DE2301278C3 - Vorrichtung zur Entfernung von Tonerpartikeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entfernen von Tonerpartikeln von der relativ harten Oberfläche einer beheizten und mit einer Silikonöl-Schicht beschichteten Schmelzfixierwalze für elektrostatische Kopiermaschinen.

Das Fixieren von Tonerpartikeln auf dem Papierblatt wird durch ein beheiztes Druckschmelzfixierwalzensystem vorgenommen, bei dem das Blatt durch den Walzendurchlaß einer PTFE - beschichteten und beheizten Schmelzfixierwalze und einer Andrückwalze geleitet wird, vgl. US-PS 32 56 002 und US-PS 32 68 351. Bei derartigen Schmelzfixiersystemen ist darauf zu achten, daß unerwünschte Tonerpartikel von der beheizten Schmelzfixierwalze vor deren Berührung mit der zu fixierenden Kopie entfernt werden. Falls dies nicht erfolgt, bauen sich Tonerpartikel auf der Oberflüche der Schmelfixierwalze auf und vermindern die Fixierungsqualität, weil u. a. die Schmelzfixiereigenschaften auf der Oberfläche der das Kopieblatt berührenden Walze verloren gehen. Darüber hinaus können derartige Tonerpartikel von der Schmeliixier- eo walze bei nachfolgender Berührung mit dem Tonerbild wieder abgegeben werden, so daß lie in unerwünschter Weiie in den nicht informativen Bereichen der Kopien »ufichmelzen.

Gewöhnlich werden solche Reittonerpnrtikel von der ·- · Oberflache der Schmelzfixierwalze durch einen Docht entfernt, der ein Silikonöl abgibt. Hierclruch läßt ssen der saubere Oberflächenzustand iler Walze zum Loslösen der Tonerpartikel beibehalten. Es wurde jedoch festgestellt, daß bei rasch laufenden Vervielfältigungsmaschinen die Dochteinrichtungen häufig ausgetauscht werden müssen, was mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reinigung von beheizten Schmelzfixierwalzen mit harten Oberflächen zu verbessern und ijamit die Lebensdauer der Dochteinrichtung unter gleichzeitiger Erhöhung der Reinigungsleistung zu verlängern.

Dabei sollen die Reinigungswalzen so beschaffen sein, daß sie sich den Oberflächen der zu reinigenden Schmelzfixierwalze anpassen und mit dieser eine gleichförmige Berührung aufrechterhalten können. Weiter soll die Reinigungsvorrichtung eine ungleichmäßige Reinigung der Schmelzfixierwalzen verhindern, wobei sichergestellt werden muß, daß die Reinigung der Schmelzfixierwalzen durchgeführt wird, ohne daß die Reinigungswalzen an den Schmelzfixierwalzen anhaften können. Zu berücksichtigen ist ferner, daß die Übcrwachungsarbciien für solche Kopier- und Vervielfältigungssysteme so gering wie möglich gehalten werden.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Vorrichtung einen unter einem festzulegenden, konstanten Druck gegen die Oberfläche der Schmelzfixierung drückbaren Schlitten mit wenigstens einer die Oberfläche der Schmelzfixierwalze berührenden elastisch verformbaren Reinigungswalze aufweist, die aus einem Kern besteht bzw. bestehen, der von einer elastischen, wärmeisoiierenden Schicht umgeben ist, auf der sich eine massive Beschichtung aus Tonermaterial befindet.

Dabei hat die Tonerschicht vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 0,025 mm. Die Reinigungswalze ist mit einem Silikonölfilm bedeckt, welcher von der Schmelzfixierwalze gebildet wird. Die Dicke dieses Silikonölfilms betrigt etwa 0,005 bis 0,1 μπι.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung! ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgt auch infolge der gleichförmigen Berührung eine gleichmäßige und einwandfreie Reinigung der Schmelzfixierwalzen ohne ein Anhaften der Reinigungswalzen an der Schmelzfixierwalze, wodurch die Lebensdauer der Dochteinrichtung erhöht wird. Schließlich verringern sich vorteilhafterweise die notwendigen Überwachungsarbeiten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer automatischen xerographischen Reproduziermaschine mit einem beheizten Druckschmelzfixiersystem und einer Walzenreinigungsvorrichtung;

Fig.2 eine Seitenansicht des Druckschmelzfixiersystems und der Walzenreinigungsvorrichtung;

F i g. 3 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht der verbesserten Reinigungsvorrichtung;

F i g. 4 eine endseitige Ansicht der Vorrichtung nach F i g. 3 und

Fig.5 und 6 Seitenansichten von verschiedenen UmhUllungsausführungen der Reinigungswalze.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung in einem für sie zweckmäßigen Einsatzgebiet, wie beispielsweise an einer automatischen elektrofotografischen Reproduziermaschine dargestellt. Letztere hat eine elektrofotografische Aufzeichnungstrommel. Die Trommel besitzt eine fotoieitfähigc Schicht auf einem

leitenden Schichtträger und ist an einem Rahmen drehbar in Richtung des Pfeiles gelagert. Durch die Drehung gelangt die Trommeloberfläche an einer Reihe von Behandlungsstationen vorbei.

Funktionell handelt es sich dabei längs des Weges der Trommeloberfläche um folgende Stationen: eine Ladestation A zum Aufgeben einer gleichförmigen, elektrostatischen Ladung auf die fo'oleitfähige Schicht; eine Belichtungsstation B, in der das Licht- oder Strahienmuster der zu reproduzierenden Kopien auf die Trommeloberfläche geworfen wird und zur Erzeugung eines latenten elektrostatischen Bildes in den belichteten Bereichen eine Entladung erfolgt; eine Entwicklungsstation C, in der ein Entwicklungsmaterial mit Tonerpartikel mit gegenüber dem latenten elektrostatischen Bild entgegengesetzter elektrostatischer Ladung auf das latente Bild kaskadenartig aufgerieselt wird, und hierdurch ein der herzustellenden Kopie entsprechendes Pulverbild entsteht; eine Übertragungsstation D, in der das Pulverbild elektrostatisch von der Trommeloberfläche auf ein Bildempfangsmaterial, beispielsweise Papier, übertragen und das Papier danach durch das beheizte Druckschmelzfixiersystem mit der verbesserten Reinigungswalzenvorrichtung 10 hindurchgeführt wird; und eine Trommelreinigungs- und Entladungsstation E, in der die Trommeloberfläche zur Entfernung restlicher Tonerpartikel gebürstet wird. Hierbei handelt es sich um solche Tonerpartikel, die nach der Bildübertragung noch auf der Trommeloberfläche verbleiben. In der Station E wird die Trommel einer relativ hellen Lichtquelle ausgesetzt, so daß eine im wesentlichen vollständige Entladung aller verbleibenden elektrostatischen Ladungen erfolgt.

Weiten: Details zu den elektrofotografischen Behandlungsstationen sind der US-Patentanmeldung Serien Nr. 8 38 902 zu entnehmen.

Nachfolgend wird besonders auf F i g. 2 Bezug genommen, die Einzelheiten des beheizten Druckschmelzfixiersystems zeigt. Dieses weist eine beheizte Schmelzfixier.» alze 16 und eine Andrückwalze 18 auf. Bei der Walze 16 handelt es sich um einen kreisförmigen Hohlzylinder mit einem Metallkern 20 und einer Schicht 22 aus Polytetrafiuoräthylen. Eine Quarzlampe 24 dient als Wärmeenergiequelle und befindet sich im Inneren der Walze 16. Die Energiezufuhr zur Lampe wird durch einen im allgemeinen als Thermistor bezeichneten Thermosensor gesteuert, der den Umfang der Walze 16 in einer Art und Weise berührt, wie dies beispielsweise in der US-PS 33 57 249 beschrieben ist. Bei der Andrückwalze 18 handelt es sich ebenfalls um einen kreisförmigen Zylinder mit einem Metallkern 30, der von einer dicken Gummischicht 32 umgeben ist. Des weiteren ist eine Schicht 34 aus Polytetrafiuoräthylen vorgesehen, durch die ein Lindringen von Silikonöl in die Gummischicht 32 und ein hierdurch bedingtes « Aufquellen derselben vermieden wird.

Bei der in F i g. 2 dargestellten gegenseitigen Eingriffnahme der beiden Walzen 16 und 18 verformt die aufgebrachte Belastung den Gummi an der Andrückwalze, so daß ein Walzendurchlaß endlicher Breite #q geschaffen wird. Ein elektrostatisch an seiner Unterseite das Tonerbild 42 tragendes Blatt 40 wird mit dem WalzendurchlaQ so in Berührung gebracht, daß das Tonerbild die Walze 16 berührt.

Bei einer bestimmten Temperatur der Walze 16 hängt »>. die Schmelzfixierleistung von der berührenden Bogenlänge des Trägermaterials jnd von der Verweilzeit ab, d. M. der Zeit, innerh"!^K der dar. Tonerbild zwischen der Walze 16 und der Walze 18 verbleibt. Die Verweilzeit kann entweder durch Änderung der Walzen-Umfangsgeschwindigkeit oder der berührenden Bogenlänge bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit variiert werden. Besagte Bogenlänge hängt von der Nachgiebigkeit des Gummis auf der Andrückwalze 18 und vom Druck zwischen den beiden Walzen 16 und 18 ab. Die Mechanismen für den Walzenantrieb und für das Absenken bzw. Anheben der Walzen können irgendwelche zweckmäßige Mittel, beispielsweise eine mechanische Führungsvorrichtung, sein.

Sobald ein Blatt zwischen die Walzen 16 und 18 gelangt, berührt das Tonerbild auf dem Trägermaterial die beheizte Umfangsoberfläche der Walze 16 und wird hierdurch »klebrig«. In diesem Zustand tendiert es daher zur Anlagerung an dieser Walze, sofern dies nicht durch die Polytetrafluoräthylen-Beschichtung auf der Walze unterbunden wird. Durch eine Dochtvorrichtung wird diese Ablagerung von Tonerpartikeln, wie nachfolgend beschrieben, verhindert. 7-e Dochtvorrichtung erlaubt in wirkungsvoller Weise ilen Auftrag eines dünnen Filmes aus einer die Ablagerung von Toner verhindernden Flüssigkeit, beispielsweise Silikonöl, auf die Oberfläche 22 der Schmelzfixierwalze 16.

Eine V^rteilungsvorrichtung 45 für das öl enthält eine Dochtanordnung 48, eine ölwanne 50 zur Bevorratung des Silikonöls 51 und eine Auftragswalze 52. Die ölwanne wird durch eine nicht dargestellte Federhalteeinrichtung gegen die beheizte Walze IS gedruckt. Die Auftragswalze 52 dient dazu, einen dünnen Ölfilm an die Unterfläche 55 der Dochtanordnung zu führen, sobald die Auftragswalze in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung gedreht wird. Zweckmäßigerweise wird die Auftragwalze 52 durch einen ölverteilungsmotor 58 angetrieben, der während des Aufschmelzprozesses über eine von der Anzahl der zu erzeugenden Kopien abhängigen Zeitdauer betätigbar ist.

Erfindungsgemäß hält die Reinigungswaizenvc; richtung 10 die beheizte Arbeitsoberfläche der Walze 16 in einem tonerfreien Zustand. Hierdurch wird vermieden, daß sich restliche Tonerpartikel auf nachfolgende Kopien ablagern. Die Reinigungswalzenvorrichtung entfernt sämtliche verbleibenden und auf der Oberfläche der beheizten Schmelzfixierwalze haftenden Tonerpartikel kontinuierlich und gleichmäßig während des Reinigungsvorganges. Die Reinigungswalzenvorrichtung enthält eine Vielzahl von Reinigungswalzen 70 und 71, die anpassungsfähige Oberflächen haben, und damit eine saubere Berührung mit der relativ harten äußeren Schale der beheizten Walze 16 gewährleistet ist. Die Reinigungswalzen 70 und 71 sind auf einem beweglichen Halteorgan oder Schütter. 73 angeordnet. Der Schlitten 73 wir-J durch einen Belastungsmechanismus 75 unter Druckvorspannung gehalten, daß der Schlitten sowohl bei vollständig mit Tonerpartikeln verunreinigten oder frisch eingesetzten Reinigungswalzen unter gleichförmiger Belastung aufgedrückt wird. Der Belastungsmechanismus läßt sich auf irgendeine passende Weise betätigen und erzeugt während des Reinigungsbetriebes aus nachfolgend beschriebenem Umstand zweckmäßigerweise eine Kraft von etwa 1,8 bis 3,6 kp.

Da jede Reinigungswalze gleichartig aufgebaut ist, wird im folgenden nur eine beschrieben. Die Reinigungswalze besteht ans einem Metallkern 81 aus einem zweckmäßigen Leichtmetall, wie beispielweise Aluminium. Der Kern 81 ist von einer weichen, verformbaren Hülle 83 umgeben, so daß eine sich an die beheizte Schmelzfixierwal/e unter der Kraft rips Rrhstiinusmf--

23 Ol 278

clianismus anschmiegsame Oberfläche vorliegt, fur die I liillc kann jede, zweckmäßige Material mit geeigneten Warme und Vcrformungseigenschaften verwendet weiden. I in bevorzugtes Material ist ein l'oUamid aus in l'licrnkndiamiii und Isophthalsäure. Dieses kann auf den Kein in irgendeiner zweckmäßigen Art und Weise aufgebracht werden. Die Hülle kann entweder durch I lechlcn bzw. I Jmspinnen (f i g. 3), durch spiralförmiges Umwickeln (I ig. 5) oder in Schlauchform (I i g. 6) aufgebracht werden

fit'i jeder dieser Vorgehensweisen /um Aufbringen dieser Hülle wird diese durch einen Klebstoff mit dem Kern verbunden. Hierzu läßt sich jeder zweckmäßige Klebestoff verwenden

Du· Oberfläche der Hülle 83 wird mit einer Schicht 85 aus Tonermalcrial bedeckt, das auf irgendeine zweck mäßigt' Weise, beispielsweise duich Aufsprühen, lau chen. Aufspritzen oder durch Kombination dieser

i4~fi....i ....f brach! vverde" kann Die T;;ncr

schicht sollte eine gleichmäßige Dicke von etwa 0.025 bis 0.13 mm aufweisen. Dabei läßt sich jedes passende Toncrmalcrial verwenden. Typische Toncrmatcnalien w erden in der I JS-He 25 I 3b beschrieben.

Um sicherzustellen, daß die Haftung zwischen der Oberfläche der Reinigungswalze und dem restlichen loner auf der beheizten Walze 16 ausreichend groß ist. um die Haftung zwischen dem verbleibenden Toner und der Schmclzfixierwalzc zu überwinden, wird die Tonerschicht auf der Reinigungswalze mit einem dünnen IiIm aus Silikonöl bedeckt Die Silikonölsehicht hat eine Dicke von etwa O.(K)5 bis 0.1 (im. Dabei wurde festgestellt, daß die auf der Walze 16 befindliche Sihkonolmengc während der Startperioden zwischen den herzustellenden Kopien und dem Zyklussende ausreicht, um eine genügende Ölmenge auf der Reinigungswalzcnobcrflächc beizubehalten, so daß eine saubere Reinigung durchgeführt werden kann. Die Reinigungswalze ist so eingestellt, daß sie die Obcrflä the der Schmelzfixierwal/ berührt und damit die Reinigungswalze mit dem Silikonol in einem kurzen Intervall bei Beginn jedes Schmelzfixiervorganges beschichtet wird. Auf diese Weise erhält die Reinigungs· walze selbst während kurzem Betrieb einen ausreichenden Ölfilm.

Die Reinigungswalze wird von einer Lageranordnung 90 (!ig. 3) so gehalten, daß sie sich frei während des Andrüekens gegen die Oberfläche der beheizter Schinelzfixierw alze 16 drehen kann

Die Lageranordnung 90 hat cmc Welle 91. di< stationär am Schlitten 75 gehalten ist. Die Welle trag Ί eine Vielzahl son längs dei Wcllcnachse in Abstaru angeordneten Metallagcrn 92 jedes Lager 92 wird au der Welle durch Sicherungsringe 95 fixiert. Zwcckmä ßigerweise ist zwisc hen dem Lager und dem Sicherungs ring ein Spiel von etwa 3.2 mm vorgesehen, so daß siel

ι» das Lager auf der Welle hin und hei bewegen kann, tint damit die Reinigungswalze wählend der Reinigung oszillieren kann.

Wenn während des Betriebes die Toncrbcschichtunf auf der Reinigungswalze eine ausreichend hohl

Ii Temperatur von etwa 121 C bis etwa 204'C angctiom men hat, erweichen die Tonerpartikel und machen cini Zustandsänderung vom festen in den plastischen odei halbgeschmolzencn Zustand durch Während de o|.|l ΐίι,Ί.ηη '/...» tnrlnr

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?n einzelnen Tonerpartikeln maximal und in diesen Zustand werden die verbleibenden, von der Reinigungs walze berührten ['artikel von der Oberfläche der Walzt 16 auf die Oberfläche der Reinigungswalze überführt Wegen des Leichtmetallkernes und der Ummantelung ist die Rcinigungswalzenobcrfläehc weich und paßt sich der Kontur und form der beheizten Schmelzfixierwalzc an. Dies ermöglicht eine im wesentlichen vollständige fntfcrnunf_, der verbleibenden Tonerpartikel von dei gesamten Oberfläche der beheizten Schmelz.fixierwalze

)o Die die Druckberührung der Rcinigungswalzen mil der beheizten Walze 16 aufbringe.ulc Belastung de« Schlittens sorgt für die notwendige Temperatur, urr einmal den plastischen Zustand der Reinigungswalzer beizubehalten und zum anderen, daß sich die Reini gungswalzcn an die beheizte Walze 16 anschmieget bzw. letztere gleichmäßig berühren

E-Is wurde ferner festgestellt, daß. wenn die Reini gungswalzenoberflächcn durch entfernten Resttoner bedeckt werden, der Durchmesser etwa um 6.35 mn zunehmen kann, bevor irgendeine Belastungsänderung notwendig ist

Obschon zur Durchführung der Rcinigungsarbeit eine Reinigungsrolle ausreicht, gewährleisten wenigsten« zwei Reinigungsrollen einen sichereren und wirksameren Rcinigungsvorgang.

Hierzu 3 Blatt Zeichnunpen

Claims (7)

23 Ol Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Entfernen von Tonerpartikeln von der relativ harten Oberfläche einer beheizten und mit einer Silikonöl-Schicht beschichteten Schmelzfixierwalze für elektrostatische Kopiermaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen unter einem festzulegenden, konstanten Druck gegen die Oberfläche der Schmelzfixierung (16) druckbaren Schlitten (73) mit wenigstens einer die Oberfläche der Schmelzfixierwalze berührenden elastisch verformbaren Reinigungswalze (70, 71) aufweist, die aus einem Kern (81) besteht bzw. bestehen, der von einer elastischen, wärmeisolierenden Schicht (83) umgeben ist, auf der sich eine massive Beschichtung aus Tonermaterial befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonerschicht (85) eine Dicke von wenigstens 0.025 mm hat.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (83) in geflochtener Form auf den Kern (81) aufgebracht ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (83) spiralförmig auf dem Kern (81) aufgewickelt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (83) schlauchförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, μ dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (73) mit einem Druck von etwa 1,8 bis 3,6 kρ gegen die Oberfläche der Fixierwalze (16) gedrückt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reinigungswai/en (70, 71) vom Schlitten (13) gehalten sind.