DE3422948A1

DE3422948A1 - Einrichtung zum sammeln von nicht-uebertragenem trockenentwickler in einem elektrophotographischen kopiergeraet

Info

Publication number: DE3422948A1
Application number: DE19843422948
Authority: DE
Inventors: Izumi Tokio/Tokyo Tagoku
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1983-06-20
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1984-12-20
Also published as: US4588285A; DE3422948C2

Description

* W It »Η

Anwaltsakte: 33 568

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler in einem elektrophotographischen Kopiergerät, und betrifft insbesondere eine in einem elektrophotographischen Kopiergerät untergebrachte Reinigungseinrichtung zum Entfernen eines nicht-übertragenen Teils von Toner, welcher auf einem photoleitfähigen Element verblieben ist.

Im allgemeinen bleibt in einem elektrophotographischen Kopiergerät, in welchem ein elektrostatisches, latentes Bild, das auf einem photoleitfähigen Element erzeugt worden ist, mittels Toner entwickelt wird, um ein sichtbares Tonerbild zu schaffen, wenn auch nur in geringer Menge, nicht übertragener Toner auf der Oberfläche des photoleitfähigen Elements zurück, selbst nachdem das Tonerbild auf ein Blatt Papier übertragen ist. Zum Entfernen des nicht-übertragenen oder Resttoners ist ein Kopiergerät der beschriebenen Art gewöhnlich mit einer Reinigungseinrichtung versehen, welche beispielsweise eine magnetische Bürste oder eine Fellbürste aufweisen kann. Eine derartige Reinigungseinrichtung ist ihrerseits mit einer Toner-Sammeleinrichtung versehen, die verwendet wird, um den entfernten Resttoner aufzufangen und zu sammeln, damit er wieder verwendet werden kann. Die Tonersammeivorrichtung, welche in verschiedenen Ausführungen vorgeschlagen worden ist, kann eine Art Absaugrolle (scavenger roller), eine Schneide, eine glatte,flache Gegenelektrode und ein Luftfilter aufweisen. An die Absaugrolle wird eine Gleichspannung mit einer Polarität angelegt, welche der Polarität einer auf den Toner aufgebrachten Ladung entgegengesetzt ist, so daß der Resttoner, welcher beispielsweise mittels

einer Fellbürste von dem photoleitfähigen Element entfernt worden ist, an die Absaugrolle angezogen wird. Der Toner an der Absaugrolle wird dann mittels der Schneide abgeschabt. Die Gegenelektrode ist gegenüber der Absaugrolle angeordnet und an sie ist eine Gleichspannung mit einer Polarität angelegt, welche der Polarität der Ladung auf dem Toner entspricht. Staub und andere Verunreinigungen, die von einem Luftstrom mitgerissen worden sind, der durch die rotierende Fellbürste erzeugt worden ist, werden durch das Luftfilter wirksam von dem Toner getrennt.

In der vorstehend beschriebenen Tonersammeieinrichtung enthalten die Verunreinigungen, die von dem Luftstrom mitgerissen worden sind, kleine Teile oder Haare der Fellbürste, welche während der Drehbewegung der Bürste entstanden sind. Da die Fellbürste gewöhnlich aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) hergestellt ist, welches die Neigung hat, sich auf eine negative (-) Polarität aufzuladen, haften die Teile oder Haare der Fellbürste an der glatten, flachen Gegenelektrode, an welche gewöhnlich eine positive (+) Gleichspannung angelegt ist, so daß sie sich im Laufe der Zeit dort anhäufen. Die Teile oder Haare der Teflon-Bürste sind etwa 30 bis 400 Mikron lang, so daßsie weitaus größer sind als der Durchmesser von Tonerpartikeln, weleher etwa bei 6 bis 10 Mikron liegt, und außerdem ist der Ladepegel der Tonerpartikel beträchtlich. Folglich kann der Toner, der von dem photoleitfähigen Element mittels der Fellbürste entfernt worden ist, leicht an Teilen und Haaren haften, die von der Bürste getrennt worden sind.

Aus den vorstehend angeführten Gründen haften die Teile und Haare der Teflon-Bürste, welche Tonerpartikel trägt, an der Gegenelektrode, bevor sie durch das Luftfilter abgesaugt worden sind. Durch das allmähliche Ansammeln der Teile und Haare der Bürste an der Gegenelektrode verringert sich der Abstand zwischen der Gegenelektrode und der Absaugrolle nach und nach. Beispielsweise kann sich ein

anfangs auf 8mm bemessener Abstand bis auf etwa 1 bis 3mm verringern. Durch den geringeren Abstand nimmt die Geschwindigkeit des von der Fellbürste erzeugten Luftstroms zu, so daß der Toner, der mittels der Fellbürste von dem photoleitfähigen Teil entfernt worden ist, von dem schnellen Luftstrom mitgerissen wird, der insgesamt durch das Luftfilter abgesaugt wird, ohne daß er von der Ansaugrolle abgefangen wird.

In dem vorstehend beschriebenen Fall kann dann der von der Fellbürste entfernte Toner nicht für eine Wiederverwendung gesammelt werden, während der Toner, der an der Ansaugrolle vorbeigeflogen ist, an dem Filter verbleibt, wodurch dessen Wirksamkeit erheblich verschlechtert wird und dessen Lebensdauer weitaus kurzer ist als erwartet.

In einem elektrophotographischen Kopiergerät, in welchem als Entwickler Tonerpartikel verwendet werden, deren Durchmesser beispielsweise nicht größer als etwa 2 Mikron ist, verbleibt der Resttoner infolge seiner intensiven Haftung gern an der Ansaugrolle, von wo ihn auch die Schneide nicht ohne weiteres entfernen kann. Folglich wird das Einfangen des Toners durch die Ansaugrolle danach schwierig, so daß die Wirkung des Tonereinsammeins begrenzt ist.

Wie oben ausgeführt, ist die Wirksamkeit einer herkömmlichen Tonersammeieinrichtung, welche in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung der Art verwendet wird, bei welcher eine Fellbürste oder eine magnetische Bürste vorgesehen ist, aufgrund der Tatsache ziemlich begrenzt, daß ein Teil des Toners und verschiedene in der Luft schwebende Verunreinigungen dazu neigen, an der Oberfläche der Ansaugrolle und/oder der Gegenelektrode haften zu bleiben.

Bisher sind noch keine Vorschläge unterbreitet worden, um mit dieser Schwierigkeit fertig zu werden. Oder anders ausgedrückt, es sind bisher noch keine Vorschläge bezüg-

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lieh eines Verfahrens oder einer Einrichtung unterbreitet worden, um einen Teil des Toners und Verunreinigungen, welche sich auf der Ansaugrolle oder der Gegenelektrode abgesetzt haben, wirksam zu entfernen. 5

Gemäß der Erfindung sollen daher die Nachteile der herkömmlichen Resttoner-Sammeleinrichtungen überwunden werden, welche eine Ansaugrolle und eine flache, glatte Gegenelektrode aufweisen. Gemäß der Erfindung soll daher eine Einrichtung zum Sammeln von Resttoner geschaffen werden, mit welcher nicht-übertragener Toner, welcher mittels einer Reinigungseinrichtung von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements entfernt wird, und Verunreinigungen, welche zusammen mit dem nicht-übertragenen Toner aus, der Reinigungseinrichtung herauskommen, getrennt werden können, damit nur der Toner wirksam eingefangen und gesammelt wird.

Ferner soll gemäß der Erfindung eine Resttoner-Sammeleinrichtung geschaffen werden, mit welcher verhindert werden kann, daß nicht-übertragener Toner, welcher von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, und Verunreinigungen, die von der Reinigungseinrichtung zusammen mit dem nicht-übertragenen Toner mitgerissen worden sind, einander anziehen und dadurch an einer Gegenelektrodenplatte haften bleiben, um sich dort im Verlauf der Zeit anzusammeln. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Resttoner-Sammeleinrichtung geschaffen werden, mit welcher verhindert werden kann, daß feine Tonerpartikel, die mittels einer Reinigungseinrichtung von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements entfernt worden sind, von einer Ansaugrolle angezogen werden, um fest an dieser haften zu bleiben und sich nach und nach an ihr anzuhäufen.

Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler in einem

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elektrophotographischen Kopiergerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Erfindung ist somit eine insgesamt verbesserte Einrichtung zum Sammeln von Resttoner für ein elektrophotographisches Kopiergerät geschaffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner, der auf einem photoleitfähigen Element eines elektrophotographischen Kopierers verblieben ist und von dort mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, folgende Teile auf: eine Energiequelle, welche als Vorspannung eine Gleichspannung liefert, ein erstes Elektrodenteil, an das von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität entgegengesetzt zu einer Ladung ist, die auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, ein zweites Elektrodenteil, an welches von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität derjenigen der Ladung entspricht, die auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, und eine die Polarität der Vorspannung umschaltende Einrichtung, um die Polaritäten der an die ersten und zweiten Elektrodenteile angelegten Vorspannungen für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall jeweils in eine entgegengesetzte Polarität umzuschalten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Einrichtung zum Sammeln von nichtübertragenem Resttoner, der auf einem photoleitfähigem Element eines elektrophotographischen Kopiergeräts verblieben ist und von diesem mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, folgende Teile auf: eine Energiequelle, welche als Vorspannung eine Gleichspannung

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liefert, ein erstes Elektrodenteil, an welches von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität entgegengesetzt der Polarität einer Ladung ist, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung entfernt wird, ein zweites Elektrodenteil, an welches von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität derjenigen der Ladung entspricht, die auf dem nicht-übertragenen Resttoner aufgebracht ist, und eine Überlagerungseinrichtung, um eine Vorspannung in Form einer Wechselspannung für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall zumindest einer der als Vorspannung dienenden Gleichspannung zu überlagern, welche an die ersten und zweiten Elektrodenteile angelegt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen: 20

Fig.l eine schematische Ansicht eines elektrophotographischen Kopierers, in welchem eine Reinigungseinrichtung mit einer Resttoner-Sammeleinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung untergebracht ist;

Fig.2 ein Diagramm, anhand welchem der Grundgedanke der Wirkungsweise einer ersten Ausführungsform der Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird;

Fig.3 und 4 Kurvendarstellungen, welche die Ergebnisse

von Versuchen wiedergeben, welche mit der ersten Ausführungsform durchgeführt wurden; 35

Fig.5 eine Ansicht der ersten Auführungsform der

Erfindung und der gesamten Reinigungsein-

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richtung, in welche sie eingebaut ist;

Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer Ansaugrolle und einer flachen Gegenelektrode, die in der Sammeleinrichtung der Fig.5 vorgese

hen sind;

Fig.7 ein Diagramm einer ganz bestimmten Ausführungsform einer Spannungspolarität-Umschalteinrichtung, welche in der Anordnung

der Fig.5 vorgesehen ist;

Fig.8 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform

der Erfindung und der gesamten Reinigungseinrichtung, in welcher sie untergebracht

ist;

eine Kurvendarstellung, welche ein Ergebnis eines Versuchs wiedergibt, welcher mit der zweiten Ausführungsform durchgeführt wurde;

eine Darstellung einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform, und

eine Darstellung einer Abwandlung der Ansaugrolle und der Gegenelektrode, welche die Resttoner-Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung darstellen.

In Fig.l sind schematisch eine Reinigungseinrichtung mit einer Resttoner-Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung und ein elektrophotographischer Kopierer dargestellt, in welchem die Reinigungseinrichtung untergebracht ist. Ein photoleitfähiges Element 10 in Form einer Trommel, welche als Aufzeichnungsteil dient, hat eine Oberflächenschicht aus einem organischen Photoleiter (OPC), dessen elektrischer Widerstandswert hoch ist. Durch eine (nicht dargestellte)

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	Fig	.9
20
	Fig	.10
25	Fig	.11

Antriebseinheit wird die Trommel 10 in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung in Drehung versetzt. Um die Trommel 10 herum sind in der nachstehend angegebenen Reihenfolge bezüglich der Drehrichtung der Trommel 10 folgende Einheiten angeordnet: ein Lader 12 zum gleichförmigen Laden der Oberfläche der Trommel 10, eine Löschlampe 14 zum Beleuchten der Flächen der Trommeloberfläche, die einmal nicht erforderlich sind, um dort die mittels des Laders 12 aufgebrachte Ladung zu verteilen,und um dadurch zu verhindern, daß sich Toner unnötigerweise an diesen Bereichen absetzt, ein Abbildungssystem 18 zum Fokussieren eines Bildes einer Vorlage 16 auf der Trommeloberfläche, und eine Entwicklungshülse 20 zum Entwickeln eines elektrostatischen, latenten Bildes, das mittels des Abbildungssystems 18 auf der Trommeloberfläche erzeugt worden ist, um ein sichtbares Tonerbild zu erzeugen.

Ferner ist (in Drehrichtung der Trommel gesehen) nach der Entwicklungshülse 20 eine Transfereinrichtung 28 angeordnet, welche einen Transferlader 24 zum Übertragen des Tonerbildes von der Trommel 10 an ein Papier 22, welches von einer (nicht dargestellten) Blattzuführeinrichtung geliefert wird, und ein Trennband 28 aufweist, mittels welchem das Papier 22, welches das Tonerbild trägt, von der Oberfläche der Trommel 10 getrennt wird. Das von der Trommeloberfläche getrennte Blatt Papier 22 wird zu einer (nicht dargestellten) Fixiereinheit befördert, um dort fixiert zu werden.

Eine Reinigungseinrichtung 32, welche mit einer Resttoner-Sammeleinrichtung 30 gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, ist (in der Trommeldrehrichtung gesehen) nach der Transfereinrichtung 28 angeordnet. Die Reinigungseinrichtung 32 weist einen Koronalader 34, mittels welchem die unbeständige Polarität von Toner gleichförmig gemacht wird, welcher nach der Bildübertragung auf der Trommeloberfläche verblieben ist, eine Entladelampe 36, welche Licht abgibt,

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um die Trommel 10 wieder aufzufrischen,und um als Sekundär-Ladeeinrichtung zu dienen, und eine Fellbürste 38 auf, welche in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung drehbar ist, um nicht-übertragenen Toner zu entfernen, welcher auf der Trommeloberfläche verblieben ist. Der mittels der Fellbürste 38 entfernte Toner wird mittels einer Art Stab 40 abgeschlagen und dann von einem Luftstrom mitgerissen, welcher durch die Drehbewegung der Fellbürste 38 erzeugt worden ist, um dadurch der erfindungsgemäßen Tonersammeleinrichtung 30 zugeführt zu werden.

Die Tonersammeieinrichtung 30 weist hauptsächlich eine drehbar gelagerte Ansaugrolle (scavenger roller) zum Anziehen des Toners, der mittels des Stabes 40 herausgeschlagen und von dem Luftstrom mitgerissen worden ist, um sich auf ihr abzusetzen, und eine flache oder plattenförmige Gegenelektrode 44 auf, welche der Ansaugrolle 42 gegenüberliegt. Die Ansaugrolle 42 stellt ein erstes Elektrodenteil und die Gegenelektrode 44 ein zweites Elektrodenteil dar. Von einer Gleichspannungsquelle 50 (siehe Fig.5) wird an die Ansaugrolle 42 eine Vorspannung angelegt, deren Polarität der Ladungspolarität des Koronaladers 34, d.h. der auf den Toner aufgebrachten Ladung, entgegengesetzt ist. Von der Energiequelle 50 aus wird auch an die Gegenelektrode 44 eine Vorspannung angelegt, deren Polarität derjenigen der Ladung entspricht, welche auf den Toner aufgebracht ist. Die Tonersammeieinrichtung 30 weist ferner eine Trenneinrichtung 46 zum Abschaben verschiedener Verunreinigungen, die im Durchmesser größer sind als der Toner, welcher an der Oberfläche der Ansaugrolle 42 haftet, und ein Luftfilter 48 auf, um durch Absaugen einen Teil des Toners und der Verunreinigungen zu entfernen, welcher bzw. welche von einem durch die Fellbürste 38 erzeugten Luftstrom mitgerissen werden und in der Luft schweben, ohne sich auf der Oberfläche der Ansaugrolle 42 abzusetzen.

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Anhand von Fig.l wird nunmehr die Arbeitsweise des Kopiergeräts beschrieben, welches die Reinigungseinrichtung 32 mit der erfindungsgemäßen Resttoner-Sammeleinrichtung 30 aufweist. Zuerst wird mittels des Laders 12 die Oberfläche der Trommel 10 mit einer hohen Spannung vorbestimmter Polarität, z.B. mit einer negativen C-) Koronaentladung von 7kV, gleichförmig geladen. Dann werden mit der Löschlampe 14 die Bereiche der Trommeloberfläche beleuchtet, welche keine Beziehung zu Bildern haben. Danach wird mit dem Abbildungssystem 18 statisch auf der Trommeloberfläche ein latentes Bild erzeugt, das einem Bild der Vorlage 16 entspricht. Das latente Bild wird mittels der Entwicklungshülse 20, an welche eine Vorspannung im Bereich von beispielsweise -80 bis -400V angelegt wird, in ein Tonerbild entwickelt. Das Tonerbild wird dann mittels des Transferladers 24 wirksam an das Blatt Papier 22 übertragen. Das Blatt Papier 22, welches das Tonerbild trägt, wird mittels des Trennbandes 26 von der Trommeloberfläche getrennt und dann mittels der (nicht dargestellten) Fixiereinrichtung fixiert.

Inzwischen wird die Trommel 10, welche nicht-übertragenen Resttoner trägt, weitergedreht, bis der Resttoner die Reinigungseinheit 32 erreicht. In der Reinigungseinheit 32 lädt der Koronalader 34 den Resttoner auf der Trommel beispielsweise mittels einer Koronaentladung von 5,5kV, so daß die Tonerpolarität auf eine positive (+) Polarität gleichförmig gemacht ist. Mit der Entladelampe 36 wird dann der Toner beleuchtet; die Ladung auf dem Toner wird jedoch aufrechterhalten. Der Toner auf der Trommeloberfläche, welcher die Fellbürste 38 erreicht hat, wird durch die sich drehende Fellbürste 38 entfernt. Die Wirkung zwischen der Fellbürste und dem Toner beruht auf den vereinigten mechanischen und elektrostatischen Kräften. Aus diesem Grund ist die Bürste aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) hergestellt, welche auf eine Polarität geladen werden kann, welche der Polarität des Toners entgegenge-

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setzt ist. Der von der Trommeloberfläche entfernte Toner haftet an den Spitzen der Bürste 38 und wird, wenn die Fellbürste gedreht wird, durch den Stab 40 abgeschlagen. Dieser Teil des Toners wird von dem Luftstrom in Richtung der Ansaugrolle 42 und der Gegenelektrode 44 der Tonersammeleinrichtung 30 getragen. Bekanntlich ist das für die Fellbürste 38 verwendete Teflon (eingetragenes Warenzeichen) bezüglich des Lösens aus einer Form überlegen und es ist vorteilhaft bezüglich des herauszuschlagenden Toners.

Wie vorher beschrieben, wird von der Gleichspannungsquelle 50 (siehe Fig.5) an die Ansaugrolle 42 eine Spannung, welche in ihrer Polarität der Ladung auf dem Toner entgegengesetzt ist, d.h. in dieser speziellen Ausführungsform eine negative (-) Spannung (z.B. eine Spannung von -5kV) und an die Gegenelektrode 44 eine positive (+) Spannung angelegt, deren Polarität derjenigen des Toners entspricht. Folglich wird der Toner, welcher durch den Luftstrom mitgerissen worden ist, von der Ansaugrolle 42 angezogen, um sich auf deren Oberfläche abzusetzen. Wenn sich die Ansaugrolle 42 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung dreht, erreichen der Toner und Verunreinigungen auf der Ansaugrolle 42 die Trenneinrichtung 46, welche den groben Teil der Verunreinigungen abschabt. Die Schneide 47, die der Trenneinrichtung 46 am nächsten angeordnet ist, schabt den Toner ab und befördert ihn in eine Toneraustrageinrichtung 49. Inzwischen sind der Teil des Toners, welcher infolge des schnellen Luftstroms in der Luft schwebt, ohne von der Ansaugrolle 42 angesaugt zu werden, und von dem Luftstrom mitgerissene Verunreinigungen durch das Luftfilter 48 angesaugt, damit sie ohne Wirkung bleiben.

Die Tonersammeieinrichtung 30 gemäß der Erfindung ist eine einzigartige Einrichtung, um wirksam die vorher besprochenen Nachteile der herkömmlichen Tonersammeieinrichtungen auszuschalten. Diese Nachteile bestehen darin, daß ein Teil des Toners, der mittels der Fellbürste 38 entfernt

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worden ist, und Toner, der sich auf Verunreinigungen abgesetzt hat, welche durch einen Luftstrom mitgerissen werden^ an der Gegenelektrode 44 haften und sich im Lauf der Zeit dort anhäufen, und daß in dem Fall, wo sehr feine Tonerpartikel verwendet werden, ein Teil der Tonerpartikel, die von der Fellbürste 38 entfernt worden sind, mittels der Ansauyrolle 42 angesaugt wird, um im Verlauf der Zeit fest an dieser zu haften.

Nachstehend werden einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

In Fig.2 ist die sich ändernde Position der Trommel 10 über der Zeit (t) dargestellt, welche von einer Stelle aus betrachtet wird, an welcher die Reinigungseinheit 32 installiert ist. In Fig.2 ist mit A ein Zeitpunkt bezeichnet, an welchem sich entsprechend einem Kopierstart die Trommel 10 zu drehen beginnt, während mit B ein Zeitpunkt bezeichnet ist, an welchem entsprechend einem Kopierende die Drehbewegung der Trommel 10 aufhört. Beispielsweise soll ein Bild auf der Vorlage 16 an drei.in Abständen voneinander angeordneten Abbildungsflächen C, bis C, auf der Trommeloberfläche fokussiert werden, um dadurch nacheinander drei Kopien zu erzeugen. Das heißt, die Abbildungsflächen C-, bis C, sind die Teile, auf welchen Tonerbilder erzeugt werden, und sich Resttoner absetzt.

Im Verlauf der Zeit (t) laufen die Bildflächen C₁ bis C₃ nacheinander an der Reinigungseinrichtung 32 vorbei, wobei auf jeder Resttoner aufgebracht ist, so daß dieser mittels der Fellbürste 38 entfernt wird. Insbesondere reinigt die Fellbürste 38 die Flächen C,, C₂ bzw. C₃ während der in Fig.2 dargestellten Abschnitte t₂, t. und t,, aber nicht in den anderen Zeitabschnitten t,, t₃, t₅ und t-,. In jedem der Abschnitte t₂, t. und t_ß, während welchen eine Reinigung stattfindet, wird der mittels der Fellbürste 38 entfernte Resttoner nacheinander der erfindungsgemäßen

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Tonersammeieinrichtung zugeführt .und daher werden an die Ansaugrolle 42 bzw. an die Gegenelektrode 44 die Spannungen mit den vorbestimmten Polaritäten von der Gleichspannungsquelle 50 (siehe Fig.5) zumindest während dieser Zeitabschnitte angelegt. In der Praxis beendet die Ansaugrolle 42 das Abscheiden des Resttoners nicht, so^bald der Reinigungsvorgang der Fellbürste 38 endet, sondern sie beendet es mit einer gewissen Verzögerung. Deswegen werden die Spannungen an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 während der jeweiligen Zeitabschnitte plus einer Verzögerungszeit At angelegt, wie in Fig.2 dargestellt ist, d.h. während t₂ + At, t^ + ^Δ. t und t, + .At.

Es wurde ein Versuch durchgeführt, bei welchem die Polaritäten der Spannungen,welche an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 angelegt wurden, wiederholt jeweils auf die entgegengesetzte Polarität geschaltet wurden, und zwar jeweils für den Zeitabschnitt ty zwischen dem Ende einer an der Abbildungsfläche C, durchgeführten Reinigung und dem Ende der Drehbewegung der Trommel 10, d.h. dem Zeitpunkt B. Während dieser wiederholten Vorgänge wurde die Tonermenge, die sich allmählich an der Gegenelektrode 44 angehäuft hat, die Menge an Verunreinigungen, welche Toner mit sich führen, und die Menge von sehr feinen Tonerpartikein gemessen, die nach und nach fest an der Ansaugrolle 42 haften. Bei diesem Versuch wurde der Betrieb des Kopierers nach der Herstellung von 5 Kopien gestoppt, und dieser Betriebszyklus von 5 Kopien wurde wiederholt, um insgesamt etwa 60000 Kopien zu erzeugen. Die Spannungen, welehe an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 angelegt worden sind, betrugen _+ 5kV. Das Ergebnis des Versuchs ist in Fig.3 zusammen mit einem Ergebnis dargestellt, das sich auf den Fall bezog, wo die Polaritäten nicht umgeschaltet wurden.

In Fig.3 stellt die mit Kreisen (O ) versehene Kurve den Stand der Technik dar, bei welchem die Polaritäten nicht

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geschaltet werden, während die mit Kreuzen (X ) versehene Kurve die Erfindung darstellt, bei welcher die Polaritäten in der beschriebenen Weise geschaltet werden. Wie dargestellt, setzte sich, wenn die Polaritäten der angelegten Spannungen überhaupt nicht geschaltet wurden, Toner und Ähnliches mit der Zunahme der Anzahl Kopien allmählich an der Gegenelektrode 44 ab, bis er eine Sättigung bei einer bestimmten Menge erreichte, nachdem 60000 Kopien hergestellt wurden. Im Unterschied hierzu blieb, wenn die Polaritäten,wie bei dem Versuch für den speziellen Zeitabschnitt t_7/geschaltet wurden, die Tonermenge u.a., die sich an der Gegenelektrode absetzte, trotz der Zunahme der Kopienanzahl im wesentlichen null. Es wurde auch herausgefunden, daß das Schalten der Polaritäten die Tonermenge, die fest an der Ansaugrolle 42 haftet,im Vergleich zu dem Fall, wenn nicht geschaltet wird, auf etwa 1/8 bis 1/11 herabsetzt.

Es wurde ein weiterer Versuch durchgeführt, bei welchem der Betrieb des Kopierers gestoppt wurde, nachdem nacheinander 999 Kopien hergestellt worden sind, und dieser Zyklus der Herstellung von 999 Kopien wur_de wiederholt, um wie bei dem ersten Versuch insgesamt 60000 Kopien herzustellen. Jedoch war das Ergebnis nicht so günstig; das heißt, die Abnahme in der abgesetzten Tonermenge u.ä» betrug in dem Vergleich zu dem Fall, bei welchem nicht geschaltet wurde, nicht mehr als 20 bis 30%. Es wurde angenommen, daß dies daher kommt, daß, da die Zeit, die zum Herstellen von 999 Kopien erforderlich ist, ungefähr 17min ist, aufgrund der hohen Spannung, die für diesen langen Zeitabschnitt angelegt war, sich Toner u.a. an der Gegenelektrode 44 absetzen kann, um schließlich fest an dieser zu haften. Im Hinblick auf diese Annahme wurde ein anderer Versuch durchgeführt, bei welchem die Polaritäten nicht nur während des Zeitabschnitts t-^sondern auch während anderer Zeitabschnitte geschaltet wurden, so beispielsweise der Zeitabschnitt t, zwischen den Abbildungsflächen C, und

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C„ und der Zeitabschnitt t₅ zwischen den Abbildungsflächen C₂ und C₃, und das Ergebnis war dann wieder günstig. Wie aus Fig.A zu ersehen, ist die sich ergebende Menge an abgesetztem Toner u.a. um 80 bis 85% kleiner als in dem Fall, wo nicht geschaltet wurde.

Die Erfindung wurde dann in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Versuchsergebnisse, d.h. im Hinblick auf die Tatsache sorgfältig überarbeitet, daß das Absetzen von Toner u.a. an der Gegenelektrode 44 und der Ansaugrolle 42, welche die Tonersammeieinrichtung darstellen, dadurch beachtlich herabgesetzt werden kann, daß die Polaritäten der Spannungen, welche an die Gegenelektrode 44 und die Ansaugrolle 42 angelegt worden sind, nur für einen vorbestimmten Zeitabschnitt, welcher der in Fig.2 dargestellte Zeitabschnitt t-, ist, oder für jeden der Zeitabschnitte t₇, t, und te umgekehrt werden.

Eine praktische Ausführungsform der Tonersammeleinrichtung gemäß der Erfindung wird nunmehr anhand der Fig.5 bis 7 beschrieben.

In der in Fig.5 und 6 dargestellten Tonersammeieinrichtung 30 gemäß der Erfindung werden an die Gegenelektrode 44 und die Ansaugrolle 42 von der Gleichspannungsquelle 50 aus abwechselnd im Rahmen der vorbeschriebenen zeitlichen Steuerung Vorspannungen von + 5kV und von -5kV angelegt. Eine Spannungspolarität-Umschalteinrichtung oder ein Schalter 52 ist der Gleichspannungsquelle 50 zugeordnet, um die Polaritäten der Spannungen zu schalten. Der Schalter 52 seinerseits wird durch eine Steuereinrichtung 54 gesteuert, welche jeden der Abschnitte t, bis t₇ während der Dauer A bis B fühlt, um ein Polaritätsumschaltsignal Pc zu erzeugen, welches dem gefühlten Zeitabschnitt zugeordnet ist. Der Schalter 52 zum Ansteuern der Gleichspannungsquelle 50 kann einen mechanischen Schalter, wie er in Fig.7 dargestellt ist, ein Reedrelais, einen elektroni-

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sehen Schalter in Form einer Halbleiter-Schalteinrichtung usw. aufweisen. Für die Steuereinrichtung 54 kann ein Sensor, welcher auf einige Abbildungsflächen auf der Trommeloberfläche anspricht, und ein Mikrocomputer zum Speichern der Abbildungsflächen verwendet werden.

In Fig.8 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung im einzelnen dargestellt. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform, bei welcher die Polaritäten der Vorspannungen in Form von Gleichspannungen, welche an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 angelegt werden, jeweils zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durch den Schalter 24 geschaltet werden, wird bei der zweiten Ausführungsform, wie in Fig.8 dargestellt ist, eine Vorspannung in Form einer Gleichspannung an die Gegenelektrode 44 durch die Gleichspannungsquelle 50 angelegt, während an die Ansaugrolle 42 eine zusammengesetzte Spannung angelegt wird, welche aus der Gleichspannung von der Gleichspannungsquelle 50 und einer Wechselspannung von einer Wechselspannungsquelle 56 besteht. Insbesondere bewirkt das Ausnutzen der periodischen Änderung einer Wechselspannung bei der zweiten Ausführungsform, daß sich die Kraft ändert, die von der Ansaugrolle 42 ausgeübt wird, um Toner und Verunreinigungen anzuziehen, und ferner ergibt sich an der Ansaugrolle 42 eine abstoßende Kraft gegenüber Toner und Verunreinigungen, wodurch verhindert wird, daß diese sich im Laufe der Zeit an der Ansaugrolle 42 anhäufen und fest an dieser haften.

Wenn beispielsweise eine negative Gleichspannung von -5kV von der Gleichspannungsquelle 50 an die Gegenelektrode 44 angelegt wurde, und eine 400Hz-Wechselspannung mit 2,5kV ( Wert Spitze-Spitze), welche der Gleichspannung überlagert worden ist, von der Wechselspannungsquelle 56 aus an die Ansaugrolle 42 angelegt wurde, wurde das in Fig.9 dargestellte Ergebnis erhalten. In Fig.9 stellt die mit Kreisen (O) markierte Kurve den Stand der Technik dar, bei

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welchem nur eine Gleichspannung (-5kV) an die Ansaugrolle 42 angelegt wird, wobei sich zeigt, daß das Absetzen von Toner u.a. an der Gegenelektrode 44 im wesentlichen proportional zu der Anzahl Kopien zunimmt, wenn 60000 Kopien hergestellt werden. Dagegen stellt die mit Kreuzen (X ) markierte Kurve die Erfindung dar, bei welcher eine Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird| hieraus ist zu ersehen, daß das Absetzen von Toner u.a. an der Gegenelektrode 44 im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführung nach der Herstellung von 60000 Kopien nicht mehr als 30% ist. Aus Fig.9 ist auch zu ersehen, daß das Absetzen bei dieser Ausführungsform eine Sättigung erreicht, wenn etwa 30000 Kopien hergestellt sind. Die Wechselspannung wurde im Bereich von 1 bis lOkV (Wert Spitze-Spitze) und im Bereich von 500 bis 900Hz geändert; hierbei wurden Ergebnisse erhalten, welche im allgemeinen den mit den herkömmlichen Einrichtungen erzielbaren Ergebnissen überlegen waren.

Obwohl in der zweiten Ausführungsform ständig eine Wechselspannung an die Ansaugrolle 42 angelegt wird, welche, wie vorstehend beschrieben, einer Gleichspannung überlagert worden ist, kann wie bei der ersten Ausführungsform auch nur sie (d.h. eine Wechselspannung) angelegt werden, wenn keine Reinigung durchgeführt wird, d.h. währen der Abschnitte t,, t,, t₅ und t₇, wie in Fig.2 dargestellt ist. Dies wird dann die Verschlechterung der Wirkungsweise bezüglich des Einfangens von Toner u.a. ausgleichen, was der Ansaugrolle 42 zugeteilt ist. In diesem Fall wird, wie in Fig.10 dargestellt, eine Wechselspannungs-Schalteinrichtung 58 zwischen die Wechselspannungsquelle 56 und die Ansaugrolle 42 geschaltet, und eine Steuereinrichtung 60 vorgesehen, welche jeden der in Fig.2 dargestellten Abschnitte t,, t,, t₅ und t₇ fühlt und ein dem gefühlten Abschnitt zugeordnetes Ausgangssignal Ps an die Schalteinrichtung 58 anlegt, um die Wechselspannung zu überlagern. Selbstverständlich können die Einrichtungen 58 und 60 auch

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mit Hilfe eines mechanischen oder elektronischen Schalters, eines Sensors, der auf die Abbildungsflächen auf der Oberfläche der Trommel 10 anspricht, ein Mikrocomputer, usw. wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt werden. 5

In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dient die Verknüpfung der Ansaugrolle 42 und der Gegenelektrode A4, die in Fig.5 und 6 dargestsellt sind, nur der Erläuterung, und es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden. Eine mögliche Abwandlung kann, wie in Fig.11 dargestellt, eine Anzahl Sätze scheibenförmiger, drehbarer Elektroden 42a und 42b, welche einander gegenüberliegen, und eine Führungs- und Seitenplatte 41 aufweisen, die dazu verwendet wird, Toner von der Fellbürste 38 wegzuleiten, während gleichzeitig die Elektroden 42a und 42b abgedeckt sind. In der in Fig.11 dargestellten Ausführungsform ist die Wirkungsweise der drehbar angeordneten Elektroden 42a äquivalent der Ansaugrolle 42, und die anderen drehbaren Elektroden 44a sind der Gegenelektrode 44 äquivalent. Da Spannungen mit verschiedenen Polaritäten an die Elektrodenplatten 42a und die Elektrodenplatten 44a angelegt werden, setzt sich Toner auf deren Oberflächen ab und kann dann mittels einerSchneide 47a abgeschabt werden, um anschließend gesammelt zu werden.

Ferner ist in den dargestellten beschriebenen Ausführungsformen die Tonersammeieinrichtung in einer Reinigungseinrichtung mit einer Fellbürste untergebracht. Sie kann jedoch auch mit jeder anderen Art Reinigungseinrichtung verwendet werden, beispielsweise in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung, die eine magnetische Bürste aufweist.

Mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Sammeln von Resttoner für ein elektrophotographisches Kopiergerät werden wirksam Toner und verschiedene Verunreinigungen entfernt, welche gern an einer Ansaugrolle und an einer Gegenelektrode in einer Reinigungseinrichtung des Kopierers

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haften; wie Versuche bestätigt haben, wird bei einem ganz bestimmten Kopiermodus ein beinahe 10096-iges Entfernen erreicht. Dieser besondere Vorteil ist auf die einzigartige Ausbildung zurückzuführen, bei welcher Gleichspannungen welche an die Ansaugrolle und die Gegenelektrode angelegt werden, jeweils auf die entgegengesetzte Polarität umgeschaltet werden, und zwar zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, d.h. für einen Zeitabschnitt zwischen dem Ende des Reinigens von Toner, der auf einer Abbildungsfläche auf der Oberfläche eines photoleitfähigen Teils verblieben ist, und dem Start des nächsten Kopierzyklus, und sogar für die Zeitabschnitte zwischen benachbarten Abbildungsflächen, während welchen keine Reinigung erforderlich ist und daß an die Ansaugrolle (scarvenger roller) eine Wechselspannung, welche einer Gleichspannung überlagert ist, entweder ständig oder nur für die Zeitabschnitt angelegt wird, während welcher eine Reinigung überflüssig ist.

Ende der Beschreibung
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Claims

MAUERKIRCHERSTRASSV45 80*00 MÜNCHEN 80 3 4 2 2 9 A Anwaltsakte: 33 568 Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trokkenentwickler in einem elektrophotographischen Kopiergerät Patentansprüche

1. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler in einem elektrophotographischen Kopiergerät mit einer Reinigungseinrichtung, welche nicht-übertragenen Trockenentwickler entfernt, welcher auf einem bildtragenden Teil einer Bilderzeugungseinrichtung verblieben ist, gekennzeichnet durch

(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle (50),

(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches durch die Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, die in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt ist, die auf den nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung (30) entfernt wird;

(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird_/die in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner

VII/XX/Ha - 2 -

* (089) 98 82 72 - 74 Telex: 6 24 56U BtRG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700 202 70)

Telegramme (cable): Telekopierer (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO C

BERGSTAPFPATENT München KaIIe Intotec 6350 Gr. Il + 111 Postscheck München 653 43-808 (BLZ 700100 80)

aufgebracht ist, und

(d) eine Vorspannungs-Steuereinrichtung (52) zum Ändern der Größe jeder der als Vorspannungen verwendeten Gleichspannungen, welche von der Gleichspannungsquelle (50) an die beiden Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung eine Umschalteinrichtung (52) aufweist, um Polaritäten der Vorspannungen jeweils auf die entgegengesetzte Polarität umzuschalten.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ji/orspannungs-Steuereinrichtung ferner eine Steuereinrichtung (54) zum Steuern der Vorspannungspolarität-Umschalteinrichtung aufweist, um Polaritäten der Vorspannung nur für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall jeweils auf die entgegengesetzte Polarität'umzuschalten.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitabschnitt ein Abschnitt zwischen einem Ende eines Reinigungsvorgangs der Reinigungseinrichtung (30) und einem Bewegungsende des bildtragenden Teils (10) ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitabschnitt von einem Zeitabschnitt zwischen einem Bewegungsstart des bildtragenden Teils (10) und einem Bewegungsende des bildtragenden Teils (10) jeder Zeitabschnitt außer einem Zeitabschnitt ist, während welchem ein Reinigen des bildtragenden Teils (10) erforderlich ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung eine Wechselspannungsquelle (56) aufweist, um als Vor-

spannung eine Wechselspannung zumindest einer der als Vorspannungen verwendeten Gleichspannungen zu überlagern, welche an die beiden Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung eine Wechselspannungsquellen-Schalteinrichtung (58), welche zwischen das Elektrodenteil (42), an welches als Vorspannung die eine Gleichspannung angelegt ist, und die Wechselspannungsquelle (56) geschaltet ist, und eine Steuereinrichtung (60) aufweist, um als Vorspannung die Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle (56) für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall der einen als Vorspannung verwendeten Gleichspannung zu überlagern.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abschnitt ein Ab- schnitt zwischen einem Ende eines Reinigungsvorgangs der Reinigungseinrichtung (30) und einem Bewegungsende des bildtragenden Teils (10) ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der vorbestimmte Abschnitt von einem Abschnitt zwischen einem Bewegungsstart des bildtragenden Teils (10) und einem Bewegungsstopp des bildtragenden Teils (10) jeder Abschnitt außer dem einen Abschnitt ist, während welchem eine Reinigung des bildtragenden Teils (10) erforderlich ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung einen elektrophotographischen Kopierer aufweist, daß das bildtragende Teil ein photoleitfähiges Element (10) aufweist, und daß der Trockenentwickler Toner aufweist.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Elektrodenteil eine Ansaugrolle (42) aufweist, und daß das zweite Elektrodenteil eine Gegenelektrode (44) aufweist.

12. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner für eine Verwendung in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung, welche nicht-übertragenen Toner entfernt, welcher auf einem photoleitfähigen Element eines elektrophotographischen Kopiergeräts zurückgeblieben ist, gekennzeichnet durch

(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle (50);

(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches von der

Gleichspannungsquelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, welche in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt ist, welche auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung (30) entfernt wird;

(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, welche in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, und

(d) eine Umschalteinrichtung (52), um Polaritäten der als Vorspannung dienenden Gleichspannungen, die an die beiden Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden, für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall jeweils auf die entgegengesetzte Polarität umzuschalten.

13. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner für eine Verwendung in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung, welche einen nicht-übertragenen Toner entfernt, welcher auf einem photoleitfähigen Element eines elektrophotographischen Kopierers verbleibt, gekennzeichnet durch

(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle

(50);

(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches durch die Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, welche in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt ist, welche auf den nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, welcher von der Reinigungseinrichtung (30) entfernt wird;

(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, die in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner aufgebracht ist, und

(d) eine Überlagerungseinrichtung, um als Vorspannung eine Wechselspannung für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall zumindest einer der als Vorspannung verwendeten Gleichspannungen zu überlagern, welche an das erste und das zweite Elektrodenteil (42, 44) angelegt werden.