DE69715327T2

DE69715327T2 - Reinigungsgerät

Info

Publication number: DE69715327T2
Application number: DE69715327T
Authority: DE
Inventors: Nero R. Lindblad; David B. Montfort
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2017-06-28
Also published as: DE69715327D1; EP0816945B1; US5634185A; EP0816945A1; JPH1063161A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf ein Reinigungsgerät und beschäftigt sich insbesondere mit einem Reinigungsgerät zum Entfernen von Rückstandspartikeln und Agglomeraten von einer bildgebenden Oberfläche eines elektrostatografischen Druckers oder Kopierers.
Die gewöhnlich in Farbtonern verwendeten Zusätze sind Zinksterat (ZnSt), Titandioxid (TiO&sub2;) und Siliziumdioxid (SiO&sub2;). Diese werden den Tonern als Strömungshilfs- und Ladungskontrollmittel zugesetzt. Der Entwicklungsprozess entwickelt den Toner und diese Zusätze auf dem Fotorezeptor. Wenn das ZnSt durch den Entwickler abgelegt wird, bildet es einen gleichmäßigen Film, der den Fotorezeptor bedeckt, wobei aus diesem Grund der ZnSt-Film als Zusatzmittel vom filmbildenden Typ bezeichnet wird. TiO&sub2; und SiO&sub2; sind Zusatzmitteltypen mit besonders kleinen Partikeln und finden sich auf dem Fotorezeptor als Partikel mit geringeren Konzentrationen, verglichen mit ZnSt. Die Partikelnatur von TiO&sub2; und SiO&sub2; führt dazu, dass sie gewöhnlich leicht vom Fotorezeptor mit den meisten Arten von Reinigungern entfernt werden können. Der Anteil dieser Zusatzmittel auf dem Fotorezeptor hängt von dem Entwicklungssystem und der Konzentration der Zusatzmittel im Toner ab. Wenn der Zusatzmittelanteil im Toner erhöht wird, erhöht sich auch der Anteil der Filmbildung durch Zusatzmittel auf dem Fotorezeptor. Bei höheren Anteilen von Zusatzmitteln haben wir einen sehr dicken Zusatzmittelfilm auf dem Fotorezeptor festgestellt, der aus zwei Schichten besteht. Die erste Schicht auf dem Fotorezeptor ist ein dünner, gleichmäßiger ZnSt-Film. Die zweite Schicht oben auf dem ZnSt-Film ist ein weicher, dicker Film aus ZnSt, TiO&sub2; und SiO&sub2;. Dieser weiche, dicke Film wird als "Toner-Zusatzmittelfilm" bezeichnet.
Die Dicke, die Oberflächentextur und die Anteile von Zusatzmitteln in diesen beiden Schichten auf dem Fotorezeptor werden unter Verwendung von XPS (Röntgenstrahlung- Fotoelektronen-Spektroskopie) und SEM (Rasterelektronenmikroskop) festgestellt. Die Dicke des ZnSt-Films (d. h. der ersten Schicht auf dem Fotorezeptor) beträgt gewöhnlich weniger als 50 Å (10 Å = 1 nm). Dies ist ein weicher, glatter Film, der dem Fotorezeptor ein glänzendes Aussehen verleiht. Wenn die Dicke dieses Films geringer als 50 Å ist, wird die Kopierqualität nicht negativ beeinflusst. Der "Toner-Zusatzmittelfilm" (d. h. die zweite Schicht) variiert in der Dicke von etwa 50 Å bis 1 um, und ist ein weicher, diskontinuierlicher Film, der in der Dicke variiert, was der Oberfläche eine raue Textur gibt. Wenn die Dicke dieses Films anfängt sich zu erhöhen, beginnt sich auch der Hintergrund auf der Kopie zu zeigen. Demzufolge ist ein Verfahren zum Entfernen oder zum Steuern der Dicke dieses "Toner-Zusatzmittelfilms" erforderlich.
Die US-A-4 007 982 offenbart ein Reinigungsgerät, eine elektrostatografische Maschine und ein Verfahren, bei denen teilchenförmiges Material von der Oberfläche eines elektrostatografischen, bildgebenden Teils durch mindestens ein Klingenteil mit einer die Oberfläche berührenden Kante entfernt wird. Die Klingenkante vibriert mit einer Frequenz, die ausreichend hoch ist, um den Reibungswiderstand zwischen der Klingenkante und der bildgebenden Oberfläche wesentlich zu reduzieren. Die Amplitude der Schwingungen wird auf ein Niveau gesteuert, das eine ausreichende Übereinstimmung zwischen der Klingenkante und der bildgebenden Oberfläche sicherstellt, so dass ein ausreichendes Reinigen durchgeführt werden kann. Bevorzugt werden die Vibrationen bei Ultraschallfrequenzen mit einer Amplitude von weniger als etwa 0,127 mm (0,005 Zoll) ausgeführt.
Die US-A-4 111 546 offenbart eine elektrostatografische Reproduktionseinrichtung und ein Verfahren, das ein System für eine Ultraschallreinigung von auf der bildgebenden Oberfläche verbleibenden Material enthält. Schwingungsenergie im Ultraschallbereich wird auf den Luftspalt benachbart der bildgebenden Oberfläche aufgebracht, um die Luftmoleküle anzuregen, so dass das verbleibende Material von der bildgebenden Oberfläche entfernt wird. Bevorzugt wird gleichzeitig mit dem Ultraschallreinigen ein pneumatisches Reinigen durchgeführt. Alternativ kann ein herkömmliches mechanisches Reinigungssystem durch lokalisierte Schwingungen der bildgebenden Oberfläche an der Reinigungsstation verstärkt werden, die von hinten auf die bildgebende Oberfläche aufgebracht werden.
Die US-A-4 121 947 offenbart, wie ein aufgeladener Tonerrest dadurch entfernt wird, indem man gleichzeitig die fotoleitende Schicht des Fotorezeptors dem Licht aussetzt, die fotoleitende Schicht mit der gleichen Polarität wie die des Toners auflädt, den Fotorezeptor in Schwingungen versetzt, um den Toner zu entfernen, indem man den Fotorezeptor um eine Rolle führt, während man die Rolle um eine exzentrische Achse dreht, und indem man den Toner einer Kraft (beispielsweise Vakuum oder Schwerkraft) aussetzt, die den Toner vom Fotorezeptor wegzieht.
Die US-A-5 030 999 offenbart einen piezoelektrischen Wandler (PZT), der bei einer relativ hohen Frequenz arbeitet, der mit der Rückseite einer etwas flexiblen, bildgebenden Oberfläche gekoppelt ist, um lokal begrenzte Schwingungen mit einer vorbestimmten Amplitude zu bewirken, und der in enger Zusammenarbeit mit einer Reinigungsfunktion für die bildgebende Oberfläche angeordnet ist, wodurch verbleibender Toner und Schmutz (nachfolgend einfach als Toner bezeichnet) fließfähig gemacht wird, um eine elektrostatische Entladung des Toners und/oder der bildgebenden Oberfläche zu erhöhen und von den mechanischen Kräften zu befreien, die den Toner an die bildgebende Oberfläche anhaften.
Die US-A-5 339 149 offenbart ein Reinigungsgerät mit einer Punkt-Reinigungsklinge, um verbleibende Partikelagglomerate von der bildgebenden Oberfläche zu entfernen. Die Punkt-Reinigungsklinge ist aus einem Material hergestellt, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten, eine niedrige Federwirkung und höhere Härte hat als herkömmliche Punkt-Klingen. Diese Eigenschaften erlauben der Punkt-Reinigungsklinge einen kontinuierlichen Gleitkontakt mit der bildgebenden Oberfläche aufrechtzuerhalten, um dort verbleibende Partikel zu entfernen.
Die US-A-5 349 428 offenbart ein dünnes Schabeblattteil, das unter einem niedrigen Angriffswinkel bezüglich des Fotorezeptors mit ihm in Eingriff steht, so dass eine maximale Scherkraft durch die Klinge auf die Punkte verursachenden, angebackenen Partikel aufgebracht werden kann, um diese zu entfernen. Ein Schlitz erstreckt sich seitlich von einer Seite der Klinge und parallel zur Kante der Klinge, so dass ein Festhängen der Klinge verringert wird. Die Schlitze dienen dazu, die Belastung zu reduzieren und Kräfte auf die Enden der Klinge zu eliminieren, die bewirken könnten, dass die Klinge festhängt.
Die Schlitze verbessern weiterhin den Toleranzbereich des Eingriffs der Klingenfläche bezüglich der Oberfläche des Fotorezeptors, bevor ein Festhängen der Klinge erfolgt. Eine relativ niedriger Belastung wird auf die Klinge aufgebracht, so dass die mit einem abdichtenden Reibungskontakt im Zusammenhang stehenden Probleme, die auftreten müssen beim normalen Reinigungseingriff von Klingen mit einer ladungsrückhaltenden Oberfläche, vermieden werden.
Die US-A-5 416 572 offenbart eine Punkt-Reinigungsklinge für Agglomerate, die in einem Reinigungsgehäuse gelagert ist, so dass eine im Wesentlichen geschlossene Kammer gebildet wird, in abdichtenden Eingriff bezüglich der Fotorezeptoroberfläche. Ein Kontakt ist zwischen einer Reinigungsbürste, die innerhalb des Reinigungsgehäuses untergebracht ist, und einer Klinge bewirkt, wodurch die rotierenden Bürstenfasern angesammelte und zusammengebackene Schmutzpartikel von der Klinge entfernen. Zum Entfernen von Tonerresten und Schmutz von der Fotorezeptoroberfläche und der Klinge wird eine im Wesentlichen luftströmungsfreie Umgebung aufrechterhalten, ohne dass die Notwendigkeit besteht, dass unterstützend ein getrenntes Vakuum-/Luftentfernungs- System oder ein getrennter, manueller Wartungsschritt erforderlich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung wie in Anspruch 1 definiert vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Farbdruckmaschine vorgesehen, die ein Reinigungs-Subsystem zum Entfernen von Partikeln von einer Oberfläche aufweist, wobei das Reiniger-Subsystem das oben beschriebene Gerät umfasst.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung soll nachfolgend nur beispielhaft auf die beiliegenden Zeichnungen verwiesen werden, wobei:
Fig. 1 eine lokale, schematische Querschnittsdarstellung des Fotorezeptorbandes mit einer ersten Schicht aus einem überwiegenden ZnSt-Film und einer zweiten Schicht zeigt, die TiO&sub2;, SiO&sub2; und ZnSt. enthält;
Fig. 2 eine vergrößerte, schematische Seiten-Querschnittsdarstellung der vorliegenden Erfindung zeigt, mit einem Ultraschallreiniger (UC), um den Zusatzmittelfilm vom Fotorezeptor zu entfernen und mit einer "harten" Klinge, um das Reinigen und das Einsammeln des entfernten Materials zu unterstützen; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Druckgerätes ist, das mit der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
Für ein generelles Verständnis eines elektrostatografischen Farbdruck- oder Kopiergerätes, bei der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, wird auf die US-A-4 599 285 und die US-A-4 679 929 verwiesen, die ein Bild-auf-Bild-Verfahren mit einer Entwicklung mit mehreren Durchgängen mit einer Einzeldurchgangs-Übertragung beschreiben. Obwohl das Reinigungsverfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besonders gut angepasst sind für eine Verwendung in einer elektrostatografischen Farbdruck- oder Kopiermaschine, sollte es durch die folgende Diskussion klar werden, dass sie in gleicher Weise für die Anwendung in einer Vielzahl von Geräten gut geeignet ist und nicht notwendigerweise auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei die Darstellungen nur zum Zwecke der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung und nicht für ihre Begrenzung gedacht sind, werden die verschiedenen Bearbeitungsstationen, die in dem in Fig. 3 dargestellten Reproduktionsgerät durchgeführt werden, kurz beschrieben.
Eine Reproduktionsmaschine, bei der die vorliegende Erfindung bevorzugt eingesetzt wird, verwendet ein ladungsrückhaltendes Teil in Form des fotoleitenden Bandes 10, das aus einer fotoleitenden oder bildgebenden Oberfläche 11 und einem elektrisch leitenden, lichtübertragenden Substrat besteht, das für eine Bewegung durch eine Aufladestation A und eine Belichtungsstation B, Entwicklungsstationen C, eine Übertragungsstation D, eine Schmelzstation E und eine Reinigungsstation F montiert ist. Das Band 10 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 16 um seine aufeinanderfolgenden Bereiche nacheinander durch die verschiedenen Bearbeitungsstationen voranzubewegen, die um seinen Bewegungspfad angeordnet sind. Das Band 10 wird um eine Vielzahl von Rollen 18, 200 und 22 gehalten, wobei die erstere verwendet werden kann, um eine geeignete Zugkraft auf das Fotorezeptorband 10 aufzubringen. Ein Motor 23 dreht die Rolle 18, um das Band in Richtung des Pfeiles 16 zu bewegen. Die Rolle 20 ist mit dem Motor durch eine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise einen Bandantrieb (nicht gezeigt) gekoppelt.
Wie man unter weiterer Bezugnahme auf die Fig. 3 sieht, treten zunächst aufeinanderfolgende Bereiche des Bandes 10 durch die Ladestation A hindurch. In der Ladestation A lädt eine Koronaeinrichtung, wie beispielsweise ein Scoroton, Corotron oder ein Dicorotron, das allgemein mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet ist, das Band 10 auf ein selektiv hohes gleichmäßiges positives oder negatives Potential auf Irgendeine geeignete Steuerung, die im Stand der Technik gut bekannt ist, kann zum Steuern der Koronaeinrichtung 24 verwendet werden.
Nachfolgend werden die aufgeladenen Bereiche der Fotorezeptoroberfläche durch die Belichtungsstation B hindurchgeleitet. An der Belichtungsstation B wird der gleichmäßig aufgeladene Fotorezeptor, das fotoleitende Band oder das ladungsrückhaltende Teil 10 einer Eingabe- und/oder Ausgabeabtastvorrichtung 25 auf Laserbasis ausgesetzt, das bewirkt, dass die fotoleitende oder bildgebende Oberfläche 10 gemäß der Ausgabe der Abtastvorrichtung (beispielsweise ein Duplextegel-Raster-Output-Scanner, ROS) entladen wird.
Der Fotorezeptor oder die fotoleitende Oberfläche 10, die zunächst mit einer bestimmten Spannung aufgeladen wurde, unterliegt einem Dunkelabfall auf ein Spannungsniveau. Wenn sie der Belichtungsstation B ausgesetzt ist, wird sie auf nahe Null oder ein Untergrundpotential für den Bildbereich in allen Farben entladen.
An der Entwicklungsstation C bewegt ein Entwicklungssystem, allgemein bezeichnet durch das Bezugszeichen 300, Entwicklungsmaterialien in Kontakt mit den latenten, elektrostatischen Bildern. Das Entwicklungssystem 300 umfasst erste 42, zweite 40, dritte 34 und vierte 32 Entwicklergeräte. (Diese Anzahl kann jedoch erhöht oder verringert werden, in Abhängigkeit von der Anzahl der Farben, d. h. hier wird sich auf vier Farben bezogen, demzufolge sind hier vier Entwicklergehäuse). Das erste Entwicklergerät 42 umfasst ein Gehäuse, das eine Donatorrolle 47, eine Magnetwalze 48 und Entwicklermaterial 46 enthält. Das zweite Entwicklergerät 40 umfasst ein Gehäuse, das eine Donatorrolle 43, eine Magnetwalze 44 und Entwicklermaterial 45 enthält. Das dritte Entwicklergerät 34 umfasst ein Gehäuse, das eine Donatorrolle 37, eine Magnetwalze 38 und Entwicklermaterial 39 enthält. Das vierte Entwicklergerät 32 umfasst ein Gehäuse, das eine Donatorrolle 35, eine Magnetwalze 36 und Entwicklermaterial 33 enthält. Die Magnetwalzen 36, 38, 44 und 48 entwickeln jeweils den Toner auf den Donatorrollen 35, 37, 43 und 47. Die Donatorrollen 35, 37, 43 und 47 entwickeln dann den Toner auf der fotoleitenden oder bildgebenden Oberfläche 11. Es ist festzustellen, dass die Entwicklungsgehäuse 32, 34, 40, 42 und irgendwelche nachfolgenden Entwicklergehäuse reinigungsfrei sein müssen, so dass das Bild, das durch das vorangegangene Entwicklergerät ausgebildet wurde, nicht gestört wird. Alle vier Gehäuse enthalten Entwicklermaterial 33, 39, 45, 46 mit ausgewählten Farben. Die elektrische Vorspannung wird über die Energiequelle 41 vorgenommen, die mit den Entwicklergeräten 32, 34, 40 und 42 elektrisch verbunden ist.
Substratblätter oder Trägermaterial 58 wird der Übergabe D von einem nicht gezeigten Zufuhrtablett zugeführt. Die Blätter werden vom Tablett durch einen Blattförderer, der ebenfalls nicht gezeigt ist, abgenommen und der Übergabe D durch ein Korona- Aufladungsgerät 60 zugeführt. Nach der Übergabe bewegt sich das Blatt weiter in Richtung des Pfeiles 62 zur Schmelzstation E.
Die Schmelzstation E enthält eine Schmelzeinheit, die allgemein durch das Bezugszeichen 64 gekennzeichnet ist, die die übertragenen Tonerpartikel-Bilder permanent auf den Blättern fixiert. Bevorzugt enthält die Verschweißeinheit 64 eine erwärmte Schweißrolle 66, die so ausgebildet ist, dass sie unter Druck mit einer Stützwalze (68) in Eingriff steht, wobei die Tonerpulver-Bilder die Schweißrolle 66 berühren. Auf diese Weise wird das Tonerpulver-Bild bleibend am Blatt fixiert.
Nach dem Verschweißen werden die Kopierblätter zu einem nicht gezeichneten Auffangtablett oder einer Station für die abschließende Bearbeitung zum Binden, Klammern, Zusammenstellen und dgl. und zum Entfernen aus der Maschine durch den Betreiber geleitet. Alternativ können die Blätter in ein Duplex-Tablett (nicht gezeigt) gefördert werden, aus dem sie in die Maschine zurückkehren, um mit einer Kopierung auf der zweiten Seite versehen zu werden. Um die zweite Seite für ein Kopieren bereitzulegen, ist im allgemeinen eine Umkehr der vorlaufenden Kante zur nachlaufenden Kante und eine ungerade Anzahl von Umkehrbewegungen des Blattes erforderlich. Wenn jedoch eine Überlagerungsinformation in Form von zusätzlichen Informationen oder Informationen mit einer zweiten Farbe auf der ersten Seite des Blattes aufgebracht werden sollen, ist keine Umkehr der vorlaufenden Kante zur nachlaufenden Kante erforderlich. Selbstverständlich kann die Rückkehr der Blätter für eine Duplex- oder eine Überlagerungskopierung auch manuelle durchgeführt werden. Der nach jedem Kopiervorgang auf dem Fotorezeptorband 10 verbleibende, restliche Toner und Schmutz kann an der Reinigungsstation F mit einer Bürste, einer Klinge oder einer anderen Art eines Reinigungssystems 70 entfernt werden. Ein Vorreinigungs-Corotron 161 ist stromaufwärts des Reinigungssystems 70 angeordnet.
Der Ultraschallreiniger löst den Toneradditivfilm auf der Oberfläche des Fotorezeptorbandes und die Klinge sammelt diesen Toner und wischt ihn in einen Abfallbehälter. Die Vorteile, die dem Ultraschallreiniger innewohnen, gestatten es, dass er als Primärreiniger bei mittleren und hohen Produktdurchsätzen verwendet wird. Der Ultraschallreiniger mit einer Klinge entfernt alles auf dem Fotorrezeptor 10, deshalb würde er der Primärreiniger sein. Er kann jedoch auch als Sekundärreiniger zusammen mit einem Primärreiniger in einigen Maschinenanwendungsbereichen verwendet werden. Diese letztere Anwendung würde für zukünftige Produkte ehre praktisch anwendbar sein, wenn die Kosten der Ultraschallgeräte fallen.
Es wird nun auf Fig. 1 verwiesen, die zwei Schichten einer Filmbildung aus Tonerzusätzen auf dem Fotorezeptor 10 zeigt. Die erste Schicht 30 ist eine dünne Schicht auf der Basis von ZnST, die den Fotorezeptor gleichmäßig bedeckt, und die zweite Schicht 20 ist ein dickerer "Toneradditiv-Film", der den Fotorezeptor diskontinuierlich bedeckt. Die zweite Schicht 20 einer Filmbildung wird durch die Erhöhung der Additivzusätze in den Farbtonern bewirkt. Eine XPS (Röntgenstrahlung-Fotoelektronenspektroskopie) und eine SEM (Rasterelektronenmikroskopie) zeigen, dass der stark beschichtete Bereich des Films (d. h. die obere Schicht 20) eine große Menge von TiO&sub2; und SiO&sub2; und ZnSt aufweisen, die einen weichen Film bilden. Dieser zweite Tonerfilm 20, der mit bloßem Auge sichtbar ist, ist dick und bildet eine bandähnliche Struktur, die vollständig um das Fotorezeptorband 10 herumläuft. Die Richtung der Bewegung des Fotorezeptors 10 wird durch den Pfeil 16 angegeben. Diese zweite Toneradditiv-Schicht 20 liegt auf einer sehr dünnen Schicht 30 (d. h. der ersten Toneradditiv-Schicht), die hauptsächlich aus ZnSt mit geringen Anteilen an TiO&sub2; und SiO&sub2;, die darin eingeschlossen sind, aufgebaut ist.
Die Additivanteile der ersten Schicht 30 und der zweiten Schicht 20 sind in den unten stehenden Tabellen 1 und 2 gezeigt. Tabelle 1 Elemente im Toneradditiv-Film Tabelle 2 Elemente im ZnSt-Film
Tabelle 1 zeigt die Elemente und ihre Atom- und Gewichtsprozentanteile an TiO&sub2;, SiO&sub2; und ZnSt im Toneradditiv-Film, der auf dem überwiegend ZnSt-Film aufliegt. Tabelle 2 zeigt die Elemente im hauptsächlich aus ZnSt bestehenden Film und die Atom- und Gewichtsprozentanteile der Elemente, die den Film 30 auf dem Fotorezeptor 10 aufbauen. Der prozentuale Anteil an Zn in der ersten Schicht 30 ist viel größer als der prozentuale Anteil von Ti und Si. In der zweiten Schicht, sind beide prozentuale Anteile an Zn und Si hoch im Vergleich zu ihren prozentualen Anteilen in der ersten Schicht 30. Die Existenz dieser beiden Schichten wurde experimentell nachgewiesen, indem man die zweite Schicht 20 von der ZnSt-Schicht 30 entfernt hat. (Ein Klebestreifen wurde auf den Film gepresst und dann entfernt.) Der Fotorezeptor 10 wurde untersucht, um festzustellen, ob die zweite Schicht 20 von der ZnSt-Filmschicht 30 entfernt worden war. Die Untersuchung dieses Bereichs mit XPS zeigten ähnliche prozentuale Anteile an Zn, Si und Ti, wie in Tabelle 2 gezeigt. Dieses Experiment bestätigte, dass zwei Filmschichten existierten und dass die zweite Schicht vom ZnSt-Film entfernt werden kann.
Die Untersuchungen haben außerdem gezeigt, dass die erste Schicht 30 aus hauptsächlich ZnSt nicht die Ursache für Befürchtungen hinsichtlich der Kopierqualität ist, da es keinen negativen Effekt auf die Kopierqualität gibt, wenn die Dicke dieses Films geringer ist als etwa 50 Å. Es ist die zweite Schicht, des "Toneradditiv-Film" 20, der den Hintergrund von Kopien verdunkelt (erhöht). Dieser verdunkelte Hintergrund kann bereits nach einigen Hundert Kopien unter den passenden Bedingungen auftreten. Eine schlechte Kopierqualität tritt auf, da der "Toneradditiv-Film" eine isolierende Schicht auf dem Fotorezeptor bildet, die nicht entladen werden kann. Demzufolge sind die Hintergrundspannungspegel zu hoch und es wird Toner entwickelt, der den Hintergrund auf der Kopie erzeugt. Bei der vorliegenden Erfindung wird diese zweite Schicht 20 entfernt oder es wird die Dicke dieser zweiten Schicht 20 gesteuert. Ein Primärreiniger mit dualer, elektrostatischer Bürste, beispielsweise, entfernt nicht den Toneradditiv-Film 30 oder steuert seinen Aufbau oder das Wachstum. Demzufolge ist ein Hilfsreiniger, wie beispielsweise in der vorliegenden Erfindung ein Ultraschallreiniger (UC), der den "Toneradditiv-Film" löst und eine "harte" Klinge, die diesen Film für eine Abfallbeseitigung sammelt notwendig, zusätzlich zum Primärreiniger.
Ultraschall kombiniert mit einer "harten" Klinge, die auf dem Fotorezeptor gleitet in einer schabenden oder wischenden Weise entfernt den "Toneradditiv-Film", selbst wenn der Film seine maximale Dicke erreicht hat. Ultraschall mit einer "harten" Klinge ist in der vorliegenden Erfindung einsetzbar als Primärreiniger bei mittleren und höheren Durchsätzen, da die Kosten des Reinigers wesentlich geringer sind als die Kosten eines dualen elektrostatischen Bürstenreinigers. Es gibt verschiedene Gründe für die Anwendung von UC mit einer "harten" Klinge als Primärreiniger für Geräte mit mittlerem oder höherem Durchsatz. Erstens macht es der Ultraschallreiniger mit einer "harten" Klinge möglich, Resttoner, "Toneradditiv-Filme", Punkte, Kometen und irgendwelche anderen unerwünschte Verschmutzungen vom Fotorezeptor zu entfernen. Diese harte Klinge ersetzt die Verwendung einer "weichen" punktförmigen Klinge nach dem Primärreiniger bei Geräten mit mittlerem und hohem Ausstoß. Zweitens regt der Ultraschallreiniger die Reinigungskante der "harten" Klinge zyklisch an, um die Klingenreibung zu reduzieren ohne die Leistungsfähigkeit der Klinge beim Reinigen zu behindern. Die Vibration der Reinigungskante reduziert weiterhin den Abrieb am Fotorezeptor, der normalerweise auftritt bei einer Klinge, die nicht schwingt. Die Schwingungsenergie des Ultraschallreinigers wird direkt auf den Fotorezeptor und die Reinigungskante der "harten" Klinge übertragen, was bewirkt, dass sowohl die Reinigungskante als auch der Fotorezeptor schwingt. Dadurch wirkt die Schwingungsenergie an der Reinigungskante ebenfalls auf den Resttoner, den "Toneradditiv-Film", oder irgendwelche anderen Punkte oder Kometen auf dem Fotorezeptor. Drittens machen es die Kosten des Reinigers der vorliegenden Erfindung möglich, dass dieser für Geräte mit mittlerem Volumen einsetzbar ist und dass dieser sehr attraktiv für Geräte mit hohem Durchsatz ist. Aus diesem Grund bildet der Ultraschallreiniger und die "harte" Klinge der vorliegenden Erfindung einen Reiniger mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit und guter Reinigungswirkung für alle Arten von Resttonern und dem unerwünschten Schmutz auf dem Fotorezeptor. Dies wird nur möglich, weil die Reinigungskante der "harten" Klinge direkt über der Spitze des Ultraschallreinigers liegt. Der Reiniger der vorliegenden Erfindung könnte ebenso verwendet werden als Sekundärreiniger im Zusammenhang mit einem Primärreiniger, wie beispielsweise einer isolierenden Bürste oder einem leitenden Bürstenreiniger. Eine weitere Preissenkung der Ultraschallreiniger-Bestandteile würde die vorliegende Erfindung noch attraktiver für Geräte mit mittleren und hohem Durchsatz machen.
Im Gegensatz zu einem Bürstenreiniger gestattet die Verwendung eines Ultraschallreinigers mit einer "harten" Klinge das gleichzeitige Schaben des Toneradditiv-Films 30 und des Resttoners vom Fotorezeptor 10. Die Fig. 2 zeigt eine "harte" Klinge 50 der vorliegenden Erfindung in schabendem Betrieb (d. h. eine Klinge mit wischendem Betrieb könnte auch verwendet werden), die den Film 20 und den Resttoner von der Oberfläche des Fotorezeptors 10 abschabt. Zusätzlich zum Entfernen des Resttoners und des "Toneradditiv-Films" vom Fotorezeptor, steuern der Ultraschallreiniger und die "harte" Klinge die Dicke der ZnSt-Schicht indem sie die Dicke des ZnSt-Films auf weniger als 50 Å halten. Eine ZnSt-Schicht 30 von etwa 50 Å ist vorteilhaft zum Verringern der Reibung, die durch den Reiniger verursacht wird, verbessert die Förderung und wirkt als Schutzschicht für den Fotorezeptor, um den Abrieb zu reduzieren. Wenn die ZnSt-Dicke zu hoch wird (mehr als 50 Å), können Beeinträchtigungen der Kopierqualität auftreten. Hohe Anteile von ZnSt auf dem Fotorezeptor 10 macht die bildgebende Oberfläche zu leitend und eine seitliche Ableitung der Ladung im latenten Bildbereich tritt auf Der obere Bereich des ZnSt-Films ist weich und kann leicht entfernt werden. Ein Vergleich von XPS- Messungen der gereinigten Oberfläche mit dem Starkfilm-ZnSt-Bereich zeigte, dass die letztere Filmdicke von etwa 300 Å auf 50 Å reduziert wurde. Diese Veränderung in der Morphologie des ZnSt-Starkfilms kann visuelle beobachtet werden. Der weiche, milchige Bereich des ZnSt-Starkfilms verschwindet und eine schimmernde Fotorezeptoroberfläche bleibt.
Die für diese "harte" Klinge verwendeten Materialien umfassen harte Kunststoffe (mit einer Rockwellhärte im Bereich von etwa R40 bis zu etwa M150) und Metalle mit einer Rockwellhärte im Bereich von etwa C50 bis C55, wie beispielsweise Stahl.
Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung der UC 80 (d. h. der Ultraschallreiniger) direkt gegenüber der Reinigungsklinge 50 an der gegenüberliegenden Seite des Fotorezeptors 10 angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt. Der UC 80 hat ein Vakuum, das den sich bewegenden Fotorezeptor 10 in Kontakt mit der UC-Spitze 81 hält. Der Fotorezeptor 10 ist bezüglich der UC-Spitze 81 stationär. Die UC-Spitze 81 hat eine Geschwindigkeit im Bereich von etwa 1500 mm/s bis etwa 3000 mm/s zum Reinigen des "Toneradditiv- Films". Höhere Geschwindigkeiten der Spitze können verwendet werden, können jedoch zu Beschädigungen des Fotorezeptors 10 führen. Wenn der UC 80 an- und abgeschaltet wird, wird der Toneradditiv-Film direkt oberhalb der UC-Spitze 81 gelöst. Der UC 80 schlägt den zweiten Film 20 vom Fotorezeptor 10 ab. Aus diesem Grund können Klingenmaterialien aus Urethan mit einer Shore A-Härte größer als 85 anstelle eines "harten" Klingenmaterials, wie oben beschrieben, verwendet werden. Wenn es keinen "Tonderadditiv-Film" auf dem Fotorezeptor 10 gibt, können niedrigere Geschwindigkeiten der Spitze verwendet werden. Beispielsweise sind zum Lösen von Tonerpartikeln Geschwindigkeiten der Spitze von etwa 800 mm/s ausreichend, um Resttoner vom Fotorezeptor 10 zu entfernen.
Alternativ übt die Reinigungskante der Klinge über der UC-Spitze 81 eine Kraft aus, die die UC-Spitze 81 in Kontakt mit dem Fotorezeptor 10 hält, wodurch keine Notwendigkeit besteht, ein Vakuum aufzubringen, wie oben beschrieben. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Klingenreibung ebenfalls um 50% reduziert ist, da die vorliegende Erfindung den Widerstand auf dem Band 10 nur minimal erhöht. Die Verwendung eines Ultraschallreinigungs-(UC)-Gerätes fördert die Reinigung und verringert die Klingenreibung zwischen der Klinge und der Fotorezeptoroberfläche. Ferner können Kometen und Punkte ebenfalls durch die vorliegende Erfindung vom Fotorezeptor 10 entfernt werden.
Es ist deshalb klar, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ultraschallreiniger mit einer "harten" Klinge zum Entfernen von Toneradditiv-Partikeln von der Oberfläche des Fotorezeptors geschaffen wurde, der die oben erwähnten Ziele und Vorteile voll befriedigt.

Claims

1. Vorrichtung zum Entfernen von Filmbildungen von einer Oberfläche (10), die erste und zweite, einander gegenüberliegende Flächen aufweist, wobei die erste Fläche erste und zweite Schichten (20, 30) einer Filmbildung aus Toneradditiven trägt, wobei die erste Schicht (30) der Toneradditiv-Filmbildung zwischen der ersten Fläche und der zweiten Schicht (20) einer Toneradditiv-Filmbildung angeordnet ist, wobei die Vorrichtung umfasst:

ein Vorrichtungsgehäuse;

einen am Vorrichtungsgehäuse angeordneten Halter;

eine Klinge (50) mit einer Reinigungskante, die so ausgebildet ist, dass sie die zweite Schicht (20) der Toneradditiv-Filmbildung und einen Bereich der ersten Schicht (30) der Toneradditiv-Filmbildung von der ersten Fläche entfernt, während ein Bereich der ersten Schicht (30) mit einer Dicke von etwa 5 nm oder weniger bleibt, wobei die Klinge (50) mit einem Ende am Halter gekoppelt ist und ein freies Ende mit einer gegenüberliegenden Reinigungskante aufweist, wobei dieses Ende in Druckkontakt mit der ersten Fläche unter einem minimalen Reibungskoeffizienten zwischen den beiden Elementen steht, was es dem freien Ende gestattet, in kontinuierlichem, gleitendem Kontakt mit der ersten Schicht (30) zu sein, um die zweite Schicht (20) der Toneradditiv-Filmbildung davon zu entfernen; und

einer Einrichtung (80, 81) zum Aufbringen einer Vibrationsbewegung auf die Oberfläche (10), wobei die Vibrationseinrichtung der Klinge (50) direkt gegenüberliegt, die zweite Fläche der Oberfläche (10) kontaktierend, wobei die Schwingeinrichtung das Entfernen der zweiten Schicht (20) der Toneradditiv-Filmbildung von der Oberfläche (10) gestattet und einen Reibkontakt zwischen der Klinge (50) und der Oberfläche (10) verringert, wenn die Klinge (50) die zweite Schicht (20) der Toneradditiv- Filmbildung zum Wegwerfen in einem Abfallcontainer sammelt, wobei die Vibrationseinrichtung (80, 81) eine Spitzeneinrichtung (81) aufweist, die der Reinigungskante der Klinge (50) direkt gegenüberliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vibrationseinrichtung (80, 81) einen Ultraschall-Reinigungsmechanismus umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Ultraschall-Reinigungsmechanismus ein Ultraschallgehäuse umfasst, das eine Ultraschallwandler-Hohlleiter-Spitzeneinrichtung (81) aufnimmt, die eine Geschwindigkeit aufweist, wobei die Spitzeneinrichtung (81) unfähig ist, die zweite Fläche durch eine Öffnung in dem Ultraschallgehäuse zu berühren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Geschwindigkeit der Spitzeneinrichtung (81) im Bereich von etwa 1500 mm/s bis etwa 30000 mm/s beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klinge (50) einen Klingenkörper umfasst, der ein Kunststoffmaterial mit einer Rockwell-Härte im Bereich von etwa R40 bis M150 enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Klinge (50) einen Klingenkörper umfasst, der ein Stahlmaterial mit einer Rockwell-Härte im Bereich von etwa C50 bis C55 aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche ferner enthaltend einen Primärreiniger, der mindestens teilweise in dem Vorrichtungsgehäuse eingeschlossen ist, wobei die Klinge (50) stromaufwärts vom Primärreiniger angeordnet ist.

8. Farbdruckmaschine mit einem Reiniger-Untersystem zum Entfernen von Partikeln von einer Oberfläche (10), wobei das Reiniger-Untersystem eine Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche enthält.