39 und Relais 32-2 gehen in den ausgeschalteten Zustand, so daß der Relaiskontakt 32-1 offen ist und der leitfähigen Walze 31 nicht die Spannung (Vi -I- V₂) aus den Gleichspannungsquellen 29 und 33 zugeführt wird. Damit wird von der leitfähigen Walze 31 kein Toner entzogen. Bei Wiederholung des Kopier-Vorgangs nimmt dann die Tonerdichte allmählich zu und nähert sich dem richtigen Wert an. Damit sinkt die Detektorspannung allmählich ab und nähert sich dem Be-ZL'^sspannungswert.

Durch überwachung der Tonerdichie mit dem oben beschriebener. Verfahren kann die Tonerdichte in der Magnetbürste 13 auf praktisch konstanten Wert geregelt werden. Das erfindungsgemäße Beispiel ist so aufgebaut, daß die Tonerdichte aufgrund der Änderung des

/wischen leitfähiger Hülse 28 und leitfähiger Walze 31 "iicßcnden Stroms, welche über die Magnetbürste 13 miteinander in Verbindung stehen, festgestellt wird, wozu die Gleichspannungsvorspanniing ausgenutzt wird, die der leitfähigen Walze 31 in der Nachbarschaft der leitfähigen Hülse 28 zugeführt wird. Es ist jedoch nicht unbedingt nötig, daß das der Magnetbürste 13 gegenübergestellte Element die leitfähige Tonerrückgewinnungswalze 31 ist, sondern dieses Element kann auch eine Tonerdichten-Detektorelektrode in Gestalt einer in einfachen Metallplatte oder einer Metallwalze sein. Es ist auch möglich, die Tonerdichie des Magnetbürstcnmutcrials dadurch zu regeln oder zu steuern, daß die Dichte in irgendeinem anderen Bereich als dem Magnetbürstenabschnitt überwacht wird.

Nach obiger Beschreibung kann die Tonerdichte des Magnctbürstenmaterials mit Hilfe der Erfindung stets konstant gehalten werden, so daß dadurch die aus dem Magnetbürstenmaterial auf der Oberfläche einer Magnetbürstenanordnung gebildete Magnetbürste stets eincn gut brauchbaren Zustand hat. woraus sich ergibt, daß ohne Beschädigung der Oberfläche des Fotoleiters Tonerreste sehr gut davon entfernt werden können. Außerdem ist die Reinigungswirkung stark genug, damit stets klare Kopien hervorgebracht werden, was fernei- 2> hin die Wirkung hat, daß auf der Fotoleiteroberfläche kein Toner verschmilzt oder anhaftet, so daß auch die Haltbarkeit des Fotoleiters verbeten ist. Mit der Erfindung wird auch erreicht, daß die in der Magnetbürste enthaltene Tonermenge steuerbar ist. daß der magnetische Träger sich nicht verschlechtert, so daß die Lebensdauer des Trägers erhöht wird, und daß die Reinigungswirkung stabilisiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Reinigungseinrichtung für ein Bilderzeugungsgerät mit einer Magnetbürsteneinrichtung, die ein Magnetbürstenmaterial, das aus einem magnetischen Träger und Toner besteht, die Oberfläche eines Fotoleiters gleitend abreiben läßt und damit auf der Fotoleiteroberfläche haftende Tonerreste entfernt, und einer Tonerrückgewinnungseinrichtung, der eine Vorspannung zugeführt wird, damit sie überschüssigen Toner im Magnetbürstenmaterial aufgrund einer zugeführten Spannung anzieht und rückgewinnt, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Tonerdichtendetektoreinrichtung (9/SVV. 33, 36-38) die Tonerdichte des Magnetbürstenmaterials festgestellt und mittels einer Vorspapnungssteuerei.nnchtung (19/32, 39, R\ — R}) entsprechend dem Aiiigangssignal der Tonerdichtendetektoreinrichtung die Höhe der Vorspannung gesteuert wird, die der Tonerrückgewinnungseinrichtung (8; 14,15/31) zuzuführen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbürste (6/26) eine zylindrische, elektrisch leitfähige Hülse (1 //28) aufweist, die in einer bestimmten Richtung umläuft, sowie einen stationären Magneten (10/27) der innerhalb der leitfähigen Hülse angeordnet ist und das Magnetbürstenmaterial auf die Oberfläche der leitfähigen Hülse (11/28) zieht, wodurch eine Magnetbürste erzeugt wird.

3. Einrichtung nach Ansp.uch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerrückgewin ungseinrichtung (8; 14, 15—31, 34) eine elektrisch leitfähige Walze (14/31) aufweist, der eine Vorspannung zuführbar ist und auf deren Oberfläche eine Rakel (15/34) den angezogenen Toner abschabt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerrückgewinnungseinrichtung (8) einen Magnetkörper (17) aufweist, der in unmittelbarer Nähe der leitfähigen Walze (14) angeordnet ist und die auf der leitfähigen Walze haftenden Magnetträger anzieht.

5. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Tonerdichtendetektor (9) aus einer Einrichtung besteht, die die magnetische Permeabilität des Magnetbürstenmaterials feststellt.

6. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerdichtendetekioreinrichtung (SW. 33, 36—39) aus Mitteln aufgebaut ist. die den Widerstandswert des Magnetbürstenmaterials ermitteln.

7. Einrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5VV. 33, 36-38) für die Feststellung des Widerstandswertes Einrichtungen zur Ermittlung eines Widerstandswertes eines Magnetbürstenabschnitts (13) sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (5VV. 33, 36-38) für die Feststellung des Widerstandswertes Einrichtungen zum Ermitteln eines Widerstandswertes zwischen der leitfähigen Hülse (28) und der Tonerrückgewinnungsein richtung (31) sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Toncrdichtcndctcktor (SW, 33, 36—38) die Tonerdichte in Kopplung mil einem Kopiervorgang ermittelt.

10. Einrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Hülse (11/28) eine Vorspannung zugeführt erhält und auf einem Potential gehalten ist, das höher als das Potential der Fotoleiteroberfläche ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung ein niedrigeres Potential hat als die Vorspannung, die der Tonerrückgewinnungseinrichtung (14,31) zugeführt wird.