DE2038555B2 - Vorrichtung zur rueckgewinnung von tonerteilchen in einem elektrophotographischen kopiergeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückgewinnung der in einem von der Reinigungsstation eines elektrophotographischen Kopiergerätes kommenden Luftstrom enthaltenen Tonerteilchen.

Aus der US-PS 34 05 682 ist eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Teilchen, die einer Verbraucherstelle in einer den Verbrauch übersteigenden Menge zugeführt werden, bekannt. Hierbei werden die auf dem Aufzeichnungsmaterial nach der Bildübertragung auf ein Bildempfangsmaterial noch vorhandenen Tonerteilchen auf ein elektrisch aufladbares, endloses Transportband übertragen. Dieses Band transportiert die sich auf ihm befindenden Tonerteilchen zu einer Entwicklerstoff enthaltenden Vorrichtung. In dieser Vorrichtung werden zusätzliche Tonerteilchen auf das Transportband aufgebracht und anschließend auf ein elektrisch aufladbares Übertragungsmaterial übertragen. Das Transportband verläßt die den Entwicklerstoff enthaltende Vorrichtung im gereinigten Zustand, so daß dieser gereinigte Bandabschnitt erneut überschüssige Tonerteilchen von dem Aufzeichnungsmaterial übernehmen kann, um diese wiederum der Entwicklerstoff enthaltenden Vorrichtung zuzuführen.

Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist, daß das Transportband sowohl dafür verwendet wird, die überschüssigen Tonerteilchen von dem Aufzeichnungsmaterial zu übernehmen als auch diesem wieder zuzuführen, so daß hierfür ein weiteres, bewegbares Übertragungsmaterial benötigt wird. Für dieses sind zusätzliche mechanische und elektrische Vorrichtungen erforderlich, die die Herstellungskosten und Störanfälligkeit der bekannten Vorrichtung erhöhen. Ein weiterer Nachteil bei dieser Vorrichtung besteht darin, daß mit Hilfe des Transportbandes ein großer Teil der überschüssigen Tonerteilchen von dem Aufzeichnungsmaterial entfernt werden kann, jedoch bleibt noch ein gewisser Anteil an Tonerteilchen auf dem Aufzeichnungsmaterial zurück, welcher mit Hilfe einer zusätzlichen Reinigungseinrichtung in der Form beispielsweise einer rotierenden Bürste von dem Aufzeichnungsmaterial entfernt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art dahin zu verbessern, daß in einfacher und wirkungsvoller Weise Tonerteilchen in einem elektrophotographischen Kopiergerät zurückgewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine einen von dem Luftstrom durchströmten ersten Raum und einen davon getrennten, mit der Entwicklungsstation des Kopiergerätes verbundenen zweiten Raum durchlaufende endlose Transportfläche, durch eine im ersten Raum angeordnete Einrichtung zur elektrostatischen Aufladung und Abscheidung der Tonerteilchen auf die Transportfläche und durch eine Einrichtung zur Ablösung der Tonerteilchen von der Transportfläche im zweiten Raum.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die mit Hilfe der Reinigungsvorrichtung von dem Aufzeichnungsmaterial entfernten überschüssigen

jo Tonerteilchen ohne weiteres dem Luftstrom zu entnehmen, durch den sie von der Reinigungsvorrichtung fortgeblasen werden, um sie anschließend dem in der Entwicklungsstation umlaufenden Entwicklergemisch zuzuführen.

.is Bei einer Weiterbildung der Erfindung leitet die Ablöseeinrichtung am Toner verarmtes Trägermaterial eines in der Entwicklungsstation umlaufenden Entwicklergemisches über die Transportfläche. Aufgrund dieser besonderen Ausbildung trifft Trägermaterial auf die Transportfläche auf und löst dabei den auf der TransportPäche vorhandenen Toner von der Transportfläche ab, um diesen mit Hilfe einer Fördereinrichtung der Entwicklungsstation zuzuführen.

Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Ablösevorrichtung eine die Transportfläche berührende Abstreichfläche, durch welche die Teilchen von der Transportfläche abgelöst werden. Es ist somit möglich, in wirkungsvoller Weise den Toner von der Transportfläche zu entfernen, um ihn der Entwicklungsstation wieder zuführen zu können.

Weiter vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines elektrofotografischen Kopiergerätes, das mit einer Vorrichtung zur Rückgewinnung von Tonerteilchen nach der Erfindung ausgerüstet ist,

bo F i g. 2 eine Reinigungsvorrichtung des in F i g. 1 gezeigten Kopiergerätes,

Fig.3 eine schematische und teilweise gebrochene Darstellung einer ersten Ausführungsform der Rückgewinnungs-Vorrichtung nach der Erfindung und

h5 Fig.4 und 5 entsprechend den Fig. 1 und 3 eine zweite Ausführungsform der Rückgewinnungs-Vorrichtung nach der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 sind die verschiedenen

Komponenten eines Kopiergerätes zusammen mit einer Rückgewinnungs-Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Wie bei allen elektrostatischen Systemen wird auch bei dem dargestellten elektrophotographischen Kopiergerät ein Lichtbild eines zu kopierenden ■; Schriftstücks auf die sensitivierte Oberfläche einer elektrophotographischen Aufzeichnungsplatte projiziert, um ein elektrostatisches latentes Bild zu erzeugen. Dieses wird dann in einer Entwicklungszone mit einem ihm entgegengesetzt geladenen Entwicklerstoff entwikkelt, der aus Trägerteilchen und kleineren Tonerteilchen besteht, die an den Trägertailchen elektrostatisch anhaften. Durch die Entwicklung entsteht ein elektrophotograpliisches Tonerbild auf der Plattenoberfläche, das dem latenten Bild entspricht. Das Tonerbild wird dann elektrostatisch auf einen Bildträger übertragen, auf dem es mit einer Einschmelzvorrichtung fixiert werden kann. Diese bewirkt ein dauerhaftes Einschmelzen des Tonerpulvers in den Bildträger.

Der elektrostatisch anziehbare Entwicklerstoff, wie er allgemein bei der trockenen elektrostatischen Bilderzeugung verwendet wird, enthält ein Kunstharzpulver, das auch als »Toner« bezeichnet wird, und ein Trägermaterial aus größeren Trägerkörnern, die aus Glas, Sand, einem polymeren Material oder Stahl bestehen und mit einem Material überzogen sind, das in der reibungselektrischen Reihe gegenüber dem Tonermaterial einen Abstand hat, so daß zwischen dem Tonerpulver und dem Trägermaterial eine reibungselektrische Ladung erzeugt wird. Das Trägermaterial jo bewirkt auch eine mechanische Bewegung des Toners, so daß dieser leicht zu handhaben ist und mit der belichteten elektrophotographischen Bildfläche in Berührung gebracht werden kann. Der Toner wird dann an dem elektrostatischen latenten Bild gebunden und von J5 den Trägerteilchen abgelöst, so daß ein sichtbares Tonerbild auf der nichtleitenden Bildfläche entsteht, während die teilweise entblößten Trägerteilchen in das Entwicklungssystem zurückgeführt und mit dem dort noch vorhandenen Entwicklerstoff und neu zugeführtem Toner vermischt werden, so daß sie erneut zur Entwicklung verwendet werden können.

In dem dargestellten Kopiergerät wird ein zu kopierendes Original D auf eine durchsichtige Auflageplatte P aufgelegt, die fest im Bereich einer Beleuchtungsvorrichtung 10 auf der linken Seite des Gerätes angeordnet ist. Das Beleuchtungssystem beleuchtet das auf der Auflageplatte aufliegende Original, dessen reflektierte Bildstrahlen entsprechend den Bildinformationen verteilt sind. Die Bildstrahlen werden mit einem optischen System an eine Belichtungsstelle A projiziert, wo die lichtempfindliche Oberfläche einer sich bewegenden Aufzeichnungsplatte in Form eines flexiblen fotoleitfähigen Bandes 12 belichtet wird.

Durch diese Bildbelichtung wird die vorher elektro- π statisch aufgeladene fotoleitfähige Schicht in den belichteten Flächenteilen entladen, so daß auf dem Band ein latentes elektrostatisches Bild entsteht, dessen Konfiguration dem vom Orginal projizierten Lichtbild entspricht. Bei der Weiterbewegung des Bandes wird wi das elektrostatische latente Bild durch eine Entwicklungszone B geführt, an der eine Entwicklungsvorrichtung 14 angeordnet ist. Hier wird das Band in einer flachen Lage gehalten. Die Entwicklungsvorrichtung 14 enthält einen Horizontal- und einen Vertikalförderer, t>> um den Entwicklerstoff an den oheren Teil des Bandes zu befördern, von wo aus er über das aufwärts sich bewegende und geneigte Band 12 kaskadiert wird und eine Entwicklung des elektrostatischen latenten Bildes bewirkt.

Während der Entwicklerstoff über die elektrofotografische Aufzeichnungsfläche kaskadiert wird, werden seine Tonerteilchen auf der Bandoberfläche abgelagert und erzeugen ein Tonerbild. Dadurch entsteht ein Tonerverbrauch, so daß zusätzliche Tonerteilchen in einer dem Verbrauch entsprechenden Menge in den Entwicklerstoff eingegeben werden müssen. Zu diesem Zweck ist eine Eingabevorrichtung 15 vorgesehen, die den Toner in jeweils genau bemessenen Mengen in die Entwicklervorrichtung 14 eingibt.

Das entwickelte elektrostatische Bild wird auf dem Band 12 an eine Bildübertragungsstation C geführt, an der ein Kopieblatt synchron mit dem sich bewegenden Band an dieses herangeführt wird, um eine Übertragung des entwickelten Bildes zu ermöglichen. Hierzu dient ein Blatttransport, mit dem Papierblätter von einem Zuführungsmechanismus 18 an das entwickelte Bild im Bereich der Bildübertragungsstation C herangeführt werden.

Nachdem das Kopieblatt vom Band 12 wieder abgelöst ist, wird es einer Fixiereinrichtung 21 zugeführt, in der das entwickelte und übertragene Tonerbild auf dem Kopieblatt dauerhaft fixiert wird. Danach wird die fertige Kopie aus dem Gerät an geeigneter Stelle ausgegeben und außerhalb des Gerätes in einen Sammelbehälter geführt.

Die nächste und letzte Verfahrensstation ist eine B&ndreinigungsstation, an der eine Korona-Vorreinigungseinrichtung 24 vorgesehen ist, die als Entladungseinrichtung arbeitet und eine elektrostatische Ladung auf das Selenband und die darauf noch anhaftenden Tonerteilchen aufbringt Dadurch wird die Entfernung dieser Teilchen erleichtert, wozu eine Reinigungsvorrichtung 25 dient, die eine rotierende Bürste enthält und die restlichen am elektrofotografischen Band nach der Bildübertragung noch anhaftenden Tonerteilchen entfernt.

Die vorstehende Beschreibung reicht zum Verständnis der Arbeitsweise eines elektrostatischen Kopiergerätes aus, in der die Erfindung angewendet wird. Weitere Einzelheiten hinsichtlich der Konstruktion eines derartigen Gerätes sind an anderer Stelle beschrieben.

Die in Fi g. 2 gezeigte Bandreinigungsvorrichtung 25 enthält eine längliche drehbare Bürste 30, die einen extrem leichten Druck auf die fotoleitfähige Oberfläche des Selenbandes ausübt und jegliche an ihm noch anhaftende Tonerteilchen ablöst. Die Bürste ist vorzugsweise aus synthetischen Fasern 31 gefertigt, die an einem starren Zylinder 32 befestigt sind. Dieser sitzt auf der Welle eines (nicht dargestellten) Motors, der am Rahmen 33 des Gerätes befestigt ist. Die Bürste ist in einem länglichen Gehäuse 34 angeordnet, das mit Schrauben an einem Rohranschluß 35 befestigt ist. Dieser ist am Geräterahmen 33 montiert.

Das Gehäuse 34 ist zur Sammlung der vom Band 12 mit der Reinigungsvorrichtung entfernten Tonerteilchen derart ausgebildet, daß es die gesamte Bürste einschließt und an seiner Öffnungsseite durch das fotoleitfähige Band 12 verschlossen wird. Um den Abschluß möglichst sicher und luftdicht zu verwirklichen, ist die Oberkante des Gehäuses mit einer einstellbaren Dichtungsplatte 56 versehen, die an der Gehäusewand in Richtung ihres Umfanges verstellt werden kann, um eine möglichst genaue Einstellung ihrer Vorderkante auf das Selenband während dessen

Bewegung zu ermöglichen. In ähnlicher Weise ist die untere Wandung des Gehäuses 34 mit einer einstellbaren Dichtungsplatte 37 versehen, deren Vorderkante gleichfalls relativ zum Band 12 eingestellt werden kann, um einen minimalen Abstand zu erzielen.

An seiner dem Selenband abgewandten Seite ist das Gehäuse 34 mit einer Absaugöffnung 38 in Form eines länglichen Schlitzes versehen, dessen Längsachse parallel zur Achse des Bürstenzylinders 31 verläuft und dessen Länge gleich der Länge des Zylinders ist. Der Anschluß 35, der mit dem Inneren des Gehäuses 34 in Verbindung steht, dient zum Anschluß des Gehäuses an eine Rohrleitung 43 der erfindungsgemäßen Einrichtung 40 zur Rückgewinnung des Toners, die in Fig.3 dargestellt ist.

Die Rückgewinnungseinrichtung hat ein zylindrisches Gehäuse 41, in dem mit geeigneten Lagern eine Trommel 42 gelagert ist, deren Mantelfläche konzentrisch mit der Außenwand des Gehäuses 41 ist. Das Innere des Gehäuses 41 ist mit dem Inneren des Bürstengehäuses 34 über eine Leitung 43 und den Anschluß 35 verbunden. Das Innere des Gebäudes 41 ist ferner über eine Leitung 44 mit einem Sauggebläse 45 verbunden, dessen Luftaustritt aus dem Gerät heraus in die umgebende Atmosphäre führt. Ein Filter 46 (F i g. 1) ist vor der Austrittsöffnung vorgesehen, um sicherzustellen, daß nur gefilterte Luft austritt. Bei den üblichen Absaugsystemen für Bürstenreiniger in elektrostatischen Kopiermaschinen bilden die Reinigungsbürste 25, die Leitungen 43 und 44 und das Gebläse 45 mit dem Filter 46 das Reinigungssystem für die elektrostatische Bildplatte.

In einigen bekannten Geräten ist das ebene Filter 46 durch einen Filterbeutel ersetzt, der nicht nur den Austritt sauberer Luft gewährleistet, sondern auch Tonerteilchen sammelt, die dann in die Entwicklungsvorrichtung eingegeben werden können. In dem dargestellten Gerät ist jedoch die erfindungsgemäße Rückgewinnungseinrichtung 40 zwischen der Reinigungsvorrichtung und dem Absaugsystem vorgesehen.

Die Leitung 43 ist die Eintrittsleitung für das Gehäuse 41. Durch die Wirkung des Gebläses 45 leitet sie einen Luftstrom aus dem Inneren des Bürstengehäuses 34 zur Rückgewinnungseinrichtung. Dieser Luftstrom befördert Tonerteilchen, die zuvor von dem fotoleitfähigen Band 12 entfernt wurden, auf die Mantelfläche der Rückgewinnungstrommel 42, was unter einem spitzen Winkel relativ zur Trommeltangente geschieht. Die Luft wird dann durch einen gebogenen Raum 47 geleitet, der durch die Oberfläche der rotierenden Trommel und den benachbarten Teil des Gehäuses 41 gebildet ist. In diesem Raum sind Korona-Entladungsdrähte 48 isoliert angeordnet. Sie sind mit einer elektrischen Spannungsqulle verbunden.

Die an die Drähte 48 angeschaltete Spannung ist relativ hoch, und die durch den Raum 47 geleiteten Tonerteilchen werden durch das stark ionisierende Feld der Korona-Entladungsdrähte elektrisch aufgeladen. Die nun ionisierten und geladenen Tonerteilchen bewegen sich zu der ihnen nächsten Fläche unterschiedlichen Potentials, die in diesem Falle die Oberfläche der Trommel 42 ist, welche vorzugsweise Erdpotential führt. Die auf diese Weise vom Toner befreite Luft verläßt den Raum 47 und tritt in die Leitung 44 ein, so daß sie mit dem Gebläse 45 abgeführt wird. Bei weiterer Drehung der Trommel 42 wird der an ihrer Oberfläche anhaftende Toner an einer Leitfläche 50 vorbeigeführt, die nahe der Mantelfläche der Trommel 42 angeordnet ist und die Absaugleitung 44 von einer Rückführungsleitung 51 trennt. Die Rückführungsleitung 51 ist mit einem gebogenen Raum 52 verbunden, der durch einen anderen Teil der Mantelfläche der Trommel 42 und die ι Wandung des Gehäuses 41 gebildet ist. Dieser Raum 52 steht mit einer Leitung 53 in Verbindung, die mit einer Quelle für Trägerteilchen des in dem elektrostatischen Gerät verwendeten Entwicklerstoffs verbunden ist. Diese Trägerteilchen sind teilweise von Tonerteilchen

ίο befreit und können daher weitere Tonerteilchen aufnehmen, wenn diese an sie herangeführt werden.

Wie bereits ausgeführt, bestehen die Trägerteilchen oder ihr Überzug aus einem Material, das in der reibungselektrischen Reihe einen Abstand gegenüber

r> dem Material der Tonerteilchen hat, so daß zwischen beiden eine reibungselektrische Ladung und ein Anhaften aneinander erzeugt wird. Die Quelle der Trägerteilchen ist vorzugsweise ein Teil der Entwicklungsvorrichtung selbst, durch den hindurch die

2i] Trägerteilchen in ihrem entblößten Zustand zugeführt werden.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird der Entwicklerstoff M vom Verteilerrohr 60 eines oberen Horizontalförderers an eine Stelle geleitet, von der aus er über das sich aufwärts bewegende fotoleitfähige Band 12 kaskadiert werden kann. Während die Trägerteilchen durch die geneigte Entwicklungszone B hindurchfallen, wird der Toner von ihnen entfernt. Der restliche Entwicklerstoff wird vom Band 12 über eine Schütte 61 geleitet und in das Entwicklungssystem zurückgeführt, wozu er in einen unteren Horizontalförderer 62 gelangt. Ein (nicht dargestellter) Vertikalförderer führt ihn dann mit zusätzlich eingegebenen Tonerteilchen vom Förderer 62 zum oberen Förderer 60, wodurch eine kontinuierliehe Entwicklerstoffströmung während des Betriebs der Reproduktionsmaschine entsteht.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Entwicklungsvorrichtung befindet sich die Stelle, an der die Trägerteilchen am stärksten vom Toner befreit sind, im Bereich der Schütte

61. Die Eintrittsleitung 53 für die Trägerteilchen ist mit einer Öffnung in der Schütte verbunden, so daß einige der entblößten Trägerteilchen in sie hineingelangen und durch ihre Schwerkraft der Rückgewinnungseinrichtung 40 zugeführt werden. Dreht sich die Trommel 42 in der dargestellten Pfeilrichtung, und werden die Trägerteilchen unter einem spitzen Winkel relativ zur Trommeltangente an die Trommel herangeführt, so lösen sie durch ihren Aufprall den anhaftenden Toner von der Mantelfläche ab. Mit den durch den Raum 52

so und die Leitungen 51 und 53 in den dargestellten Pfeilrichtungen bewegten Trägerteilchen werden die abgelösten Tonerteilchen aus dem Raum 52 abgeführt. Die so entstehende Mischung aus Trägerteilchen und Tonerteilchen wird durch die Leitung 51 in das Innere

Y₁ des unteren Horizontalförderer 62 geleitet und gelangt so in die Entwicklungsvorrichtung 14. Die Trägerteilchen bilden mit den an ihnen anhaftenden Tonerteilchen verwendbaren Entwicklerstoff und werden zur erneuten Verwendung bei der Bildentwicklung dem Entwickler-

Wi Stoffkreislauf zugeführt. Eine Abstreichfläche 65 ist am Gehäuse 71 befestigt und berührt die Mantelfläche der Trommel 42 unter einem Winkel relativ zur Trommeltangente. Die Abstreichfläche entfernt die noch an der Trommelfläche anhaftenden Tonerteilchen und ist

ι,-, derart angeordnet, daß der abgelöste Toner in die Strömung der Trägerteilchen im Raum 52 geleitet wird. Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung wird anhand der Fig.4 und 5

beschrieben, in denen bereits geläufige Geräteteile mit denselben Bezugszeichen wie in den F i g. 1 und 3 versehen sind. Bei dieser Ausführungsform hat die Rückgewinnungseinrichtung 40 ein zylindrisches Gehäuse 41 (F i g. 5), das an der oberen Abdeckung 16 der Eingabevorrichtung 15 befestigt ist. Die Arbeitsweise dieser Einrichtung ist identisch mit der bereits beschriebenen bis zu der Stelle, wo die vom Band entfernten Tonerteilchen elektrostatisch an der Trommel 42 gebunden werden. Bei weiterer Drehung der Trommel 42 wird der an ihrer Mantelfläche anhaftende Toner gesammelt und an einem Leitblech 50 vorbeige-

führt, das nahe der Mantelfläche angeordnet ist und di Ionisationskammer 47 vom Inneren des Gehäuses 1: der Eingabevorrichtung trennt. Eine Abstreichfläche & ist an der Leitblechstruktur 50 über dem Eingabegehäu se 15 befestigt und berührt die Mantelfläche de Trommel 42 unter einem Winkel relativ zur Trommel tangente. Sie löst die an der Trommel anhaftende! Tonerteilchen bei der Trommeldrehung ab und is derart angeordnet, daß der abgelöste Toner automa tisch in das Eingabegehäuse 15 fällt und erneut zu Entwicklung verwendet werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Rückgewinnung der in einem von der Reinigungsstation eines elektrophotographischen Kopiergerätes kommenden Luftstrom enthaltenen Tonerteilchen, gekennzeichnet durch eine einen von dem Luftstrom durchströmten ersten Raum (47) und einen davon getrennten, mit der Entwicklungsstation des Kopiergerätes verbundenen zweiten Raum (52) durchlaufende endlose Transportfläche (42), durch eine im ersten Raum angeordnete Einrichtung (48) zur elektrostatischen Aufladung und Abscheidung der Tonerteilchen auf die Transportfläche und durch eine Einrichtung (61) zur Ablösung der Tonerteilchen von der Transportfläche im zweiten Raum.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablöseeinrichuing (61) an Toner verarmtes Trägermaterial eines in der Entwicklungsstation umlaufenden Entwicklergemisches über die Transportfläche (42) leitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablösevorrichtung (61) eine die Transportfläche (42) berührende Abstreichfläche (60) umfaßt, welche die Teilchen von der Transportfläche (42) ablöst.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportfläche (42) als rotierende Trommel ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportfläche (42) in einem den ersten (47) und den zweiten Raum (52) bildenden Gehäuse (41) angeordnet ist, das mit der Reinigungsvorrichtung (31) verbunden ist.