DE3739071A1 - Elektrostatisches aufzeichnungsgeraet mit reinigungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mittels eines elektrostatischen photographischen Prozesses arbeitendes Bilderzeugungsgerät und betrifft insbesondere ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät mit einer verbesserten Reinigungsvorrichtung.

Es ist ein Bilderzeugungs- oder Aufzeichnungsgerät bekannt, bei dem ein elektrostatisches Latentbild, das auf der Oberfläche eines laufenden Bildaufnehmerelements erzeugt ist, mittels eines Entwicklungsprozesses in ein entwickeltes Tonerbild überführt wird, das sodann auf ein allgemein aus Papier bestehendes Übertragungsmaterial (Aufzeichnungsträger) übertragen wird. Anschließend erfolgt eine Entfernung von auf der Oberfläche des Bildaufnehmers (oder Bildempfangsmaterials) befindlichen Resttoner sowie von Fremdkörpern in Form von feinen, anhaftenden Papierteilchen vom Übertragungspapier sowie von Kolophonium, Talkum usw., die ebenfalls vom Übertragungspapier stammen, und auch der durch ein Hochspannungserzeugungselement erzeugten Coronaprodukte, zwecks Ermöglichung der Wiederbenutzung des Bildaufnehmers. Ein solches Gerät muß notwendigerweise mit einer Reinigungsvorrichtung versehen sein, welche den Resttoner und die genannten Fremdstoffe entfernt, um eine feste Kopie einer hohen Güte zu gewährleisten.

Für die Bildaufnehmer(elemente) werden zunehmend organische lichtempfindliche Photoleitermaterialien verwendet, zum Teil deshalb, weil derartige Materialien ohne Anwendung eines Aufdampfverfahrens verwendet und auf ein elektrisch leitendes Material aufgebracht werden können. Bei einem ein derartiges Photoleitmaterial verwendenden Bildaufnehmer kann jedoch bei hoher Luftfeuchtigkeit leicht ein Abbildungsausfall (imaging failure) auftreten, der häufig die Güte eines Kopiebilds beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist bei einem solchen Bildaufnehmer der Reinigungsvorgang häufiger durchzuführen.

Es sind bereits verschiedene Reinigungsvorrichtungen unter Verwendung einer Fellbürste, einer Reinigungsplatte oder -bahn und dgl. bekannt. Während sie den Resttoner zufriedenstellend zu beseitigen vermögen, arbeiten diese bisherigen Reinigungsvorrichtungen bezüglich der Beseitigung von Talkum und Kolophonium (vom Übertragungspapier freigesetzt) sowie von Coronaaufladungsprodukten unzufriedenstellend. Wenn sich derartige Substanzen, insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit, an der Oberfläche des Bildaufnehmers anlagern, verringert sich die elektrische Isolierung um diese Substanzen herum, wenn sie Feuchtigkeit aufnehmen. Diese Erscheinung hat eine große Beeinträchtigung eines elektrostatischen Latentbilds zur Folge und kann möglicherweise zu einer sehr stark verschlechterten Güte eines Kopiebilds führen, nämlich zum sog. Abbildungsausfall.

Herkömmliche Gegenmaßnahme zur Verhinderung eines die Bildgüte beeinträchtigenden Abbildungsausfalls in Kopiebildern sind folgende:

• 1. Verringerung der Menge an Coronaprodukten, insbesondere von durch Coronaaufladung erzeugtem Ozon, durch eine Ozonabsorbiereinrichtung.
• 2. Verringerung der Andruckkraft einer Reinigungsklinge gegen ein(en) Bildaufnehmer(element) zwecks Abschwächung der Ablagerung von an diesem Element anhaftenden Substanzen.
• 3. Verwendung von stark schleifenden Teilchen als Zusatz zum Entwickler zwecks Begünstigung der Abrieb- oder Schleifwirkung, wenn Tonerteilchen in einem Entwicklungsvorgang am Bildaufnehmer reiben oder wenn eine Reinigungsklinge an dessen Oberfläche angedrückt wird.
• 4. Erzeugen eines Tonerbilds auch auf einem bildfreien Bereich eines Bildaufnehmers beim Reinigungsvorgang mittels einer Klinge zwecks Begünstigung des Abstreifvorgangs mittels einer Reinigungsklinge.
• 5. Erhöhen der Temperatur am Bildaufnehmer durch Einbau eines Heizelements, welches die Wasserabsorption oder -aufnahme durch den Bildaufnehmer herabsetzt.

Diese Methoden sind jeweils mit speziellen Nachteilen behaftet. Bei einzelner Anwendung stellen diese Methoden keine vollkommene Gegenmaßnahmen dar, sondern können neue Probleme herbeiführen.

Genauer gesagt: Für die obige Methode 1. ist eine spezielle Ozonabsorbiereinrichtung nötig. Die zweitgenannte Methode ist häufig mit einem Reinigungsausfall oder -versagen verbunden, weil der Resttoner nicht gründlich entfernt wird. Die unter 3. erwähnte Methode ist bezüglich der Haltbarkeit des Entwicklers nachteilig, weil Toner und Träger schnell verschleißen. Die vierte Methode ist mit einer Entwicklervergeudung behaftet. Die fünfte Methode bedingt einen komplizierten Aufbau und entsprechend hohe Kosten wegen der Anordnung eines Heizelements. Ein anderes Problem besteht darin, daß das ständig an Spannung liegende Heizelement auch andere, vom Bildaufnehmer(element) verschiedene Elemente (Bauteile) aufheizt.

Die JP-OS (O.P.I.) 107 675/1985 und 76 073/1986 beschreiben eine Anordnung mit einer elastischen Rolle (oder Walze) (aus Gummi bzw. Kautschuk), die zum Entfernen von Talkum, Kolophonium oder Coronaaufladungsprodukten am Bildaufnehmer entlangreibt. Durch einfache Anordnung der elastischen Rolle wird jedoch keine zufriedenstellende Abstreifkraft am Bildaufnehmer gewährleistet, so daß die zuletzt genannten Stoffe nicht völlig entfernt werden können.

Die Verwendung einer Schwamm(stoff)rolle als elastische Rolle führt ebenfalls häufig zu unzufriedenstellenden Ergebnissen, weil die abgestreiften Stoffe, wie Resttoner u. dgl. von der Berührungsstelle zwischen Rolle und Bildaufnehmer herabfallen oder aber die abgestreiften Stoffe an der Oberfläche des Bildaufnehmers anhaften, wenn die Poren des Schwamms durch diese Stoffe verstopft worden sind.

Die Anordnungen nach den genannten Veröffentlichungen sind mit noch weiteren Nachteilen oder Mängeln behaftet: Das Gerät wird verteuert und kompliziert, weil die Außenumfangsfläche aus einem mehrlagigen elastischen Werkstoff besteht und die Rolle mit einem Antriebsmechanismus so gekoppelt ist, daß sie mit einer bestimmten Drehzahl relativ zu derjenigen eines Bildaufnehmers angetrieben wird.

Mit dem Ziel der Ausschaltung der geschilderten Mängel liegt der Erfindung damit die Aufgabe zugrunde, ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät mit einer einfach aufgebauten Reinigungsvorrichtung zu schaffen, welche wirksam (und wirtschaftlich) den Resttoner sowie Talkum, Kolophonium oder Coronaaufladungsprodukte mittels einer einlagigen, kostensparender herzustellenden Rolle oder Walze zu beseitigen vermag.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung einer Reinigungsvorrichtung, die eine zufriedenstellende Gegenmaßnahme für Abbildungsausfall ohne gleichzeitige Verwendung zusätzlicher Mittel darstellt, die genannten Fremdstoffe wirksam zu beseitigen vermag und am Bildaufnehmer weder Abrieb noch Kratzer hervorruft.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Bilderzeugungs- oder Aufzeichnungsgerät, bei dem ein entwickeltes Bild auf einem laufenden Bildaufnehmer(element) erzeugt und dessen Oberfläche nach der Bildübertragung gereinigt wird, um die wiederholte Benutzung dieser Oberfläche zu ermöglichen, speziell ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät, bei dem eine mit dem Bildaufnehmer in Berührung stehende und sich mit diesem synchron drehende Rolle der Reinigungsvorrichtung vor- oder nachgeschaltet ist und Schleifmittelkörnchen oder ein Schleifmittel enthält.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a und 1b jeweils den Aufbau einer Reinigungsvorrichtung bei einem erfindungsgemäßen Bild-Aufzeichnungsgerät,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Hauptteils des Geräts,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der jeweiligen Betriebslebensdauer oder Standzeit einer Photoleitertrommel,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Verschleißfestigkeitseigenschaften eines Abstreifers (scraper) und

Fig. 5 zwei mögliche Ausgestaltungen des Abstreifers.

Die Fig. 1a und 2 veranschaulichen gemeinsam ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1a zeigt eine beim erfindungsgemäßen elektrostatischen Aufzeichnungsgerät vorgesehene Reinigungsvorrichtung, bei welcher in einem Gehäuse 20, dessen Öffnung der Umfangsfläche einer als Bildaufnehmer(element) dienenden lichtempfindlichen oder Photoleiter-Trommel 10 zugewandt ist, eine in Drehrichtung (Pfeil A) nachgeschaltete (stromabseitige) Reinigungsklinge 22 und eine dieser vorgeschaltete Rolle 31 mit einem mit letzerer in Berührung stehenden Abstreifer 31 angeordnet sind.

Die Reinigungsklinge 22 stellt ein Hauptreinigungselement aus einer harten Urethanplatte dar, und sie wird durch einen sie halternden Klingen-Halter 22 a mit einer im Uhrzeigersinn wirkenden Andruckkraft beaufschlagt, so daß sich ihre Spitze bzw. Vorderkante an die Umfangsfläche der (lichtempfindlichen) Trommel 10 anlegt.

Die erfindungsgemäß verwendete Trommel 10 ist leitfähig und mit einer organischen lichtempfindlichen Photoleiterschicht versehen (belegt), wie sie nachstehend näher erläutert ist.

Die genannte Photoleiterschicht besteht üblicherweise aus einem organischen Photoleitermaterial, und sie besitzt eine Dicke von z. B. 10-30 µm. Sie kann einlagig sein oder aus zwei Lagen bzw. Schichten getrennter Funktionen bestehen, nämlich einer Schicht zum Erzeugen von Ladungsträgern und einer Schicht zum Transportieren der Ladungsträger. Wenn diese Photoleiterschicht zweilagig aufgebaut ist, betragen die Dicken der Ladungsträger erzeugenden Schicht und der Ladungsträger transportierenden Schicht z. B. 0,05-5 µm bzw. 10-30 µm. Die erstere Schicht enthält üblicherweise ein thermoplastisches Binderharz in einer Menge von 20-90 Gew.-%, vorzugsweise 30-70 Gew.-%; die zweitgenannte Schicht enthält ein entsprechendes Harz in einer Menge von 30-80 Gew.-%, vorzugsweise 50-70 Gew.-%.

Die Ladungsträger erzeugende Schicht wird dadurch hergestellt, daß eine bekannte, Ladungsträger erzeugende Substanz zusammen mit einem geeigneten Binderharz in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und die Lösung auf eine(n) Basis oder Träger aufgetragen wird. Beispiele für eine derartige Substanz sind Azofarbstoffe, wie Monoazo-, Bisazo- und Trisazofarbstoff, Perylenfarbstoffe, wie Perylenanhydrid und -imid; Indigofarbstoffe, wie Indigo und Thioindigo polycyclische Chinone, wie Anthrachinon, Pyrenchinon und Flavathron; Chinacridonfarbstoffe; bis- Benzimidazolfarbstoffe; Indanthronfarbstoffe; Squaleniumfarbstoffe; Phthalocyaninfarbstoffe, wie Metall- und metallfreies Phthalocyanin; euterische (euteric) Komplexe, z. B. aus Pyryliumsalzfarbstoff und Polycarbonat, Thiapyryliumfarbstoff und Polycarbonat und dgl. Von diesen Beispielen wird die bevorzugte Beschichtungslösung durch Dispergieren einer Ladungsträger erzeugenden Substanz aus Phthalocyanin, Bisazo- oder Chinonverbindung in einem Bindemittel aus einem hochmolekularen Stoff, wie Polycarbonat, zubereitet.

Die Ladungsträger transportierende Schicht wird dadurch hergestellt, daß eine Ladungsträger transportierende Substanz zusammen mit einem geeigneten Binderharz in einem Lösungsmittel gelöst oder dispergiert und die Lösung auf einen Träger aufgetragen wird. Beispiele für solche Substanzen sind Verbindungen, die in der Haupt- oder Nebenkette eine polycyclische Verbindung wie Anthracen, Pyren, Phenanthren, Coconen o. dgl. enthalten; Verbindungen mit einem stickstoffhaltigen aromatischen Ring, z. B. Indol, Carbazol, Oxazol, Isooxazol, Thiazol, Triazol, Indazol, Pyrazol, Oxadiazol, Pyrazolin, o. dgl.; sowie Verbindungen mit einem Triphenylamin-, Stilben- oder Hydrazonskelett. Bevorzugt wird die Beschichtungslösung durch Dispergieren einer Ladungsträger transportierenden Substanz, wie Styrylamin, Hydrazon, Carbazol oder Hydrazin zubereitet.

Als in beiden Schichten verwendbare Binderharze stehen je nach der Kombination mit einer Ladungsträger erzeugenden oder einer Ladungsträger transportierenden Substanz verschiedene Harze zur Verfügung. Üblicherweise verwendete Harze sind Polyester, Polyethylen, Polyamid, Polycarbonat, Epoxy, Poly-N-vinylcarbazol, Polystyrol, Polyvinylbutyral, Polymethylmethacrylat und dgl.

Die mit der (organischen lichtempfindlichen) Photoleiterschicht in Berührung stehende Rolle 31 ist eine weiche, elastische Rolle aus Urethan- oder Chloropren-Kautschuk o. dgl., und sie enthält feine Schleifmittelkörnchen bzw. ein Schleifmittel. Der Kautschuk sollte vorzugsweise eine Härte von 20-50 (ASKER C) und eine Dicke von 2-5 mm aufweisen. Bevorzugt besteht die Rolle 31 aus Schwammschaumstoff (foamed sponge). Geeignete Schleifmittelkörnchen bestehen aus Aluminiumoxid (Alundum), Siliziumcarbid (Carborundum), Ceroxid o. dgl.; sie besitzen eine Korngröße von 0,5-50 µm.

Ein Versuch hat gezeigt, daß ein bevorzugter Schaumstoff für die Rolle 31 eine Schaum(poren)größe von 0,2-1 mm aufweisen sollte, daß auch ein von Urethan- oder Chloroprenkautschuk verschiedener leitfähiger Kautschuk verwendet werden kann und daß die Rolle 31 vorzugsweise mit der Trommel 10 unter einer Verformung (Eindrückung) von 0,5-2 mm in Berührung stehen sollte.

Die gemäß den Fig. 1a und 2 an einem Rahmen 33 einer Rollen-Trageinheit 30 im Gehäuse 20 angeordnete bzw. gelagerte Rolle 31 drückt gegen die Umfangs- bzw. Mantelfläche der Trommel 10 an, so daß die Rolle 31 durch die Trommel 10 entgegen dem Uhrzeigersinn mitgedreht wird.

Der Rahmen 33 weist in Querrichtung symmetrisch zueinander angeordnete Seitenteile 33 a auf, wobei Lager 34 in denen linker und rechter Achsstummel 31 a der Rolle 31 gelagert sind, jeweils in einem im betreffenden linken bzw. rechten Seitenteil (Flansch) ausgebildeten Schlitz 33 b eingesetzt sind. Infolgedessen ist die Rolle 31 drehbar gelagert, wobei sie gleichzeitig längs der Mantelfläche der Trommel 10 bewegbar geführt ist.

Bei jedem Lager 34 bildet der über den Seitenteil 33 a hinausragende Abschnitt einen Flansch, dessen Umfangsfläche mit einer Nut eines halbkreisförmigen Querschnitts versehen ist. Eine Zugfeder 35 deren beide Enden an Ansätzen 33 c an der Vorderkante des betreffenden Seitenteils 33 a verankert sind, ist jeweils in jede Nut eingehängt und beaufschlagt die Rolle 31 mit einer Andruckkraft längs des Schlitzes (oder Langlochs) 33 b. Die auf die beiden Enden der Rolle 31 über die Lager 34 durch die Zugfedern 35 ausgeübten Andruckkräfte sollten jeweils gleich groß und an linkem und rechtem Ende ausgeglichen sein.

Der Rahmen 33 weist an seiner Hinterkante einen Flansch 33 d für den Anbau des Abstreifers 32 auf. Der Winkel des Flansches 33 d ist dabei so festgelegt, daß dann, wenn der Rahmen auf noch zu beschreibende Weise am Gehäuse 20 angebracht wird, die Vorderkante des aus einer elastischen Platte, etwa einer Mylar-Platte, bestehenden Abstreifers 32 mit einer vorbestimmten, die Drehung der Rolle 31 nicht beeinträchtigenden Belastung (Kraft) gegen die Mantelfläche der Rolle 31 an einer versetzten Stelle andrückt, so daß er durch die (lichtempfindliche) Trommel 10 gegen die Kraft der Feder 35 zurückgedreht wird.

Die Rollen-Trageinheit 30 mit dem beschriebenen Aufbau wird wie folgt am Gehäuse 20 angebracht:

Linke und rechte Wand des Gehäuses 20 (der Reinigungsvorrichtung) weisen jeweils an der Innen- bzw. Außenfläche eine Halterung 20 a bzw. 20 b auf. In zwei im Seitenteil 33 a des Rahmens 30 ausgebildete kreisförmige Bohrungen sind zugeordnete, in die Halterung 20 b eingelassene Stifte oder Zapfen P einführbar, wobei der Rahmen 33 mittels zweier Halte-Schrauben T, die von der Außenseite des Gehäuses 20 her in die Halterung 20 a eingeschraubt werden, einfach in seiner Betriebslage festlegbar ist. Auf diese Weise kann die lotrechte Lage jeder Halterung 20 a und 20 b gegenüber dem Bodenteil des Rahmens 33 zweckmäßig bestimmt werden, um einen Einbauraum für die Rollen-Trageinheit festzulegen.

Durch einfache Anbringung der Rollen-Trageinheit 30 ist somit der Anbau- und Einstellvorgang für Rolle 31 und Abstreifer 32 abgeschlossen. Die durch die Mantelfläche der lichtempfindlichen Trommel 10 gegen die Kraft der Zugfeder 35 zurückgedrückte Rolle 31 wird somit mit einer bestimmten Belastung oder Kraft (vorzugsweise 5-100 g/cm) an die Trommel 10 angedrückt, wodurch auch die Andruckbedingungen des Abstreifers 32 gegen die Rolle 31 bestimmt oder realisiert sind.

Die an die Manteloberfläche der Trommel 10 andrückende und von dieser (mit Drehung) mitgenommene Rolle 31 entfernt somit den auf der sich in Richtung des Pfeils A drehenden Trommel 10 verbliebenen Resttoner mittels einer von ihrer Auslenkung oder Zusammendrückung herrührenden Reib- oder Scheuerwirkung. Gleichzeitig werden durch die in der Rolle 31 enthaltenen Schleifmittelkörnchen oder das sonstige Schleifmittel (im folgenden einfach als Schleifmittel bezeichnet) feste Fremdstoffe, wie Talkum, Kolophonium oder Coronaentladungsprodukte, abgestreift und entfernt, die sich durch die einfache Scheuerwirkung nicht entfernen lassen. Mit dieser Anordnung wird weiterhin die Reinigungswirkung in der Anfangsphase eines Kopierbetriebs verbessert.

Die Rolle 31 dient auch als Tonerleitrolle, welche das herabfallende Tonerpulver, das durch die Reinigungsklinge an der der Rolle 31 nachgeschalteten Seite abgestreift wird, abnimmt und sammelt.

Die durch die Trommel 10 zu einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn gezwungene Rolle 31 transportiert insbesondere das auf ihrer Mantelfläche gesammelte Tonerpulver zum Abstreifer 32. Das so transportierte Tonerpulver gleitet längs des Abstreifers herab und wird durch eine Tonertransportschnecke 23 für die Wiederverwendung aus dem Gehäuse 20 herausgefördert.

Im folgenden ist ein erfindungsgemäß durchgeführtes Vergleichsbeispiel beschrieben.

Aufgrund der Nachgiebigkeit und Elastizität des Schwammstoffs wird die Rolle 31 an die Mantelfläche der lichtempfindlichen Trommel 10 angedrückt, so daß sie einerseits Resttoner beseitigt und andererseits mittels der Schleifwirkung des in ihr enthaltenen Schleifmittels auch verschiedene Fremdstoffe entfernt.

Zunächst wurde ein Vergleichsversuch zwischen der erfindungsgemäß verwendeten Rolle 31 und einer herkömmlichen Rolle ohne Schleifmittelkörnchen oder Schleifmittel durchgeführt.

Der Vergleichsversuch wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Mit 4,5 mm dickem Schwammstoff belegte Rollen (Gesamt-Außendurchmesser 15,2 mm) wurden an der der Reinigungsklinge, die als Abstreifeinheit dient, vorgeschalteten Seite angeordnet. Jede als Reinigungsrolle dienende Rolle wurde dabei in Andruckberührung mit einer lichtempfindlichen Trommel gebracht, die eine 20 µm dicke lichtempfindliche Schicht aus einem organischen Photoleitermaterial aufweist; außerdem diente jede dieser Rollen aus Tonerleitrolle in Verbindung mit einem Abstreifer, wobei die Rolle über die Andruckberührung mit der Trommel angetrieben wurde.

In die beschriebene Anordnung wurden einerseits eine herkömmliche Rolle ohne Schleifmittel(körnchen) und eine erfindungsgemäße Rolle mit Schleifmittel(körnchen) eingesetzt. Unter fortlaufender Durchführung eines Kopierbetriebs wurde sodann untersucht, ob der Abbildungsausfall auftritt oder nicht.

Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben.
des SchleifmittelsAbbildungsausfall

OhneX 3 µm 50 (Teile)○ 3 µm 30 (Teile)○ 2,5 µm 50 (Teile)○

Bei Verwendung der herkömmlichen Rolle war ein Abbildungsausfall (d. h. eine mangelhafte Abbildung auf der Trommel) nach der Herstellung von etwa 200-1000 Kopien zu beobachten.

Bei Verwendung der Rolle, die Schleifmittelkörnchen eines mittleren Korngrößendurchmessers von 3 µm in einer Menge von 50 Gewichtsteilen enthielt, war dagegen auch nach Herstellung von 50 000 Kopieblättern kein Abbildungsausfall zu beobachten. Weiterhin wurden im kontinuierlichen Kopierbetrieb auch Rollen eingesetzt, die 50 Gewichtsteile von 2,5 µm großen bzw. 30 Gewichtsteile von 3 µm großen Schleifmittelkörnchen enthielten; in diesen Fällen war ebenfalls auch nach der Herstellung von 50 000 Kopieblättern kein Abbildungsausfall zu beobachten.

Nachgiebigkeit (Weichheit) und Elastizität der Schwammrolle hängen dabei von der Dichte des geschäumten Schwammstoffs ab; das Expansionsverhältnis (Schaumdichte) wird dabei durch das spezifische Gewicht (Dichte) eines die Schwammrolle bildenden Kautschukmaterials ausgedrückt. Unter Verwendung verschiedener Rollen aus Gummi- oder Kautschukmaterialien jeweils unterschiedlichen spezifischen Gewichts wurden erfindungsgemäß die Mitnahmebewegung der Rolle durch die lichtempfindliche Trommel sowie die Abrieb- oder Scheuerwirkung untersucht.

Die Untersuchungsergebnisse sind in der unten stehenden Tabelle II angegeben. Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, erfahren Rollen aus einem Kautschukmaterial eines spezifischen Gewichts von unter 0,3 (eines größeren Aufschäum- oder Expansionsverhältnisses) einen schnellen Abrieb und ein schnelles Verstopfen bzw. Zusetzen (siehe das Symbol ∆ in der Bewertungsspalte von Tabelle II). Außerdem zeigte es sich, daß Kautschukmaterialien eines spezifischen Gewichts von mehr als 0,8 (eines kleineren Expansionsverhältnisses) eine größere Kraft erfordern (Symbol ∆ in Tabelle II), mit welcher die Rolle an die lichtempfindliche Trommel 10 angedrückt wird.
spezif. Gewicht (Dichte) g/cm³Bewertung 0,1∆ 0,2∆ 0,3○ 0,4○ 0,5○ 0,6○ 0,7○ 0,8○ 0,9∆ 1,0∆

Aus obiger Tabelle geht hervor, daß für die Rolle 31 ein Kautschukmaterial geeignet ist, das Schleifmittel(körnchen) eingebettet enthält und ein Aufschäum- oder Expansionsverhältnis entsprechend einer Dichte von 0,3-0,8 aufweist. Zur Gewährleistung hoher Leistung sollte die Dichte (spezifisches Gewicht) vorzugsweise auf einen Bereich von 0,5-0,6 begrenzt werden.

Im Hinblick darauf, daß die Größe der in der Rolle 31 enthaltenen Schleifmittelkörnchen im wesentlichen nicht nur die Schleif- oder Scheuerwirkung, welche die Rolle auf die Trommel 10 ausübt, sondern auch die Standzeit von Trommel 10 und Abstreifer 32 beeinflußt, wurde sodann in einem tatsächlichen Kopierbetrieb unter Verwendung von 20 000 Kopierpapierblättern ein Versuch durchgeführt, bei dem verschiedene Arten von Schwammrollen eingesetzt wurden, die jeweils Schleifmittel unterschiedlicher Korngrößen enthielten. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III angegeben.

Tabelle III

Der Versuch erfolgte unter den folgenden Bedingungen: Eine Rolle 31 eines Außendurchmessers von 15,2 mm, die 50 (Gewichts-)Teile Carborundum einer spezifischen, in Tabelle III angegebenen Korngröße enthielt und auch als Tonerabnehmer diente, wurde an der einer Reinigungsklinge 22 vorgeschalteten Seite angeordnet. Die mit einer 4,5 mm dicken Schwammstoffschicht belegte Rolle 31 wurde dabei in Andruckberührung mit einer lichtempfindlichen Trommel 10 gebracht, die einen Außendurchmesser von 80 mm besaß und eine 20 µm dicke lichtempfindliche Schicht aus einem organischen Photoleitermaterial aufwies; dabei wurde die Rolle 31 durch Mitdrehung mit der Trommel 10 angetrieben.

Ein an die Rolle 31 andrückender Abstreifer 32 bestand aus einer 0,1 mm dicken Blattfeder aus nichtrostendem Stahl.

Die Ergebnisse des in Tabelle III zusammengefaßten Versuchs sind nachstehend im einzelnen behandelt. Bezüglich der Reinigungsleistung der Rolle 31 für Resttoner und Fremdstoffe auf der lichtempfindlichen Trommel 10 zeigte sich bei einem Schleifmittel mit einer Korngröße von unter 1,5 µm eine verringerte Abstreif- oder Reinigungsleistung.

Bezüglich des Abriebs an der lichtempfindlichen Schicht der Trommel 10 bei Verwendung der oben beschriebenen Rolle 31 ergab sich folgendes: Eine ein Schleifmittel mit einer Korngröße von mehr als 15 µm enthaltende Rolle vermag wirksam Resttoner und Fremdstoffe von der Mantelfläche der Trommel 10 zu entfernen und damit die Bedingungen für Vervielfältigung mit hoher Güte aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig verursacht eine derartige Rolle jedoch einen Abrieb an der lichtempfindlichen Schicht der Trommel 10.

In Zusammenfassung der obigen Ergebnisse läßt sich sagen, daß ein spezifischer Bereich der Korngröße eines Schleifmittels, bei dem kein Abbildungsausfall induziert wird und auch kein wesentlicher Abrieb oder Verschleiß an Trommel 10 und Abstreifer 32 auftritt, folgender ist: Maximale Korngröße=kleiner als 15 µm (beim vorliegenden Beispiel Korngröße=kleiner als 10 µm als Größentoleranz); kleinste Korngröße=2 µm, damit durchwegs Vervielfältigungen hoher Güte erzeugt werden können.

Im Hinblick darauf, daß der Gehalt an Schleifmittelkörnchen in der Rolle 31 im wesentlichen nicht nur die Abrieb- oder Scheuerwirkung, welche die Schwammrolle auf die lichtempfindliche Fläche der Trommel 10 ausübt, sondern auch die Standzeit der lichtempfindlichen Fläche beeinflußt, wurden weiterhin erfindungsgemäß im tatsächlichen Kopierbetrieb mit 50 000 Kopierpapierblättern Versuche durchgeführt, bei denen verschiedene Arten von Schwammrollen verwendet wurden, die jeweils Schleifmittel in einem bestimmten Mengenanteil enthielten. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.
(in Gewichtsteilen)Abbildungsausfall

20∆ (1) 30○ (2) 50○ (3) 70○

Bei diesen Versuchen wurden folgende Bedingungen eingehalten: Eine einen Außendurchmesser von 15,2 mm aufweisende Rolle 31, die Carborundum einer Teilchen- oder Korngröße von 3 µm (GC Nr. 400) in einem spezifischen, in Tabelle IV angegebenen Mengenanteil enthielt und auch als Tonerabnehmer diente, wurde an der einer Reinigungsklinge 22 vorgeschalteten Seite angeordnet. Die aus einem Schwammstoff einer Härte von 50-55 (ASKER C) bestehende Rolle 31 wurde in Abdruckberührung mit einer einen Durchmesser von 80 mm besitzenden lichtempfindlichen Trommel 10 gebracht, die eine 20 µm dicke lichtempfindliche Schicht aus einem organischen Photoleitermaterial aufwies, wobei die Rolle 31 durch die Trommel 10 in Drehung versetzt wurde. Ein Maßstab für die Druckkraft, mit welcher die Rolle 31 gegen die Trommel 10 andrückte, war dabei eine Spaltbreite (nip width) von 2 mm an der Trommel.

Ein an die Rolle 31 andrückender Abstreifer 32 bestand aus einer 0,1 mm dicken Blattfeder aus nichtrostendem Stahl.

Im folgenden sind die in Tabelle IV und in Fig. 3 zusammengefaßten Versuchsergebnisse im einzelnen erläutert. Bezüglich der Reinigungs- oder Abstreifleistung der Rolle 31 für Resttoner und Fremdstoffe an der lichtempfindlichen Schicht zeigte eine Schwammrolle mit einem Schleifmittelgehalt von weniger als 20 Gewichtsteile eine geringere Schleif- oder Scheuerwirkung; im Fall einer solchen Rolle zeigte es sich, daß der durch noch an der lichtempfindlichen Schicht zurückbleibenden Toner und Fremdstoffe verursachte Abbildungsausfall immer noch auftreten kann. Hierdurch wurde bestätigt, daß der bevorzugte prozentuale Anteil des in der Rolle enthaltenen Schleifmittels einem der Werte (1), (2) und (3) gemäß Tabelle IV entspricht, d. h. mindestens 30 Gewichtsteile beträgt.

Bezüglich des durch die beschriebene Rolle 31 induzierten Abriebs oder Verschleißes der lichtempfindlichen Schicht der Trommel 10 zeigte es sich, daß der Abrieb an der lichtempfindlichen Schicht proportional zur Zahl der hergestellten Kopien zunahm (vgl. Fig. 3). Dieser Abrieb ist besonders auffällig bei einem dem Wert (3) gemäß Tabelle IV entsprechenden prozentualen Schleifmittelgehalt, wenn nämlich die Schwammrolle 70 Gewichtsteile Schleifmittel enthält. Dieser Mengenanteil dürfte bezüglich der praktischen Betriebslebensdauer oder Standzeit die obere Grenze darstellen; es kann sich als schwierig erweisen, eine mehr als 80 Gewichtsteile Schleifmittel enthaltende Schwammrolle im praktischen Betrieb einzusetzen, obgleich eine solche Rolle eine ausgezeichnete Reinigungsleistung gewährleistet.

Zusammenfassend läßt sich folgendes feststellen: Ein Schleifmittel-Gewichtsanteil bei dem kein wesentlicher Abrieb oder Verschleiß an der lichtempfindlichen Schicht der Trommel 10 auftritt, sollte vorzugsweise nicht mehr als 70 Gewichtsteile betragen. Im Hinblick auf ein anderes Kriterium, d. h. die Reinigungsleistung zur vollständigen Verhinderung eines Abbildungsausfalls, kann die untere Grenze bei mehr als 30 Gewichtsteile liegen.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf den Abstreifer. Bei der vorstehend beschriebenen Schwammrolle aus Schwamm-Schaumstoff können Toner und Fremdstoffe leicht an dieser Rolle anhaften und die Poren des Schwammstoffs verstopfen. Wenn diese Verunreinigungen über einen längeren Zeitraum hinweg nicht entfernt werden, ist es schwierig, die Reinigungsleistung der Schwammrolle aufrechtzuerhalten. Infolgedessen wird ein Abstreifer (scraper) an die Mantelfläche der Rolle angedrückt, um anhaftenden Toner und sonstige Fremdstoffe unmittelbar zu beseitigen.

Als Werkstoff für den Abstreifer kann unter anderem eine dünne Mylar-Platte (PET-Folie) verwendet werden. Dieser Werkstoff verformt sich jedoch leicht unter der Reibungswärme, während es damit auch schwierig ist, eine gleichmäßige Andruckkraft über die Gesamtlänge der Schwammrolle auszuüben.

Im Fall eines Metallwerkstoffs muß die Korrosion berücksichtigt werden. Aus diesem Grund wird verbreitet eine elastische, dünne Platte aus einem Nichteisenmaterial, üblicherweise eine Blattfeder aus Phosphorbronze verwendet. Bei einem solchen Werkstoff ergeben sich jedoch Probleme bezüglich der Haltbarkeit; bei einer Vickers- Härte von weniger als etwa 175 erfährt eine derartige Blattfeder einen schnellen Abrieb oder Verschleiß durch die in der Schwammrolle enthaltenden Schleifmittel(körnchen).

Zur Vermeidung dieses Mangels und zur Realisierung eines einer Schwammrolle zugeordneten, verformungsfreien Abstreifers, dessen Korrosion stark begrenzt ist und der über eine lange Betriebslebensdauer hinweg eine stabile oder gleichbleibende Andruckkraft auf die Schwammrolle auszuüben vermag, ist erfindungsgemäß eine Anordnung vorgesehen, bei welcher das eine Ende eines Abstreifers 32 in Form einer elastischen Platte oder Blattfeder (resilient plate) aus einem 0,1-0,15 mm dicken nichtrostenden Federstahlblech mittels einer Halte-Schraube o. dgl. an dem vorher erwähnten Flansch 33 d angebracht ist, während das andere Ende des Abstreifers mit einer vorbestimmten Kraft gegen die Manteloberfläche der Rolle 31 andrückt, derart, daß durch dieses Ende auf der Mantelfläche praktisch nur eine Linienberührung hergestellt wird.

Für die erwähnte Federplatte oder Blattfeder aus nichtrostendem Stahl eignen sich die nachstehend angegebenen Werkstoffe. Eine bestimmte Werkstoffart wird dabei im Hinblick auf die Einsatzbedingungen gewählt. Bezüglich der Verschleißfestigkeit eignet sich besonders nichtrostender Stahl der Sorte SUS 304-CSPH, welche die härteste unter diesen Stahlsorten darstellt. Die jeweiligen nichtrostenden Stahlsorten für die Federplatte sowie ihre Härten (nach japanischer Industrienorm J. I. S.) sind folgende:

(1) SUS 304-CSPHVickers-Härte mehr als 370 (2) SUS 304-CSP1/2HVickers-Härte mehr als 250 (3) SUS 631-CSPVickers-Härte mehr als 200

Fig. 4 veranschaulicht in graphischer Darstellung einen Vergleich der Verschleißgrade von Abstreifern 32, die jeweils aus den oben angegebenen Federplatten aus nichtrostendem Stahl geformt sind. Diese Abstreifer drücken jeweils gegen eine Schwammrolle 31 eines Außendurchmessers von 15,2 mm mit einer 4,5 mm dicken Schwammschicht an, die 50 (Gewichts-)Teile GC enthält und von der lichtempfindlichen Trommel 10 antriebsmäßig mitgenommen wird.

Im Vergleich zu einer als Abstreifer benutzten elastischen Platte aus Phosphorbronze (C5210P-1/2H; Vickers-Härte: weniger als 170), wie durch das Symbol ∆ in Fig. 4 angegeben, sind die aus einer Federplatte oder Blattfeder aus nichtrostendem Stahl bestehenden Abstreifer bedeutend überlegen. Offensichtlich zeigt ein Abstreifer aus nichtrostendem Stahl der Sorte SUS 304-CSPH eine überlegene Verschleißfestigkeit und eine größere Haltbarkeit. Wenn das Verschleißverhältnis 80% übersteigt, verliert ein Abstreifer seine Funktion, so daß er durch einen neuen Abstreifer ersetzt werden muß.

Die Fig. 5(A) und 5(B) veranschaulichen jeweils die praktische Anwendung einer Federplatte oder Blattfeder aus nichtrostendem Stahl. Fig. 5(A) veranschaulicht die üblichste Art einer Reinigungsvorrichtung, bei welcher der gesamte Abstreifer aus einer einzigen Federplatte aus nichtrostendem Stahl besteht, die aufgrund ihrer Elastizität mit ihrer Vorderkante gegen eine Rolle 31 andrückt.

Dabei besitzt die Federplatte oder Blattfeder eine Dicke im Bereich von 0,1-0,15 mm.

Fig. 5(B) veranschaulicht eine Reinigungsvorrichtung, bei welcher nur der an die Rolle 31 andrückende Spitzenteil 32 A des Abstreifers 132 aus einer Federplatte aus nichtrostendem Stahl der angegebenen Art geformt ist. Diese Ausgestaltung erlaubt die Verwendung eines anderen, hoch elastischen Werkstoffs als Trag- oder Halteteil 32 B. Auf diese Weise wird ein Hochleistungs-Abstreifer realisiert, der nicht nur gute Verschleißfestigkeit, sondern auch hohe Elastizität besitzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Rolle durch die lichtempfindliche Trommel 10 entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt. Die Rolle 31 kann jedoch auch durch einen eigenen Antriebsmechanismus entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt werden; erforderlichenfalls kann die Rolle 31 mit einer bestimmten Geschwindigkeit relativ zu derjenigen der Trommel 10 angetrieben werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel dient die Rolle 31 als Tonerleitrolle. Dieselbe Reinigungswirkung wird jedoch auch dann erzielt, wenn die Rolle 31 an einer der Reinigungsklinge 22 nachgeschalteten Stelle angeordnet ist, wie dies in Fig. 1b dargestellt ist.

Da bei dieser Anordnung die Rolle 31 den durch die Reinigungsklinge abgestreiften Toner nicht zu fördern braucht, braucht der Rolle 31 der erwähnte Abstreifer 32 bzw. 132 nicht zugeordnet zu sein. Da außerdem die Rolle 31 nicht so stark wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1a verunreinigt wird, bleibt ihre Reinigungswirkung gegenüber dem Bildaufnehmer länger erhalten.

Da die Rolle, wie erwähnt, den durch die Reinigungsklinge abgestreiften Toner nicht zu transportieren braucht, ist auch die Drehrichtung der Rolle 31 keiner Beschränkung unterworfen. Die Rolle 31 kann somit entweder durch den Bildaufnehmer für Drehung angetrieben oder aber durch einen eigenen Antriebsmechanismus entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben werden.

Wenn die Rolle 31 durch einen anderen bzw. eigenen Antriebsmechanismus angetrieben wird, wird das Drehzahlverhältnis von Rolle zu Bildaufnehmer bevorzugt auf etwa 0,5-0,2 eingestellt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1b, bei welcher die Rolle der Reinigungsklinge nachgeschaltet ist, muß andererseits an der der Reinigungsklinge vorgeschalteten Seite eine zusätzliche Tonerleitrolle vorgesehen sein, so daß das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung mit größeren Abmessungen ausgeführt sein muß. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1b ist es allerdings nicht unbedingt notwendig, die Rolle 31 in das Gehäuse einer einzigen Einheit einzubeziehen, vielmehr kann die Rolle 31 auch in einem getrennten Kasten angeordnet sein, der kleiner ist als das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung. In einem solchen getrennten Kasten oder Gehäuse braucht nämlich der Toner nicht gesammelt zu werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1a ist dagegen der Einbau der Rolle 31 in das Gehäuse der Reinigungsvorrichtung vorteilhafter, weil in diesem Fall kein zusätzliches Tonersammelgefäß vorgesehen zu werden braucht.

Mit der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung können Resttoner sowie Fremdstoffe, die im Laufe der Bildverarbeitung anfallen, auf einfache Weise vom Bildaufnehmer entfernt werden, so daß stets eine saubere bzw. gereinigte lichtempfindliche Fläche zur Wiederbenutzung zur Verfügung steht. Infolgedessen kann ein elektrostatisches Aufzeichnungsgerät realisiert werden, bei dem kein Abbildungsausfall auftritt (bzw. keine Abbildungsfehler auftreten) und das über einen längeren Betriebszeitraum hinweg Vervielfältigungen oder Kopien einer hohen Güte zu gewährleisten vermag. Die erfindungsgemäß erzielten Wirkungen stellen sich insbesondere bei einem elektrostatischen Aufzeichnungsgerät ein, das einen Bildaufnehmer aus einem organischen lichtempfindlichen Photoleitmaterial aufweist.

Talkum, Kolophonium oder Coronaentladungsprodukte können dabei zufriedenstellend beseitigt werden, indem lediglich eine Schleifmittel(körnchen) enthaltende Rolle an einen Bildaufnehmer angedrückt und durch diesen (zur Drehung) mitgenommen wird.

Da die erfindungsgemäß verwendete Rolle selbst Schleifmittel(körnchen) enthält, ist es unnötig, eine Schleifwirkung mittels eines an der Rolle anhaftenden Toners auszuüben. Die erfindungsgemäß verwendete Rolle gewährleistet somit eine sichere Schleif- oder Scheuerwirkung ohne Heranziehung des Toners als Schleifmittel.

Claims (13)

1. Elektrostatisches Aufzeichnungsgerät, bei dem auf einem bewegbaren Bildaufnehmer ein entwickeltes Bild erzeugbar ist, das entwickelte Bild auf einen Aufzeichnungsträger übertragen wird und danach der Bildaufnehmer nach dem Reinigen zur Beseitigung des auf ihm erzeugten entwickelten Rest-Bilds für die Erzeugung eines weiteren entwickelten Bilds wiederbenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare, mit dem bewegbaren Bildaufnehmer in Berührung gehaltene Reinigungs-Rolle vorgesehen ist und die Reinigungs-Rolle Schleifmittel(körnchen) (eingebettet) enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Reinigungs-Rolle eine Schwamm(stoff)rolle ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte (das spezifische Gewicht) der Schwammrolle 0,3-0,8 beträgt.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegbare Bildaufnehmer (image holding member) eine lichtempfindliche Schicht aus einem organischen Photoleitmaterial aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schleifmittelkörnchen nicht größer ist als 15 µm.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schleifmittelkörnchen 2-10 µm beträgt.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Reinigungs-Rolle Schleifmittel(körnchen) in einem Mengenanteil von nicht mehr als 70 Gewichtsteilen enthält.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsklinge zum Reinigen des bewegbaren Bildaufnehmers vorgesehen ist und daß die Reinigungs- Rolle der Reinigungsklinge in bezug auf die Bewegungsrichtung des bewegbaren Bildaufnehmers vorgeschaltet ist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs-Rolle weiterhin als Sammelrolle zum Sammeln der durch die Reinigungsklinge abgestreiften Stoffe wirkt.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs-Rolle einen Abstreifer zum Abstreifen der gesammelten Stoffe aufweist und daß der Abstreifer aus einer Federplatte oder Blattfeder aus nichtrostendem Stahl geformt ist.

11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reinigungsklinge zum Reinigen des bewegbaren Bildaufnehmers vorgesehen ist und daß die Reinigungs-Rolle der Reinigungsklinge in bezug auf die Bewegungsrichtung des bewegbaren Bildaufnehmers nachgeschaltet ist.

12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs-Rolle vom bewegbaren Bildaufnehmer antriebsmäßig mitgenommen wird.

13. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungs-Rolle durch einen Antriebsmechanismus mit einer Relativgeschwindigkeit zum Bildaufnehmer antreibbar ist.