EP2176712B1 - Vorrichtung und verfahren zum beseitigen von tonerablagerungen auf der oberfläche eines reinigungselements - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum beseitigen von tonerablagerungen auf der oberfläche eines reinigungselements Download PDF

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EP2176712B1
EP2176712B1 EP08786688A EP08786688A EP2176712B1 EP 2176712 B1 EP2176712 B1 EP 2176712B1 EP 08786688 A EP08786688 A EP 08786688A EP 08786688 A EP08786688 A EP 08786688A EP 2176712 B1 EP2176712 B1 EP 2176712B1
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EP
European Patent Office
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toner particles
cleaning element
carrier
particles
cleaning
Prior art date
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EP08786688A
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English (en)
French (fr)
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EP2176712A1 (de
Inventor
Ralf Selinger
Robert Link
Admir Lela
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/0822—Arrangements for preparing, mixing, supplying or dispensing developer
    • G03G15/0844—Arrangements for purging used developer from the developing unit
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/095—Removing excess solid developer, e.g. fog preventing
    • G—PHYSICS
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    • G03G21/00—Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge
    • G03G21/0005—Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge for removing solid developer or debris from the electrographic recording medium
    • G03G21/0064—Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge for removing solid developer or debris from the electrographic recording medium using the developing unit, e.g. cleanerless or multi-cycle apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for removing toner deposits on the surface of a cleaning element which receives electrically charged toner particles from a support surface. Furthermore, the invention relates to a device for removing toner deposits on the surface of a cleaning element.
  • Electrographic printers or copiers utilize image development techniques that color electrostatic charge images on subcarrier surfaces, such as charge images on a photoconductor or photoconductor belt, across an air gap or in direct contact with triboelectrically charged toner particles transferred from the surface of an applicator element.
  • the surface of the applicator element After transferring the toner particles from the applicator element to the surface of the intermediate carrier, the surface of the applicator element must be cleaned of the remaining untransferred toner particles by a cleaning element, generally by a cleaning roller.
  • the electrically charged toner particles picked up by the cleaning element which has a predetermined electrical potential, may solidify due to electrical forces of attraction, heat, friction or pressure and cause film formation or caking on the surface.
  • the surface of the cleaning element can be impaired in its cleaning function and make the entire printing process unstable. If the solid deposits on the surface of the cleaning element detach as lumps or fragments, this can to impair the function of the developer station, z. B. insufficient coloring and even lead to their damage, eg. B. by scratching the surfaces.
  • an apparatus for cleaning an electrode assembly includes a plurality of electrodes disposed around small passage holes. With the aid of a control voltage applied to the electrodes, toner particles are passed through the through-holes, or the through-holes are blocked, so that toner material can be applied imagewise to a carrier material present behind the electrode arrangement. Vagabonding toner particles may precipitate on the stationary electrode assembly and clog the through holes. Therefore, between the printing operations, a movably mounted cleaning device is moved toward the electrode arrangement, which removes and removes the toner particles without contact.
  • the device comprises a suction nozzle whose opening is surrounded by an electrode which is subjected to voltage. With the help of the voltage generated by the electric field, the toner particles are detached from the electrode assembly and sucked through the suction nozzle. After the detachment of the toner particles, the device is removed again in order to be able to continue the printing process.
  • the electrically charged toner particles on the surface of the cleaning element are guided past an electrode arrangement which generates an alternating electric field.
  • This alternating field acts on the electrically charged toner particles. Due to the alternating electric field with the electric charge of the toner particles, a motive force is generated in the alternating electric field, so that toner particles are reciprocated. Free, non-adherent toner particles jump back and forth in the alternating field and can impinge on still firmly adhering further toner particles on the surface of the cleaning element, which are thereby mechanically loosened and dissolved out. Thus, solidified toner particles on the surface of the cleaning element are loosened and their adhesive force on the surface is reduced. The relaxed ones Toner particles of the toner remaining on the cleaning element then form together with carrier particles to form a magnetic brush with which the carrier surface, for example a jump roller, is cleaned off.
  • the toner particles are attracted or repelled from this surface.
  • Abjected toner particles are immediately returned to the mixture of carrier particles and toner particles in the developer station.
  • Surface-attracted toner particles loosely settle on the surface of the cleaning element. Upon further transport along the transport direction of the cleaning element, these loose toner particles are brought into the sphere of influence of carrier particles, whereby the toner particles are attracted to the carrier particles electrically.
  • the working method works without contact and gently for the surface of the cleaning element, because a mechanical scraping or removal of the solid deposits is avoided. It also works gently and mechanically stress-free for the recycled toner particles, because the solid deposits are loosened up in the alternating field by other toner particles, so that a lump formation or a formation of fragments is largely avoided.
  • apparatus for removing toner deposits on the surface of a cleaning element there is provided apparatus for removing toner deposits on the surface of a cleaning element.
  • the technical advantages that can be achieved with this device are in line with this those which have been described in connection with the method.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a developing device 10, in which a mixture of electrically charged toner particles 12 and ferromagnetic carrier particles 14 is used.
  • the toner particles 12 are shown as small balls and the carrier particles 14 as larger balls.
  • a circulation device (not shown), the mixture is applied in the direction of the arrow P1 to a inking roller 16.
  • stationary elongate magnetic elements 18 are arranged, whose outwardly directed poles are seen in the circumferential direction alternate the variant shown.
  • the carrier particles 14 are arranged and aligned on each magnetic element 18 by the force of the magnetic field along the magnetic field lines, wherein on the surface of the inking roller 16 in the region of the outwardly facing poles of the magnetic elements 18 projecting from the surface accumulation of carrier particles 14 and arises toner particles 12 adhering to them.
  • Such a protruding aggregation of carrier particles 14 and toner particles 12 is called a magnetic brush due to the brush-like shape.
  • the toner particles 12 are triboelectrically charged by the tumbling operation and generally have a negative electric charge. They adhere to the carrier particles 14 and are transported on the basis of the rotating sleeve of the inking roller 16 with this in the direction of the arrow P2 on.
  • a metering blade 20 produces a uniformly high layer of the mixture on the outer surface of the inking roller 16.
  • This uniform layer is brought by rotation of the inking roller 16 in a Einärbezone 22, where due to a potential difference between the inking roller 16 and transfer roller 24 under the action of the electric field Toner particles 12 are transferred to the surface of the transfer roller 24.
  • the toner particles 12 are deposited there on the surface in a uniform homogeneous layer 25.
  • the transfer roller 24 is brought in rotation in the direction of the arrow P3 in a transfer zone 28, in which the uniform toner layer 25 on an intermediate carrier 30, for example in the Elektrografie a photoconductor in the form of an endless photoconductor belt, is passed.
  • toner particles 12 are on an air gap under the action of the electric field on the Transposed intermediate carrier 30 according to the image-shaped distribution.
  • This process, in which the toner particles 12 jump over from the transfer roller 24 to the intermediate carrier 30, is also referred to as a jump process.
  • the transfer roller 24 is therefore also referred to as a jump roller.
  • the residual toner 32 is removed in a cleaning zone 34 by means of a cleaning roller 36.
  • the carrier particles 14 become, as in FIG. 1 can be seen during the rotation of the cleaning roller 36 in the direction P4 transported from the inking zone 22 to the cleaning zone 34. These carrier particles 14 receive the toner particles 12 from the surface of the transfer roller 24. Upon rotation of the cleaning roller 36 in the direction of the arrow P4, the carrier particles 14 are transported along with the toner particles 12 on. The toner particles 12 adhere to the carrier particles 14. This mixture is released from the surface of the cleaning roller 36 when it leaves the magnetic field of the magnetic elements 38, and falls back in the direction of arrow P5 in a developer chamber and is mixed again together with there toner particles and carrier particles.
  • a plurality of toner particles 12 remain adhered to the surface of the cleaning roller 36 subjected to a DC potential due to their electric charge and the action of surface forces, and are transported to an activation zone 40.
  • These toner particles 12 may form a solid build-up or deposit 42 due to electrical adhesive forces, heat, pressure and / or aging, which adheres relatively firmly to the surface of the cleaning roller 36.
  • Toner films or caking can form, which can become more voluminous in the course and several revolutions of the cleaning roller 36. If these solid deposits 42 are not removed, this can lead to print image disturbances or overall system malfunctions.
  • the removal of the attachment 42 by means of mechanical elements, e.g. a squeegee is problematic because in this case the toner material and / or the surface of the cleaning roller 36 can be damaged.
  • an electrode arrangement 44 is positioned, which is acted upon by an alternating voltage.
  • This AC voltage is preferably superimposed on a DC voltage.
  • the alternating voltage is in the range of 200 to 3000 Vss (peak to peak measured), in particular in the range of 1500 to 2500 Vss, at a frequency of 1 to 10 kHz, in particular in the range of 2 to 5 kHz.
  • the DC voltage can be in the range of 0 to 2000 V, in particular in the range of 200 V to 900 V.
  • the distance a between the surface of the cleaning roller 36 and the electrode assembly 44 is in the range of 0.05 to 2 mm, in particular in the range of 0.1 to 0.5 mm.
  • the cleaning roller 36 is supplied with a DC voltage ranging from 0 V to 2000 V, in particular 200V to 900V.
  • the transfer roller is supplied with a DC voltage which is in the range of - 1000 V to + 500 V, in particular in the range of - 500 V to 0 V.
  • the inking roller 16 has a DC potential in the range of - 3000 V, to + 1000 V, in particular - 2000 V to 0 V.
  • the DC voltages are selected so that the toner particles 12 under the effect of the resulting electric force field of the inking to the transfer roller 22, from there to the intermediate carrier 30 and the cleaning roller 36 are transmitted securely.
  • the electrode assembly 44 generates an electric field which acts in its near field 46 on the opposite toner particles 12. Due to the alternating electric field forces, the electrically charged toner particles 12 are released from the surface of the cleaning roller 36 and moved back again. In the near field 46 of the electrode assembly 44, ie in the region between the electrode assembly 44 and its directly opposite surface of the cleaning roller 36 (which forms the counter electrode), by the jumping back and forth of the toner particles 12 between the electrode assembly 44 and surface of the cleaning roller 36 avalanches more Toner particles 12 detached. As a result, firmly attached toner particles 12 are loosened in the activation zone 40. Upon further rotation of the cleaning roller 36 in the direction P4, the loosened toner particles 12 leave the near zone 46 of the alternating electric field.
  • the cleaning roller 36 as mentioned above, carrier 14 supplied via the inking roller 16. These carrier particles 14 attract the toner particles 12 and further convey them in the area of the magnets 38. In this way, the loosely adhered toner particles 12 are recycled to the mixture of carrier particles 14 and toner particles 12.
  • the transport of the carrier particles 14 takes place in opposite directions to the surface speed of the transfer roller 24.
  • the magnetic brush forming in the region of the magnets 38 takes the residual toner 32 in the direction P4 of the cleaning roller 36.
  • FIG. 2 shows a further embodiment in which the cleaning roller 36 performs a rotational movement according to the arrow P6, in which in the cleaning zone 34, the surface of the transfer roller 24 and the cleaning roller 36 move in the same direction.
  • the cleaning roller 36 itself does not contain stationary magnetic elements.
  • the transfer of the toner particles 12 from the transfer roller 24 to the cleaning roller 36 in the cleaning zone is carried out by a jump process, wherein the required DC voltage potentials for the electric field force are set accordingly.
  • the inking roller 16 further includes the stationary magnetic elements 18, wherein a magnetic element 18 is also arranged in the region of a zone 50, so that a magnetic brush is formed in this area. Accordingly, the mixture of toner particles 12 and magnetic carrier particles 14 also in the region of the zone 50 in the form of a Magnetic brush transported.
  • the electrode arrangement 44 is provided in an activation zone 52, which, as in the exemplary embodiment of FIG. 1 solid toner deposits on the surface of the cleaning roller 36 loosens. In the region of the zone 50 are then on the surface of the cleaning roller 36, the loosened toner particles, which are received by the carrier particles 14 with.
  • the carrier particles 14 and the toner particles 12 adhered thereto leave the inking roller 16 in a region where no magnetic field of the magnetic elements 18 is more effective, in the direction of the arrow P7, the surface of the inking roller 16 and are mixed in the developer chamber with the toner mixture.
  • FIG. 3 shows an electrode assembly 44 in which a plurality of electrode wires 56 is arranged perpendicular to the paper plane, so that the alternating electric field between the electrode wires 56 and the surface 58 is formed.
  • the space of the near field 46, in which the alternating electric field is particularly effective is increased.
  • the surface 58, which carries the toner particles 12 and the attachment 42, is flat in this example, for example, formed by a cleaning tape.
  • FIG. 4 shows a plate-shaped electrode assembly 60, which also faces a flat surface 58.
  • the electrode assembly 44 may be provided with a surface having an electrical resistance. This can preferably be done with the aid of a hardcoat layer or with the help of a ceramic layer, for. B. Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 , take place.
  • AC voltage and a square-wave voltage with a variable duty cycle can be used.
  • the movement of the toner particles 12 between the electrode assembly 44 and the surface of the cleaning roller 36 can be influenced.
  • the residence time of the toner particles 12 on the side of the electrode assembly 44 or on the side of the cleaning roller 36 can be adjusted specifically.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements, welches elektrisch geladene Tonerteilchen von einer Trägeroberfläche aufnimmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements.
  • Bei elektrografischen Druckern oder Kopierern werden Bildentwicklungsverfahren genutzt, die elektrostatische Ladungsbilder auf Zwischenträger-Oberflächen, z.B. Ladungsbilder auf einem Fotoleiter oder einem Fotoleiterband, über einen Luftspalt oder in direktem Kontakt mit triboelektrisch geladenen Tonerteilchen einfärben, die von der Oberfläche eines Applikatorelements übertragen werden. Nach der Übertragung der Tonerteilchen vom Applikatorelement auf die Oberfläche des Zwischenträgers muss die Oberfläche des Applikatorelements von den restlichen, nicht übertragenen Tonerteilchen von einem Reinigungselement gereinigt werden, im Allgemeinen durch eine Reinigungswalze. Die vom Reinigungselement, welches mit einem vorbestimmten elektrischen Potenzial beaufschlagt ist, aufgenommenen elektrisch geladenen Tonerteilchen können sich infolge von elektrischen Anziehungskräften, Wärme, Reibung oder Druck verfestigen und auf der Oberfläche zu einer Filmbildung oder zu Verbackungen führen. Dadurch kann die Oberfläche des Reinigungselements in ihrer Reinigungsfunktion beeinträchtigt werden und den gesamten Druckprozess instabil machen. Wenn sich die festen Ablagerungen auf der Oberfläche des Reinigungselements als Klumpen oder Bruchstücke ablösen, so kann dies zur Beeinträchtigung der Funktion der Entwicklerstation, z. B. ungenügende Einfärbung und sogar zu deren Beschädigung führen, z. B. durch Verkratzen der Oberflächen.
  • Aus der US 6,398,345 B1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen einer Elektrodenanordnung bekannt, die eine Vielzahl von Elektroden umfasst, welche um kleine Durchlasslöcher herum angeordnet sind. Mit Hilfe einer an den Elektroden angelegten Steuerspannung werden Tonerteilchen durch die Durchgangslöcher hindurch gelassen, oder die Durchgangslöcher werden gesperrt, so dass auf einem hinter der Elektrodenanordnung vorhandenen Trägermaterial Tonermaterial bildweise auftragbar ist. Herumvagabundierende Tonerteilchen können sich auf der ortsfesten Elektrodenanordnung niederschlagen und die Durchgangslöcher verstopfen. Daher wird zwischen den Druckvorgängen eine beweglich gelagerte Reinigungsvorrichtung zur Elektrodenanordnung hinbewegt, die die Tonerteilchen berührungslos ablöst und entfernt. Hierzu umfasst die Vorrichtung eine Absaugdüse, deren Öffnung von einer Elektrode umgeben ist, die mit Spannung beaufschlagt ist. Mit Hilfe des über die Spannung erzeugten elektrischen Feldes werden die Tonerteilchen von der Elektrodenanordnung abgelöst und durch die Absaugdüse abgesaugt. Nach der Ablösung der Tonerteilchen wird die Vorrichtung wieder entfernt, um den Druckvorgang fortsetzen zu können.
  • In der DE 10 2007 019 311 (nicht vorveröffentlicht) derselben Anmelderin wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen einer mit Tonerteilchen versehenen Oberfläche vorgeschlagen. Eine mit elektrischem Potential beaufschlagte Reinigungswalze nimmt elektrisch geladene Tonerteilchen von der Trägeroberfläche eines Applikatorelements auf. Die Tonerteilchen werden dem Gemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen wieder zugeführt und wieder verwendet. Der Offenbarungsgehalt der vorgenannten Patentanmeldung wird durch direkte Bezugnahme hiermit in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen.
  • Weiterhin wird auf den Stand der Technik nach den Dokumenten DE 10 2004 059 532 A1 , US 5 311 258 A und DE 101 52 892 A1 verwiesen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements anzugeben, welches bzw. welche einfach aufgebaut ist und zuverlässig arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird für ein Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei der Erfindung werden die elektrisch geladenen Tonerteilchen auf der Oberfläche des Reinigungselements an einer Elektrodenanordnung vorbeigeführt, die ein elektrisches Wechselfeld erzeugt. Dieses Wechselfeld wirkt auf die elektrisch geladenen Tonerteilchen ein. Aufgrund des elektrischen Wechselfelds mit der elektrischen Ladung der Tonerteilchen wird eine Bewegungskraft im elektrischen Wechselfeld erzeugt, so dass Tonerteilchen hin- und herbewegt werden. Freie, nicht anhaftende Tonerteilchen springen im Wechselfeld hin und her und können auf noch fest haftende weitere Tonerteilchen auf der Oberfläche des Reinigungselements auftreffen, die dadurch mechanisch gelockert und herausgelöst werden. Somit werden verfestigte Tonerteilchen auf der Oberfläche des Reinigungselements gelockert und ihre Haftkraft auf der Oberfläche verringert. Die gelockerten Tonerteilchen des auf dem Reinigungselement verbleibenden Toners formen sich dann zusammen mit Trägerteilchen zu einer Magnetbürste, mit der die Trägeroberfläche, z.B. einer Jumpwalze, abgereinigt wird.
  • Nach der Weiterbewegung des Reinigungselements an der Elektrodenanordnung vorbei werden die Tonerteilchen je nach Polarität des Wechselfeldes und ihrer Ladung in Bezug auf das Potential der Oberfläche des Reinigungselements von dieser Oberfläche angezogen oder abgestoßen. Abgestoßene Tonerteilchen werden sogleich in das Gemisch aus Trägerteilchen und Tonerteilchen in der Entwicklerstation zurückgeführt. Von der Oberfläche angezogene Tonerteilchen schlagen sich auf der Oberfläche des Reinigungselements locker nieder. Beim Weitertransport entlang der Transportrichtung des Reinigungselements werden diese lockeren Tonerteilchen in den Einflussbereich von Trägerteilchen verbracht, wodurch die Tonerteilchen von den Trägerteilchen elektrisch angezogen werden.
  • Das Arbeitsverfahren arbeitet berührungslos und schonend für die Oberfläche des Reinigungselements, denn ein mechanisches Abschaben oder Entfernen der festen Ablagerungen wird vermieden. Es arbeitet auch schonend und mechanisch stressarm für die zurückgeführten Tonerteilchen, denn die festen Ablagerungen werden im Wechselfeld durch andere Tonerteilchen aufgelockert, so dass eine Klumpenbildung oder eine Bildung von Bruchstücken weitgehend vermieden wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Einrichtung zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements angegeben. Die mit dieser Einrichtung erreichbaren technischen Vorteile stimmen mit denen überein, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben worden sind.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen
    • Figur 1
    eine Entwicklerstation mit einer Reinigungswalze, die in einer Aktivierungszone eine Elektrodenanordnung umfasst,
    Figur 2
    ein weiteres Beispiel, bei dem die Reinigungswalze in derselben Reinigungszone die gleiche Bewegungsrichtung wie eine Applikatorwalze hat,
    Figur 3
    eine Elektrodenanordnung mit mehreren drahtförmigen Elektroden, und
    Figur 4
    eine plattenförmige Elektrodenanordnung.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Entwicklungseinrichtung 10, bei der ein Gemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen 12 und ferromagnetischen Trägerteilchen 14 verwendet wird. Die Tonerteilchen 12 sind als kleine Kugeln und die Trägerteilchen 14 als größere Kugeln dargestellt. Mit Hilfe einer Umwälzeinrichtung (nicht dargestellt), wird das Gemisch in Richtung des Pfeils P1 an eine Einfärbewalze 16 angetragen.
  • Im Inneren der drehbaren, hohlen Einfärbewalze 16 sind ortsfest längliche Magnetelemente 18 angeordnet, deren nach außen gerichtete Pole in Umfangsrichtung gesehen sich bei der gezeigten Variante abwechseln. Die Trägerteilchen 14 werden an jedem Magnetelement.18 durch die Kraftwirkung des Magnetfeldes entlang der Magnetfeldlinien angeordnet und ausgerichtet, wobei auf der Oberfläche der Einfärbewalze 16 im Bereich der nach außen weisenden Pole der Magnetelemente 18 eine von der Oberfläche abstehende Ansammlung von Trägerteilchen 14 und der an ihnen anhaftenden Tonerteilchen 12 entsteht. Eine derartige abstehende Ansammlung von Trägerteilchen 14 und Tonerteilchen 12 wird aufgrund der bürstenartigen Gestalt als Magnetbürste bezeichnet. Die Tonerteilchen 12 werden durch den Umwälzvorgang triboelektrisch aufgeladen und haben im Allgemeinen eine negative elektrische Ladung. Sie haften an den Trägerteilchen 14 an und werden aufgrund der drehenden Hülse der Einfärbewalze 16 mit dieser in Richtung des Pfeils P2 weiter transportiert.
  • Ein Dosierrakel 20 erzeugt eine gleichmäßig hohe Schicht des Gemischs auf der äußeren Oberfläche der Einfärbewalze 16. Diese gleichmäßige Schicht wird durch Drehung der Einfärbewalze 16 in eine Einfärbezone 22 gebracht, wo aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen Einfärbewalze 16 und Übertragungswalze 24 unter der Wirkung des elektrischen Feldes die Tonerteilchen 12 auf die Oberfläche der Übertragungswalze 24 übertragen werden. Die Tonerteilchen 12 lagern sich dort auf der Oberfläche in einer gleichmäßigen homogenen Schicht 25 an. Die Übertragungswalze 24 wird bei Drehung in Richtung des Pfeils P3 in eine Übertragungszone 28 gebracht, in welcher die gleichmäßige Tonerschicht 25 an einem Zwischenträger 30, z.B. bei der Elektrografie ein Fotoleiter in Form eines endlosen Fotoleiterbandes, vorbeigeführt wird. Entsprechend dem latenten Ladungsbild des Zwischenträgers 30 werden Tonerteilchen 12 über einen Luftspalt unter der Wirkung des elektrischen Feldes auf den Zwischenträger 30 gemäß der bildförmigen Verteilung übertragen. Dieser Prozess, bei dem die Tonerteilchen 12 von der Übertragungswalze 24 auf den Zwischenträger 30 überspringen, wird auch als Jump-Prozess bezeichnet. Die Übertragungswalze 24 wird daher auch als Jump-Walze bezeichnet.
  • Die nicht auf den Zwischenträger 30 übertragenen Tonerteilchen 12, der so genannte Resttoner 32, bilden das Bildnegativ zum latenten Ladungsbild auf dem Zwischenträger 30 und müssen von der Übertragungswalze 24 entfernt werden. Der Resttoner 32 wird in einer Reinigungszone 34 mit Hilfe einer Reinigungswalze 36 entfernt.
  • Im Inneren der Reinigungswalze 36 sind wie bei der Einfärbewalze 16 Magnetelemente 38 angeordnet, die dieselbe Funktion haben, wie bei der Einfärbewalze 16, und mit Hilfe der magnetischen Trägerteilchen 14 eine Magnetbürste ausbilden. Demzufolge werden die Trägerteilchen 14, wie in Figur 1 zu sehen, bei der Drehung der Reinigungswalze 36 in Richtung P4 von der Einfärbezone 22 zur Reinigungszone 34 transportiert. Diese Trägerteilchen 14 nehmen die Tonerteilchen 12 von der Oberfläche der Übertragungswalze 24 auf. Bei Drehung der Reinigungswalze 36 in Richtung des Pfeils P4 werden die Trägerteilchen 14 zusammen mit den Tonerteilchen 12 weiter transportiert. Die Tonerteilchen 12 haften an den Trägerteilchen 14 an. Dieses Gemisch löst sich von der Oberfläche der Reinigungswalze 36, wenn es das Magnetfeld der Magnetelemente 38 verläßt, und fällt in Richtung des Pfeils P5 zurück in eine Entwicklerkammer und wird erneut zusammen mit dort befindlichen Tonerteilchen und Trägerteilchen durchmischt.
  • Mehrere Tonerteilchen 12 verbleiben aufgrund ihrer elektrischen Ladung und Einwirken der Oberflächenkräfte an der Oberfläche der Reinigungswalze 36, die mit einem Gleichspannungspotential beaufschlagt ist, haften und werden in eine Aktivierungszone 40 transportiert. Diese Tonerteilchen 12 können infolge von elektrischen Haftkräften, Wärme, Druck und/oder Alterung eine feste Ansammlung oder Anlagerung 42 bilden, welche relativ fest auf der Oberfläche der Reinigungswalze 36 anhaftet. Auf der Oberfläche der Reinigungswalze 36 können sich so Tonerfilme oder Verbackungen ausbilden, die im weiteren Verlauf und mehreren Umdrehungen der Reinigungswalze 36 immer voluminöser werden können. Werden diese festen Anlagerungen 42 nicht entfernt, so kann dies zu Druckbildstörungen oder insgesamt zu Systemstörungen führen. Die Entfernung der Anlagerung 42 mit Hilfe mechanischer Elemente, z.B. einer Rakel, ist problematisch, da hierbei das Tonermaterial und/oder die Oberfläche der Reinigungswalze 36 beschädigt werden können.
  • Im Bereich der Aktivierungszone 40 ist eine Elektrodenanordnung 44 positioniert, die mit einer Wechselspannung beaufschlagt ist. Dieser Wechselspannung ist vorzugsweise eine Gleichspannung überlagert. Die Wechselspannung liegt im Bereich von 200 bis 3000 Vss (Spitze zu Spitze gemessen), insbesondere im Bereich von 1500 bis 2500 Vss, bei einer Frequenz von 1 bis 10 kHz, insbesondere im Bereich von 2 bis 5 kHz. Die Gleichspannung kann im Bereich von 0 bis 2000 V, insbesondere im Bereich von 200 V bis 900 V liegen. Der Abstand a zwischen der Oberfläche der Reinigungswalze 36 und der Elektrodenanordnung 44 liegt im Bereich von 0,05 bis 2 mm, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Die Reinigungswalze 36 ist mit einer Gleichspannung beaufschlagt, die im Bereich von 0 V bis 2000 V, insbesondere 200 V bis 900 V liegt. Die Übertragungswalze ist mit einer Gleichspannung beaufschlagt, die im Bereich von - 1000 V bis + 500 V, insbesondere im Bereich von - 500 V bis 0 V liegt. Auch die Einfärbewalze 16 hat ein Gleichspannungspotential im Bereich von - 3000 V, bis + 1000 V, insbesondere von - 2000 V bis 0 V. Die Gleichspannungen sind so gewählt, dass die Tonerteilchen 12 unter der Wirkung des sich ergebenden elektrischen Kraftfeldes von der Einfärbewalze 16 zur Übertragungswalze 22, von dort zum Zwischenträger 30 und zur Reinigungswalze 36 sicher übertragen werden.
  • Die Elektrodenanordnung 44 erzeugt ein elektrisches Feld, welches in seinem Nahfeld 46 auf die ihm gegenüberliegenden Tonerteilchen 12 einwirkt. Aufgrund der wechselnden elektrischen Feldkräfte werden die elektrisch geladenen Tonerteilchen 12 von der Oberfläche der Reinigungswalze 36 losgelöst und wieder zurückbewegt. Im Nahfeld 46 der Elektrodenanordnung 44, d.h. im Bereich zwischen der Elektrodenanordnung 44 und der ihr unmittelbar gegenüberliegenden Oberfläche der Reinigungswalze 36 (die die Gegenelektrode bildet), werden durch das Hin- und Herspringen der Tonerteilchen 12 zwischen Elektrodenanordnung 44 und Oberfläche der Reinigungswalze 36 lawinenartig weitere Tonerteilchen 12 losgelöst. Demzufolge werden in der Aktivierungszone 40 auch fest angelagerte Tonerteilchen 12 gelockert. Bei einer Weiterdrehung der Reinigungswalze 36 in Richtung P4 verlassen die gelockerten Tonerteilchen 12 den Nahbereich 46 des elektrischen Wechselfeldes. Abhängig von der augenblicklichen Richtung des Wechselfeldes, der Ladung des jeweiligen gelockerten Tonerteilchens 12 und dem Potential der Oberfläche der Reinigungswalze 36 werden einige Tonerteilchen 12 nicht zurück zur Oberfläche der Reinigungswalze 36 bewegt, sondern fallen infolge der Schwerkraft in Richtung P5 nach unten und vermischen sich mit dem Gemisch aus Trägerteilchen 14 und Tonerteilchen 12. Die an der Oberfläche der Reinigungswalze 36 verbleibenden Tonerteilchen 12 sind aufgelockert und werden weiter transportiert.
  • Der Reinigungswalze 36 werden wie weiter oben erwähnt, Trägerteilchen 14 über die Einfärbewalze 16 zugeführt. Diese Trägerteilchen 14 ziehen die Tonerteilchen 12 an und fördern diese im Bereich der Magnete 38 weiter. Auf diese Weise werden die locker anhaftenden Tonerteilchen 12 dem Gemisch aus Trägerteilchen 14 und Tonerteilchen 12 wieder zugeführt. Der Transport der Trägerteilchen 14 erfolgt gegenläufig zur Oberflächengeschwindigkeit der Übertragungswalze 24. Die sich im Bereich der Magnete 38 ausbildende Magnetbürste nimmt den Resttoner 32 mit in Richtung P4 der Reinigungswalze 36.
  • Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Reinigungswalze 36 eine Drehbewegung gemäß dem Pfeil P6 ausführt, bei der in der Reinigungszone 34 die Oberfläche der Übertragungswalze 24 und der Reinigungswalze 36 in die gleiche Richtung bewegen. Die Reinigungswalze 36 selbst enthält keine ortsfesten Magnetelemente. Die Übertragung der Tonerteilchen 12 von der Übertragungswalze 24 auf die Reinigungswalze 36 in der Reinigungszone erfolgt durch einen Jump-Prozess, wobei die für das elektrische Kraftfeld erforderlichen Gleichspannungspotentiale entsprechend einzustellen sind. Die Einfärbewalze 16 enthält weiterhin die ortsfesten Magnetelemente 18, wobei ein Magnetelement 18 auch im Bereich einer Zone 50 angeordnet ist, so dass sich auch in diesem Bereich eine Magnetbürste ausbildet. Demgemäß wird das Gemisch aus Tonerteilchen 12 und magnetischen Trägerteilchen 14 auch im Bereich der Zone 50 in Form einer Magnetbürste transportiert. Vor dieser Zone 50 ist in einer Aktivierungszone 52 die Elektrodenanordnung 44 vorgesehen, die wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 feste Toneranlagerungen auf der Oberfläche der Reinigungswalze 36 auflockert. Im Bereich der Zone 50 liegen sodann auf der Oberfläche der Reinigungswalze 36 die aufgelockerten Tonerteilchen auf, die von den Trägerteilchen 14 mit aufgenommen werden. Die Trägerteilchen 14 und die daran anhaftenden Tonerteilchen 12 verlassen nach Drehung die Einfärbewalze 16 in einem Bereich, in welchem kein Magnetfeld der Magnetelemente 18 mehr wirksam ist, in Richtung des Pfeils P7 die Oberfläche der Einfärbewalze 16 und werden in der Entwicklerkammer mit dem Tonergemisch durchmischt.
  • Figur 3 zeigt eine Elektrodenanordnung 44, bei der eine Vielzahl von Elektrodendrähten 56 senkrecht zur Papierebene angeordnet ist, so dass das elektrische Wechselfeld zwischen den Elektrodendrähten 56 und der Fläche 58 ausgebildet wird. Durch diese Anordnung wird der Raum des Nahfeldes 46, in welchem das elektrische Wechselfeld besonders wirksam ist, vergrößert. Die Fläche 58, welche die Tonerteilchen 12 bzw. die Anlagerung 42 trägt, ist bei diesem Beispiel eben, beispielsweise gebildet durch ein Reinigungsband.
  • Figur 4 zeigt eine plattenförmige Elektrodenanordnung 60, welche ebenfalls einer ebenen Fläche 58 gegenübersteht.
  • Um die Überschlagsgefahr zwischen der Oberfläche der Reinigungswalze 36 und der Elektrodenanordnung 44 zu verringern, kann die Elektrodenanordnung 44 mit einer einen elektrischen Widerstand aufweisenden Oberfläche versehen werden. Vorzugsweise kann dies mit Hilfe einer Hardcoatschicht oder mit Hilfe einer Keramikschicht, z. B. Al2O3, Cr2O3, erfolgen.
  • Als Wechselspannung kann auch eine Rechteckspannung mit variablem Tastverhältnis verwendet werden. Dadurch kann die Bewegung der Tonerteilchen 12 zwischen der Elektrodenanordnung 44 und der Oberfläche der Reinigungswalze 36 beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Verweildauer der Tonerteilchen 12 auf der Seite der Elektrodenanordnung 44 oder auf der Seite der Reinigungswalze 36 gezielt eingestellt werden.
  • Anstelle einer Reinigungswalze kann auch ein Reinigungsband verwendet werden.
  • Wie anhand der Beispiele aufgezeigt worden ist, wird ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben, bei der mit Hilfe elektrischer Feldkräfte Tonerteilchen auf einer Oberfläche schonend gelockert und mobilisiert werden. Somit kommt es im weiteren Prozess zu keinen Verbackungen oder Verfestigungen der Tonerteilchen und diese stehen weitgehend unverändert dem weiteren Prozess zur Verfügung. Mit Hilfe der Mobilisierung und der Aktivierung der Tonerteilchen werden Verfestigungen der Tonerteilchen untereinander und/oder der Tonerteilchen mit der belegten Oberfläche vermieden. Nachgelagerte Vorrichtungen kommen dann mit wesentlich geringeren mechanischen Kräften aus, um die Tonerbelegung zu lösen und die Tonerteilchen in den Entwicklerprozess zurückzuführen. Dadurch werden sowohl die Tonerteilchen als auch die Toner belegten Flächen geschont. Die Standzeit des mit Tonerteilchen belegten Elements, beispielsweise die Reinigungswalze oder das Reinigungsband, wird auf diese Weise deutlich erhöht. Die schonende Behandlung der Tonerteilchen hat zur Folge, dass das gesamte Tonermaterial im Entwicklungsprozess nur gering verändert wird, wodurch eine Stabilisierung des gesamten Entwicklungsprozesses erreicht wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Entwicklungseinrichtung
    12
    Tonerteilchen
    14
    Trägerteilchen
    16
    Einfärbewalze
    18
    Magnetelemente
    20
    Dosierrakel
    22
    Einfärbezone
    24
    Übertragungswalze
    25
    Tonerschicht
    28
    Übertragungszone
    30
    Zwischenträger
    32
    Resttoner
    34
    Reinigungszone
    36
    Reinigungswalze
    38
    Magnetelemente
    40
    Aktivierungszone
    42
    Anlagerung
    44
    Elektrodenanordnung
    46
    Nahfeld
    50
    Zone
    52
    Aktivierungszone
    56
    Elektrodendrähte
    58
    Fläche
    60
    plattenförmige Elektrodenanordnung

Claims (12)

  1. Verfahren zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements (36),
    bei dem von einer Trägeroberfläche (24) elektrisch geladene Tonerteilchen (12) auf einen Zwischenträger (30) übertragen werden,
    das Reinigungselement (36) nicht übertragene elektrisch geladene Tonerteilchen (12) als Resttoner (32) von der Trägeroberfläche (24) aufnimmt,
    danach die elektrisch geladenen Tonerteilchen (12) auf dem Reinigungselement (36) an einer Elektrodenanordnung (44) vorbeigeführt werden, die in einem Abstand (a) zur Oberfläche des Reinigungselements (36) angeordnet ist und die ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, welches auf die Tonerteilchen (12) einwirkt, derart, dass diese aufgelockert werden,
    und bei dem die auf der Oberfläche des Reinigungselements (36) verbliebenen Tonerteilchen (12) beim Weitertransport entlang der Transportrichtung des Reinigungselements (36) mit einem Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) in Kontakt gebracht werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Reinigungselement (36) mit einer Gleichspannung beaufschlagt ist, derart, dass Tonerteilchen (12) an ihrer Oberfläche haften.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) im Bereich einer Reinigungszone (34) zwischen Trägeroberfläche (24) und Reinigungselement (36) geführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im Bereich der Reinigungszone (34) Magnetfelder wirksam sind, welche beim Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) eine Magnetbürste ausbilden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Oberfläche des Reinigungselements (36) und die Trägeroberfläche (24) in der Reinigungszone (34) in entgegengesetzte Richtung bewegen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, bei dem sich die Oberfläche des Reinigungselements (36) und die Trägeroberfläche (24) in der Reinigungszone (34) in gleiche Richtung bewegen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) von einer Einfärbewalze (16) in eine Zone (50) geführt wird, in welcher sich Einfärbewalze und Oberfläche des Reinigungselements (36) gegenüberstehen, und wobei das Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) die auf der Oberfläche des Reinigungselements (36) gelockerten Tonerteilchen (12) aufnimmt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die von dem Reinigungselement (30) aufgenommenen Tonerteilchen (12) dem Gemisch aus Tonerteilchen (12) und Trägerteilchen (14) einer Entwicklungseinheit wieder zugeführt werden.
  9. Einrichtung zum Beseitigen von Tonerablagerungen auf der Oberfläche eines Reinigungselements (36),
    bei der eine Trägeroberfläche (24) elektrisch geladene Tonerteilchen (12) auf einen Zwischenträger (30) überträgt,
    das Reinigungselement (36) nicht übertragene elektrisch geladene Tonerteilchen (12) als Resttoner (32) von der Trägeroberfläche (24) aufnimmt,
    das Reinigungselement (36) die elektrisch geladenen Tonerteilchen (12) an einer Elektrodenanordnung (44) vorbeiführt, die in einem Abstand (a) zur Oberfläche des Reinigungselements (36) angeordnet ist und die ein elektrisches Wechselfeld erzeugt, welches auf die Tonerteilchen (12) einwirkt,
    und bei der eine Transportvorrichtung (16) vorgesehen ist, welche die auf der Oberfläche des Reinigungselements (36) verbliebenen Tonerteilchen beim Weitertransport durch das Reinigungselement (36) mit einem Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) in Kontakt bringt.
  10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der im Bereich der Reinigungszone (34) Magnetfelder wirksam sind, welche beim Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) die Magnetbürste ausbilden.
  11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der eine Einfärbewalze (16) das Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) in eine Zone (50) transportiert, in welcher sich Einfärbewalze (16) und Oberfläche des Reinigungselements (36) gegenüberstehen, wobei das Gemisch aus Trägerteilchen (14) und Tonerteilchen (12) die auf der Oberfläche des Reinigungselements (36) gelockerten Tonerteilchen (12) aufnimmt.
  12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die von dem Reinigungselement (30) aufgenommenen Tonerteilchen (12) dem Gemisch aus Tonerteilchen (12) und Trägerteilchen (14) einer Entwicklungseinheit wieder zuführbar sind.
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