DE3333922C2 - Reinigungseinrichtung zum Entfernen und Sammeln nicht übertragener, restlicher Tonerpartikel von einem Photoleiter - Google Patents

Abstract

Mittels einer Reinigungseinrichtung werden restliche Tonerpartikel von einem Photoleiter mit Hilfe magnetischer Trägerpartikel entfernt. Die Trägerpartikel bilden magnetische Bürsten, welche die restlichen Tonerpartikel von dem Photoleiter adsorbieren und dadurch entfernen. Durch zwei Übertragungshülsen, die in ihrem Inneren jeweils Dauermagnete aufweisen, werden die entfernten Tonerpartikel zusammen mit den Trägerpartikeln umgewälzt. Eine Tonersammelrolle und eine Gegenelektrode liegen auf verschiedenen Seiten einer Umlaufbahn für die Trägerpartikel, welche die Tonerpartikel mit sich tragen, einander gegenüber. Die Tonersammelrolle sammelt die Tonerpartikel, die von den Trägerpartikeln adsorbiert bzw. aufgenommen worden sind. Die Gegenelektrode weist einen verhältnismäßig schmalen und geerdeten, leitenden Elektrodenteil und einen verhältnismäßig breiten Isolierteil auf.

Description

a) die Elektrode aus zwei verschiedenen Teilen (72a, 72o; besteht,

b) der erste Elektrodenteil (72a^ elektrisch leitend ist und der zweite Elektrodenteil {72b) elektrisch isolierend ist, und

c) der erste elektrisch leitende Elektrodenteil (72a) eine kleinere Oberfläche als der zweite elektrisch isolierende Elektrodenteil (72b) aufweist.

2. Reinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Elektrodenteil (72a,) auf Massepotential liegt.

3. Reinigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an die Sammelrolle (70) gegenüber dem elektrisch leitenden Elektrodenteil (72a,) angelegte elektrische Potential die gleiche Polarität und die gleiche Größe hat wie das an die Hülse (56) der Magnetbürsteneinrichtung gegenüber Masse angelegte Potential.

Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung zum Entfernen und Sammeln nicht übertragener, restlicher Tonerpartikel von einem Photoleiter mittels magnetischer Bürsten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Reinigungseinrichtung ist in der älteren Anmeldung gemäß der DE-OS 33 01 796 beschrieben. Diese Reinigungseinrichtung umfaßt gemäß einer Ausführungsform mehrere Magnetbürsten, welche durch magnetische Trägerpartikel gebildet werden und dazu dienen, restliche Tonerpartikel von einem Photoleiter in Form einer Trommel zu entfernen. Dabei werden die restlichen Tonerpartikel durch die magnetischen Trägerpartikel absorbiert, welche mit einer Polarität geladen sind, die einer Ladungspolarität der Resttonerpartikel entgegengesetzt ist Bei dieser Ausführungsform ist ferner eine Tonersammeieinrichtung zum Sammeln der restlichen Tonerpartikel vorhanden, die von den magnetischen Trägerpartikeln an der Magnetbürsteneinrichtung aus den magnetischen Trägerpartikcln sbsorbiert worden sind. Diese Tonersammeieinrichtung umfaßt eine Sammelrolle und wenigstens eine der Sanimelrolle in einem Abstand gegenüberliegend angeordnete Elektrode, wobei zwischen der Sammelrolle und der Elektrode eine elektrische Potentialdifferenz vorhanden ist und die Trägerpartikel mit den Tonerparlikeln durch den Raum zwischen Sammelrolle und Elektrode hindurchbewegt werden können. Die Magnetbürsteneinrichtung bildet eine Umwälzeinrichtung für die magnetischen Trägerpartikel. Der Verlauf der magnetischen Trägerpartikel erstreckt sich zwischen den jeweiligen Magnetbürsten und auch der Tonersammeieinrichtung. Mit Hilfe dieser Ausführungsform ist jedoch eine wirksame Sammelwirkung nur so lange erzielbar, als die Tonerdichte in den Trägerpartikeln nicht sehr hoch ist. Nur dann ist nämlich der Widerstand des gesamten Trägers relativ hoch und es kann vermieden werden, daß allzugroße Leckströme fließen.

Aus der US-PS 39 50 089 ist eine Reinigungseinrichtung in der üblichen herkömmlichen Ausführungsform bekannt, wie sie in F i g. 1 veranschaulicht ist. Bei dieser herkömmlichen Reinigungseinrichtung muß eine vergleichsweise hohe Spannung verwendet werden, um magnetische Bürsten in der gewünschten Form auszubilden. Ferner muß auch eine sehr hohe Spannung von 1000 bis 2000 V an die Tonersammeihülse angelegt werden, um eine Potentialdifferenz zwischen den verwendeten Hülsen zu entwickeln. Durch die Verwendung derart hoher Spannungen neigt die bekannte Konstruktion jedoch dazu, daß sich leicht Leckströme ausbilden können, wodurch auch ein gleichmäßiges Sammeln der Tonerteilchen nachteilig beeinflußt wird.

Eine weitere Schwierigkeit bei einer solchen herkömmlichen Reinigungseinrichtung besteht auch darin, daß die Tonerpartikel, die mittels der Bürsten auf der nichtmagnetischen Hülse aufgenommen sind, nicht zu der Tonersammelhülse verschoben oder wirksam von dieser aufgenommen werden können, wenn nicht eine Spannung, die höher als die an die nichtmagnetische Hülse angelegte Spannung ist, an die Tonersammelhülse angelegt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Reinigungseinrichtung der angegebenen Gattung derart zu verbessern, daß Spannungsüberschläge und Leckströme innerhalb der Tonersammeieinrichtung weitgehend vermieden weiden.

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

Die Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung führt zu den folgenden Vorteilen:

Gewöhnlich fließt eine große Trägerpartikelmenge durch den Spalt zwischen der Sammelrolle und der Elektrode hindurch, um zwischen einer Rakelschneide und einem Abstreifer aufgebracht zu werden. Selbst wenn die Trägerpartikel im Verlauf ihrer nach unten erfolgenden Strömungsbewegung die genannte Elektrode berühren, kommt der größte Teil der Trägerpartikeimenge aufgrund der erfindungsgemäßen Konstruktion lediglich in Berührung mit dem größeren Elektrodenteil, welches aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, während nur ein vernachlässigbar kleiner

Teil dieser Menge mit dem kleineren Elekrodenteil in Berührung kommt, der elektrisch leitend ist Dadurch wird wirksam verhindert, daß die an die Sammelrolle angelegte Spannung an den Trägerpartikeln entlang zu der genannten Elektrode übergeführt wird und Leckströme oder Entladungen auftreten können. Dadurch wird ferner auch ein hoher Sammelwirkungsgrad erzielt, wobei dieser Tonersammeiwirkungsgrad auch unabhängig von der jeweils vorhandenen Tonermenge in den Trägerpartikeln ist Erfindungsgemäß wird also erreicht, daß das Auftreten von Leckströmen oder von Entladungen innerhalb der Tonersammeieinrichtung auch dann wirksam vermieden wird, wenn die Tonerdichte an den Trägerpartikeln relativ hoch ist

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

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Vergleich zum Stand der Technik und unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Reinigungseinrichtung mit magnetischer Bürste;

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Reinigungseinrichtung mit magnetischen Bürsten mit Merkmalen nach der Erfindung, und

F i g. 3 eine Darstellung einer in der Praxis verwendeten Ausführung einer Gegenelektrode, welche in der in F i g. 2 dargestellten Einrichtung vorgesehen ist

Zum leichteren Verstehen der Erfindung wird zuerit kurz die herkömmliche, in Fig. 1 dargestellte Reinigungseinrichtung beschrieben. Eine Photoleitertrommel 10, welche als Aufzeichnungsteil dient, wird mittels eines (nicht dargestellten) Antriebsmechanismus in einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung gedreht. Eine Reinigungseinrichtung 12 ist in der Nähe des Umfangs der Trommel 10 und bezüglich der Drehrichtung der Trommel 10 nach einer (nicht dargestellten) Übertragungsstation angeordnet. Die Reinigungseinrichtung 12 weist im allgemeinen einen Koronalader 14, eine Magnetbürsteneinrichtung 16, und eine Tonersammeieinrichtung 18 auf. Der Koronalader 14 wird dazu verwendet, eine Ladung auf die Oberfläche der Trommel 10 aufzubringen, um die Polarität von Tonerpartikeln 13, die auf der Trommeloberfläche verblieben sind, gleichförmig zu machen.

Die Magnetbürsteneinrichtung 16 weist eine nichtmagnetische Hülse 20 und Dauermagnete 22 zum Halten von magnetischen Bürsten auf, wobei die Dauermagnete in der Hülse 20 untergebracht sind. Während die Hülse 20 um eine Welle 24 drehbar ist, wie durch einen Pfeil in der Zeichnung angezeigt ist, sind die Dauermagnete 22 in den wiedergegebenen Stellungen ortsfest gehalten. In einem schalenförmigen Behälter 26 ist eine Menge magnetischer Trägerpartikel 28 untergebracht, welche Trägerpartikeln entsprechen, die bei einer Zweikomponenten-Entwicklung verwendet werden. Der Träger 18 wird durch die Magnete 22 angezogen und dadurch durch die Hülse 20 adsorbiert und dann durch die Hülse 20 zu der Trommel befördert.

Der Koronalader 14 wird von einer Energiequelle 30 gespeist, deren Polarität so gewählt ist, daß er sich mit derselben Polarität wie eine Ladung entlädt, die auf die restlichen Tonerpartikel 13 aufgebracht worden ist. Die Hülse 20 wird von einer Spannungsquelle 32 mit einer Spannung versorgt, deren Polarität derjenigen der Ladung auf den Tonerpartikeln 13 entgegengesetzt ist.

Trägerpartikel 34 auf der Hülse 20 stehen in der Nähe der Magnetpole der Magnete 22 aufrecht in Form von Haaren, wodurch magnetische Bürsten gebildet sind. Durch die sich drehende Hülse 20 bürsten die Magnetbürsten an den Tonerpartikeln 13 auf der Photoleitertrommel 10. Die an die Hülse 20 angelegte Spannung induziert eine statische Anziehung, durch welche die Tonerpartikel 13 durch die Trägerpartikel 34 adsorbiert werden. Hierdurch werden die Tonerpartikel 13 von der Trommel 10 entfernt, wodurch deren Oberfläche gereinigt wird.

Entsprechend einer weiteren Drehung der Hülse 20 bildet der Träger 34, welcher den Toner 13 mitnimmt wiederum aufrechte Haare an einer Stelle, die um 180° von der Stelle entfernt liegt, wo der Toner aufgenommen wird. Der Tonersammler 18 ist an dieser 180°-entfernten Stelle angeordnet und hat eine Tonersammelhülse 36, welche in einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung drehbar ist. Die Hülse 36 wird von einer Spannungsquelle 38 mit einer Spannung versorgt, welche in ihrer Polarität der an die Hülse 20 angelegten Spannung entspricht. Da die an die Hülse 36 angelegte Spannung im allgemeinen das Zweifache der an die Hülse 20 angelegten Spannung ist, kann die Hülse 36 den Toner 13 von dem Träger 34 nehmen, welcher mit der Hülse 36 in Anlage gebracht wird. Sobald der Toner 13 auf der Hülse 36 eine Stel'e erreicht wo eine Schneide 40 gegen die Hülse 36 gedrückt wird, wird er durch die Schneide 40 von der Hülse 36 abgeschabt und in einen Behälter 42 gesammelt.

In der herkömmlichen Reinigungseinrichtung 12 muß üblicherweise eine Spannung, die im Bereich von 200 V bis 1000 V liegt, an die Hülse 20 angelegt werden, welche dazu verwendet wird, um an ihr magnetische Bürsten zu halten. Ferner muß eine Spannung, die 1000 bis 2000 V hoch ist, an die Tonersammelhülse 36 angelegt werden, um eine Potentialdifferenz zwischen den Hülsen 20 und 36 zu entwickeln. Bei Anlegen einer derart hohen Spannung kommt es jedoch zu einem Lecken bzw. Ableiten zwischen den Hülsen 36 und 20 über die dazwischen liegenden Trägerpartikel, wodurch ein glattes bzw. gleichmäßiges Tonereinsammeln nachteilig beeinflußt wird.
In F i g. 2 ist eine in ihrer Gesamtheit mit 50 bezeichnete Reinigungseinrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt, mit welcher die vorstehend angeführte Schwierigkeit überwunden wird, wobei ein beträchtlicher Abstand zwischen der Magnetbürsteneinrichtung und der Tonersammeieinrichtung festgelegt ist, so daß der Träger dazwischen umgewälzt wird.

In F i g. 2 wird eine Photoleitertrommel 10 so gedreht, wie durch einen Pfeil angezeigt ist, und die Trommel 10 trägt Resttonerpartikel 13, welche mittels eines Koronaladers beispielsweise mit negativer Polarität geladen worden sind. Die Reinigungseinrichtung 50 weist ein Gehäuse 52 mit einer Öffnung 52a auf, in welcher eine Magnetbürsteneinrichtung mit einer nichtmagnetischen Metallhülse 56 angeordnet ist. Die Hülse 56 weist im Inneren ortsfeste Dauermagnete 54 auf und dreht sich bezüglich der Magnete 54 entgegen dem Uhrzeigersinn. Über der Hülse 56 sind zwei Übertragungshülsen 58 und 60 angeordnet, welche beide aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt sind, pie beiden Hülsen 58 und 6C weisen ähnlich wie die Hülse 56 Dauermagnete 62 und 64 auf, die in deren Inneren an vorgegebenen Stellen fest angebracht sind.

Die Übertragungshülse 58 ist in einer Lage rechts oberhalb bezüglich der Hülse 56 angeordnet, wie aus

F i g. 2 zu ersehen ist und dreht sich im Uhrzeigersinn entgegengesetzt der Hülse 56. Die Übertragungshülse 60 ist über der Hülse 58 angeordnet und dreht sich entgegen dem Uhrzeigersinn. Die Hülse 56, 68 und 60 drehen sich einzeln, während magnetische Trägerpartikel 66 an sie angezogen werden, so daß einander berührende Umlaufbahnen für den Träger 66 festgelegt werden, wie durch Pfeile A und B angezeigt ist. Diese Hülsen arbeiten auf die gleiche Weise wie eine sogenannte Abziehhülse, die in einer üblichen Einrichtung mit einer Magnetbürstenentwicklung vorgesehen ist.

Ein Abstreifer 68 wirkt auf den Umfang der Hülse 60, wodurch der Träger von der Hülsenfläche abgeschabt wird. Der Träger, der von der Hülse 60 mittels des Abstreifers 68 entfernt worden ist, bewegt sich entlang einer dritten Umlaufbahn C, die durch den Abstreifer 68. eine Tonersammelrolle 70 und eine Gegenelektrode 72 festgelegt ist, was noch beschrieben wird. Der Träger fällt auf einen oberen Teil der Hülse 76 um dann zwischen der Hülse 76 und einem zweiten Abstreifer 74 aufgebracht zu werden. Der Träger wird dann von der Umfangsfläche der Hülse 56 in einer Dicke adsorbiert, welche durch eine Rakelschneide 75 festgelegt ist, überstreicht die Oberfläche der Trommel 10 und zirkuliert wieder über die angrenzenden Bahnen A, B und C.

Auf der Umlaufbahn C fällt der Träger durch den Spalt zwischen der Sammlerrolle 70 und der Gegenelektrode 72. Die Rolle 70 ist in einer durch einen Pfeil angezeigte Richtung drehbar. Eine Schneide 76 ist mit Druck an der Rolle 70 in Anlage gehalten. Unter der Schneide 76 ist eine Einrichtung 78 zum Entladen des gesammelten Toners angeordnet.

Eine Spannungsquelle 80 ist mit der Hülse 56 verbunden, um an diese eine Spannung von 200 bis 500 V anzulegen, deren Polarität derjenigen des Toners entgegengesetzt, z. B. positiv ist Eine zweite Spannungsquelle 82 ist an die Sammelrolle 70 angeschlossen, um diese mit einer Spannung zu versorgen, welche dieselbe Polarität und denselben Wert wie die an die Hülse 56 angelegte Spannung hat Die Gegenelektrode 72 ist mit Erde verbunden. Dadurch wird ein elektrisches Feld mit einer Stärke von etwa 1000 bis 5000 V/cm zwischen der Sammelrolle 70 und der Gegenelektrode 72 entwickelt

Bei Betrieb wird der Koronalader 14 vor dem Reinigen der Trommel 10 erregt, um die Ladung auf der Trommel zu zerstreuen. Hierdurch wird ein elektrostatisches, latentes Bild auf der Trommel 10 neutralisiert, und gleichzeitig nimmt die negative Ladung an dem Toner 13 zu und wird gleichförmig gemacht Wenn die Magnetbürsten, welche durch den Träger 66 an der Hülse 56 ausgebildet worden sind, über die Umfangsfläche der Trommel 10 streichen, wird der negativ geladene Toner 13 infolge der Anziehung, weiche durch die positive, an die Hülse 56 angelegte Spannung ausgeübt worden ist von dem Träger 66 adsorbiert Die Trägerpartikel 66 werden anschließend durch die Übertragungshülsen 58 und 60 entlang den Umlaufbahnen A und B und dann entlang der Umlaufbahn Cbefördert, so daß sie in Richtung der Hülse 56 fallen. Obwohl dieser Teil der Trägerpartikel durch den Spalt zwischen der Rolle 70 und der Elektrode 72 fließt wird er durch das dort bestehende elektrische Feld beeinflußt Das elektrische Feld entfernt den negativ geladenen Toner aus den Trägerpartikeln und bewirkt daß er an der Sammelrolle 70 haftet Der Toner auf dieser Rolle 70 wird infolge der Drehung der Rolle 70 mittels der Schneide 76 abgestreift und dadurch in der Tonerentladeeinrichtung 78 gesammelt Die Trägerpartikel, die den Toner freigegeben haben, fallen auf die Hülse 56, um sich wieder entlang der Umlaufbahnen zu bewegen.

In Fig.3 ist eine in der Praxis verwendbare Ausführungsform der in der Reinigungseinrichtung vorgesehenen Gegenelektrode 72 dargestellt. Die Gegenelektrode 72 weist einen Elektrodenteil 72a, der aus einem leitenden Material hergestellt ist und eine verhältnismäßig kleine Fläche aufweist, und einen Isolierteil 72b mit einer verhältnismäßig großen Fläche auf. Der Elektrodenteil 72a ist mit Erde verbunden und so angeordnet, daß er der Tonersammelrolle 70 gegenüberliegt. Eine große Trägerpartikelmenge fließt durch den Spalt zwischen der Sammeirolle 70 und der Gegenelektrode 72 hindurch, um zwischen der Rakelschneide 75 und dem Abstreifer 74 aufgebracht zu werden, wie durch das Bezugszeichen 84 angezeigt ist. Selbst wenn die Trägerpartikel 84 im Verlauf ihrer nach unten erfolgenden Strömung die Gegenelektrode 72 berühren, kommt der größere Teil in Berührung mit dem größeren Isolierteil 72b und der andere vernachlässigbare Teil mit dem kleineren Elektrodenteil 72a. Hierdurch ist verhindert, daß die an die Sammelrolle 70 angelegte Spannung an den Trägerpartikeln 84 entlang zu der Gegenelektrode 72 leckt bzw. abgeleitet wird, wodurch der Tonersammeiwirkungsgrad beträchtlich verbessert wird.

Somit ist gemäß der Erfindung eine Reinigungseinrichtung für einen Photoleiter geschaffen, welcher eine elektrisch unabhängige Anordnung einer Hülse zum Halten von magnetischen Bürsten und einer Rolle für ein Tonei sammeln ermöglicht, so daß dann keine Spannung an die Hülse und Rolle in der üblichen Spannungswertbeziehung angelegt werden muß. Hierdurch ist die Schwierigkeit des Leckens beseitigt und die Isolierung verbessert. Außerdem hat die erfindungsgemäße Einrichtung eine längere Trägerumlaufbahn als herkömmliche Einrichtungen und dadurch kann eine größere Trägermenge in der Bahn vorhanden sein, was eine Abnahme in der Ermüdungsrate der Trägerpartikel zur Folge hat

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Reinigungseinrichtung zum Entfernen und Sammeln nicht übertragener, restlicher Tonerpartikel von einem Photoleiter mittels magnetischer Bürsten, welche durch magnetische Trägerpartikel gebildet werden, mit einer Magnetbürsteneinrichtung (54,56) zum Entfernen der restlichen Tonerpartikel von dem Photoleiter (10), wobei die restlichen Tonerpartikel durch die magnetischen Trägerpartikel adsorbiert werden, weiche mit einer Polarität geladen sind, die einer Ladungspolarität der Resttonerpartikel entgegengesetzt ist, einer Tonersammeieinrichtung (70, 72, 76, 78) zum Sammeln der restlichen Tonerpartikel, die von den magnetischen Trägerpartikeln an der Magnetbürsteneinrichtung (54, 56) aus (Jen magnetischen Trägerpartikeln adsorbiert worden sind, die eine Sammelrolle (70) und eine der Sammelrolle (70) in einem Abstand gegenüberliegend angeordnete Elektrode (72) enthält, wobei zwischen der Sammelrolle (70) und der Elektrode (72) eine elektrische Potentialdifferenz vorhanden ist, und die Trägerpartikel mit den Tonerpartikeln durch den Raum zwischen Sammelrolle (70) und Elektrode (72) hindurchbewegt werden, und mit einer Umwälzeinrichtung (58, 62; 60, 64) für die magnetischen Trägerpartikel, welche sich zwischen der Magnetbürsteneinrichtung (54,56) und der Tonersammeieinrichtung (70 bis 78) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß