DE3422948A1 - Einrichtung zum sammeln von nicht-uebertragenem trockenentwickler in einem elektrophotographischen kopiergeraet - Google Patents
Einrichtung zum sammeln von nicht-uebertragenem trockenentwickler in einem elektrophotographischen kopiergeraetInfo
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Description
* W It »Η
Anwaltsakte: 33 568
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler in einem elektrophotographischen
Kopiergerät, und betrifft insbesondere eine in einem elektrophotographischen Kopiergerät untergebrachte
Reinigungseinrichtung zum Entfernen eines nicht-übertragenen Teils von Toner, welcher auf einem photoleitfähigen
Element verblieben ist.
Im allgemeinen bleibt in einem elektrophotographischen Kopiergerät, in welchem ein elektrostatisches, latentes
Bild, das auf einem photoleitfähigen Element erzeugt worden ist, mittels Toner entwickelt wird, um ein sichtbares
Tonerbild zu schaffen, wenn auch nur in geringer Menge, nicht übertragener Toner auf der Oberfläche des photoleitfähigen
Elements zurück, selbst nachdem das Tonerbild auf ein Blatt Papier übertragen ist. Zum Entfernen des
nicht-übertragenen oder Resttoners ist ein Kopiergerät der beschriebenen Art gewöhnlich mit einer Reinigungseinrichtung
versehen, welche beispielsweise eine magnetische Bürste oder eine Fellbürste aufweisen kann. Eine derartige
Reinigungseinrichtung ist ihrerseits mit einer Toner-Sammeleinrichtung versehen, die verwendet wird, um den entfernten
Resttoner aufzufangen und zu sammeln, damit er wieder verwendet werden kann. Die Tonersammeivorrichtung,
welche in verschiedenen Ausführungen vorgeschlagen worden ist, kann eine Art Absaugrolle (scavenger roller), eine
Schneide, eine glatte,flache Gegenelektrode und ein Luftfilter
aufweisen. An die Absaugrolle wird eine Gleichspannung mit einer Polarität angelegt, welche der Polarität
einer auf den Toner aufgebrachten Ladung entgegengesetzt ist, so daß der Resttoner, welcher beispielsweise mittels
einer Fellbürste von dem photoleitfähigen Element entfernt worden ist, an die Absaugrolle angezogen wird. Der Toner
an der Absaugrolle wird dann mittels der Schneide abgeschabt. Die Gegenelektrode ist gegenüber der Absaugrolle
angeordnet und an sie ist eine Gleichspannung mit einer Polarität angelegt, welche der Polarität der Ladung auf
dem Toner entspricht. Staub und andere Verunreinigungen, die von einem Luftstrom mitgerissen worden sind, der durch
die rotierende Fellbürste erzeugt worden ist, werden durch das Luftfilter wirksam von dem Toner getrennt.
In der vorstehend beschriebenen Tonersammeieinrichtung enthalten die Verunreinigungen, die von dem Luftstrom mitgerissen
worden sind, kleine Teile oder Haare der Fellbürste, welche während der Drehbewegung der Bürste entstanden
sind. Da die Fellbürste gewöhnlich aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) hergestellt ist, welches die Neigung
hat, sich auf eine negative (-) Polarität aufzuladen, haften die Teile oder Haare der Fellbürste an der glatten,
flachen Gegenelektrode, an welche gewöhnlich eine positive (+) Gleichspannung angelegt ist, so daß sie sich im Laufe
der Zeit dort anhäufen. Die Teile oder Haare der Teflon-Bürste sind etwa 30 bis 400 Mikron lang, so daßsie weitaus
größer sind als der Durchmesser von Tonerpartikeln, weleher
etwa bei 6 bis 10 Mikron liegt, und außerdem ist der Ladepegel der Tonerpartikel beträchtlich. Folglich kann
der Toner, der von dem photoleitfähigen Element mittels
der Fellbürste entfernt worden ist, leicht an Teilen und Haaren haften, die von der Bürste getrennt worden sind.
Aus den vorstehend angeführten Gründen haften die Teile und Haare der Teflon-Bürste, welche Tonerpartikel trägt,
an der Gegenelektrode, bevor sie durch das Luftfilter abgesaugt worden sind. Durch das allmähliche Ansammeln der
Teile und Haare der Bürste an der Gegenelektrode verringert sich der Abstand zwischen der Gegenelektrode und der
Absaugrolle nach und nach. Beispielsweise kann sich ein
anfangs auf 8mm bemessener Abstand bis auf etwa 1 bis 3mm
verringern. Durch den geringeren Abstand nimmt die Geschwindigkeit des von der Fellbürste erzeugten Luftstroms
zu, so daß der Toner, der mittels der Fellbürste von dem photoleitfähigen Teil entfernt worden ist, von dem schnellen
Luftstrom mitgerissen wird, der insgesamt durch das Luftfilter abgesaugt wird, ohne daß er von der Ansaugrolle
abgefangen wird.
In dem vorstehend beschriebenen Fall kann dann der von der Fellbürste entfernte Toner nicht für eine Wiederverwendung
gesammelt werden, während der Toner, der an der Ansaugrolle vorbeigeflogen ist, an dem Filter verbleibt, wodurch
dessen Wirksamkeit erheblich verschlechtert wird und dessen Lebensdauer weitaus kurzer ist als erwartet.
In einem elektrophotographischen Kopiergerät, in welchem als Entwickler Tonerpartikel verwendet werden, deren
Durchmesser beispielsweise nicht größer als etwa 2 Mikron ist, verbleibt der Resttoner infolge seiner intensiven
Haftung gern an der Ansaugrolle, von wo ihn auch die Schneide nicht ohne weiteres entfernen kann. Folglich wird
das Einfangen des Toners durch die Ansaugrolle danach schwierig, so daß die Wirkung des Tonereinsammeins begrenzt
ist.
Wie oben ausgeführt, ist die Wirksamkeit einer herkömmlichen Tonersammeieinrichtung, welche in Verbindung mit
einer Reinigungseinrichtung der Art verwendet wird, bei welcher eine Fellbürste oder eine magnetische Bürste vorgesehen
ist, aufgrund der Tatsache ziemlich begrenzt, daß ein Teil des Toners und verschiedene in der Luft schwebende
Verunreinigungen dazu neigen, an der Oberfläche der Ansaugrolle und/oder der Gegenelektrode haften zu bleiben.
Bisher sind noch keine Vorschläge unterbreitet worden, um mit dieser Schwierigkeit fertig zu werden. Oder anders
ausgedrückt, es sind bisher noch keine Vorschläge bezüg-
-S-
lieh eines Verfahrens oder einer Einrichtung unterbreitet
worden, um einen Teil des Toners und Verunreinigungen, welche sich auf der Ansaugrolle oder der Gegenelektrode
abgesetzt haben, wirksam zu entfernen. 5
Gemäß der Erfindung sollen daher die Nachteile der herkömmlichen Resttoner-Sammeleinrichtungen überwunden werden,
welche eine Ansaugrolle und eine flache, glatte Gegenelektrode aufweisen. Gemäß der Erfindung soll daher
eine Einrichtung zum Sammeln von Resttoner geschaffen werden, mit welcher nicht-übertragener Toner, welcher mittels
einer Reinigungseinrichtung von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements entfernt wird, und Verunreinigungen,
welche zusammen mit dem nicht-übertragenen Toner aus, der Reinigungseinrichtung herauskommen, getrennt werden
können, damit nur der Toner wirksam eingefangen und gesammelt wird.
Ferner soll gemäß der Erfindung eine Resttoner-Sammeleinrichtung geschaffen werden, mit welcher verhindert werden
kann, daß nicht-übertragener Toner, welcher von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements mittels einer Reinigungseinrichtung
entfernt worden ist, und Verunreinigungen, die von der Reinigungseinrichtung zusammen mit dem
nicht-übertragenen Toner mitgerissen worden sind, einander anziehen und dadurch an einer Gegenelektrodenplatte
haften bleiben, um sich dort im Verlauf der Zeit anzusammeln. Ferner soll gemäß der Erfindung eine Resttoner-Sammeleinrichtung
geschaffen werden, mit welcher verhindert werden kann, daß feine Tonerpartikel, die mittels einer
Reinigungseinrichtung von der Oberfläche eines photoleitfähigen Elements entfernt worden sind, von einer Ansaugrolle
angezogen werden, um fest an dieser haften zu bleiben und sich nach und nach an ihr anzuhäufen.
Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler in einem
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elektrophotographischen Kopiergerät nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Erfindung ist somit eine insgesamt verbesserte Einrichtung
zum Sammeln von Resttoner für ein elektrophotographisches Kopiergerät geschaffen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner, der
auf einem photoleitfähigen Element eines elektrophotographischen Kopierers verblieben ist und von dort mittels
einer Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, folgende Teile auf: eine Energiequelle, welche als Vorspannung eine
Gleichspannung liefert, ein erstes Elektrodenteil, an das von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird, deren Polarität entgegengesetzt zu einer Ladung ist, die auf dem nicht-übertragenen Restentwickler
aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, ein zweites Elektrodenteil, an welches
von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität derjenigen der Ladung
entspricht, die auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, und eine die Polarität der Vorspannung
umschaltende Einrichtung, um die Polaritäten der an die ersten und zweiten Elektrodenteile angelegten Vorspannungen
für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall jeweils in eine entgegengesetzte
Polarität umzuschalten.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist eine Einrichtung zum Sammeln von nichtübertragenem
Resttoner, der auf einem photoleitfähigem Element eines elektrophotographischen Kopiergeräts verblieben
ist und von diesem mittels einer Reinigungseinrichtung entfernt worden ist, folgende Teile auf: eine
Energiequelle, welche als Vorspannung eine Gleichspannung
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liefert, ein erstes Elektrodenteil, an welches von der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt
wird, deren Polarität entgegengesetzt der Polarität einer Ladung ist, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner
aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung entfernt wird, ein zweites Elektrodenteil, an welches von
der Energiequelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, deren Polarität derjenigen der Ladung entspricht,
die auf dem nicht-übertragenen Resttoner aufgebracht ist, und eine Überlagerungseinrichtung, um eine
Vorspannung in Form einer Wechselspannung für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall
zumindest einer der als Vorspannung dienenden Gleichspannung zu überlagern, welche an die ersten und zweiten
Elektrodenteile angelegt wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
20
Fig.l eine schematische Ansicht eines elektrophotographischen
Kopierers, in welchem eine Reinigungseinrichtung mit einer Resttoner-Sammeleinrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung untergebracht ist;
Fig.2 ein Diagramm, anhand welchem der Grundgedanke der Wirkungsweise einer ersten Ausführungsform
der Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung erläutert wird;
Fig.3 und 4 Kurvendarstellungen, welche die Ergebnisse
von Versuchen wiedergeben, welche mit der ersten Ausführungsform durchgeführt wurden;
35
Fig.5 eine Ansicht der ersten Auführungsform der
Erfindung und der gesamten Reinigungsein-
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richtung, in welche sie eingebaut ist;
Fig.6 eine perspektivische Ansicht einer Ansaugrolle
und einer flachen Gegenelektrode, die in der Sammeleinrichtung der Fig.5 vorgese
hen sind;
Fig.7 ein Diagramm einer ganz bestimmten Ausführungsform
einer Spannungspolarität-Umschalteinrichtung, welche in der Anordnung
der Fig.5 vorgesehen ist;
Fig.8 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung und der gesamten Reinigungseinrichtung, in welcher sie untergebracht
ist;
eine Kurvendarstellung, welche ein Ergebnis eines Versuchs wiedergibt, welcher mit der
zweiten Ausführungsform durchgeführt wurde;
eine Darstellung einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform, und
eine Darstellung einer Abwandlung der Ansaugrolle und der Gegenelektrode, welche
die Resttoner-Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung darstellen.
In Fig.l sind schematisch eine Reinigungseinrichtung mit
einer Resttoner-Sammeleinrichtung gemäß der Erfindung und ein elektrophotographischer Kopierer dargestellt, in welchem
die Reinigungseinrichtung untergebracht ist. Ein photoleitfähiges Element 10 in Form einer Trommel, welche als
Aufzeichnungsteil dient, hat eine Oberflächenschicht aus einem organischen Photoleiter (OPC), dessen elektrischer
Widerstandswert hoch ist. Durch eine (nicht dargestellte)
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Fig | .9 | |
20 | ||
Fig | .10 | |
25 | Fig | .11 |
Antriebseinheit wird die Trommel 10 in der durch einen
Pfeil angezeigten Richtung in Drehung versetzt. Um die Trommel 10 herum sind in der nachstehend angegebenen Reihenfolge
bezüglich der Drehrichtung der Trommel 10 folgende Einheiten angeordnet: ein Lader 12 zum gleichförmigen
Laden der Oberfläche der Trommel 10, eine Löschlampe 14 zum Beleuchten der Flächen der Trommeloberfläche, die einmal
nicht erforderlich sind, um dort die mittels des Laders 12 aufgebrachte Ladung zu verteilen,und um dadurch zu
verhindern, daß sich Toner unnötigerweise an diesen Bereichen absetzt, ein Abbildungssystem 18 zum Fokussieren
eines Bildes einer Vorlage 16 auf der Trommeloberfläche, und eine Entwicklungshülse 20 zum Entwickeln eines elektrostatischen,
latenten Bildes, das mittels des Abbildungssystems 18 auf der Trommeloberfläche erzeugt worden
ist, um ein sichtbares Tonerbild zu erzeugen.
Ferner ist (in Drehrichtung der Trommel gesehen) nach der Entwicklungshülse 20 eine Transfereinrichtung 28 angeordnet,
welche einen Transferlader 24 zum Übertragen des Tonerbildes von der Trommel 10 an ein Papier 22, welches von
einer (nicht dargestellten) Blattzuführeinrichtung geliefert wird, und ein Trennband 28 aufweist, mittels welchem
das Papier 22, welches das Tonerbild trägt, von der Oberfläche der Trommel 10 getrennt wird. Das von der Trommeloberfläche
getrennte Blatt Papier 22 wird zu einer (nicht dargestellten) Fixiereinheit befördert, um dort fixiert zu
werden.
Eine Reinigungseinrichtung 32, welche mit einer Resttoner-Sammeleinrichtung
30 gemäß der Erfindung ausgerüstet ist, ist (in der Trommeldrehrichtung gesehen) nach der Transfereinrichtung
28 angeordnet. Die Reinigungseinrichtung 32 weist einen Koronalader 34, mittels welchem die unbeständige
Polarität von Toner gleichförmig gemacht wird, welcher nach der Bildübertragung auf der Trommeloberfläche
verblieben ist, eine Entladelampe 36, welche Licht abgibt,
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um die Trommel 10 wieder aufzufrischen,und um als Sekundär-Ladeeinrichtung
zu dienen, und eine Fellbürste 38 auf, welche in der durch einen Pfeil angezeigten Richtung drehbar
ist, um nicht-übertragenen Toner zu entfernen, welcher auf der Trommeloberfläche verblieben ist. Der mittels der
Fellbürste 38 entfernte Toner wird mittels einer Art Stab 40 abgeschlagen und dann von einem Luftstrom mitgerissen,
welcher durch die Drehbewegung der Fellbürste 38 erzeugt worden ist, um dadurch der erfindungsgemäßen Tonersammeleinrichtung
30 zugeführt zu werden.
Die Tonersammeieinrichtung 30 weist hauptsächlich eine drehbar gelagerte Ansaugrolle (scavenger roller) zum Anziehen
des Toners, der mittels des Stabes 40 herausgeschlagen und von dem Luftstrom mitgerissen worden ist, um
sich auf ihr abzusetzen, und eine flache oder plattenförmige Gegenelektrode 44 auf, welche der Ansaugrolle 42 gegenüberliegt.
Die Ansaugrolle 42 stellt ein erstes Elektrodenteil und die Gegenelektrode 44 ein zweites Elektrodenteil
dar. Von einer Gleichspannungsquelle 50 (siehe Fig.5) wird an die Ansaugrolle 42 eine Vorspannung angelegt,
deren Polarität der Ladungspolarität des Koronaladers 34, d.h. der auf den Toner aufgebrachten Ladung, entgegengesetzt
ist. Von der Energiequelle 50 aus wird auch an die Gegenelektrode 44 eine Vorspannung angelegt, deren
Polarität derjenigen der Ladung entspricht, welche auf den Toner aufgebracht ist. Die Tonersammeieinrichtung 30 weist
ferner eine Trenneinrichtung 46 zum Abschaben verschiedener Verunreinigungen, die im Durchmesser größer sind als
der Toner, welcher an der Oberfläche der Ansaugrolle 42 haftet, und ein Luftfilter 48 auf, um durch Absaugen einen
Teil des Toners und der Verunreinigungen zu entfernen, welcher bzw. welche von einem durch die Fellbürste 38
erzeugten Luftstrom mitgerissen werden und in der Luft schweben, ohne sich auf der Oberfläche der Ansaugrolle 42
abzusetzen.
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Anhand von Fig.l wird nunmehr die Arbeitsweise des Kopiergeräts
beschrieben, welches die Reinigungseinrichtung 32 mit der erfindungsgemäßen Resttoner-Sammeleinrichtung 30
aufweist. Zuerst wird mittels des Laders 12 die Oberfläche der Trommel 10 mit einer hohen Spannung vorbestimmter Polarität,
z.B. mit einer negativen C-) Koronaentladung von 7kV, gleichförmig geladen. Dann werden mit der Löschlampe
14 die Bereiche der Trommeloberfläche beleuchtet, welche keine Beziehung zu Bildern haben. Danach wird mit dem Abbildungssystem
18 statisch auf der Trommeloberfläche ein latentes Bild erzeugt, das einem Bild der Vorlage 16 entspricht.
Das latente Bild wird mittels der Entwicklungshülse 20, an welche eine Vorspannung im Bereich von beispielsweise
-80 bis -400V angelegt wird, in ein Tonerbild entwickelt. Das Tonerbild wird dann mittels des Transferladers
24 wirksam an das Blatt Papier 22 übertragen. Das Blatt Papier 22, welches das Tonerbild trägt, wird mittels
des Trennbandes 26 von der Trommeloberfläche getrennt und dann mittels der (nicht dargestellten) Fixiereinrichtung
fixiert.
Inzwischen wird die Trommel 10, welche nicht-übertragenen Resttoner trägt, weitergedreht, bis der Resttoner die Reinigungseinheit
32 erreicht. In der Reinigungseinheit 32 lädt der Koronalader 34 den Resttoner auf der Trommel beispielsweise
mittels einer Koronaentladung von 5,5kV, so daß die Tonerpolarität auf eine positive (+) Polarität
gleichförmig gemacht ist. Mit der Entladelampe 36 wird dann der Toner beleuchtet; die Ladung auf dem Toner wird
jedoch aufrechterhalten. Der Toner auf der Trommeloberfläche, welcher die Fellbürste 38 erreicht hat, wird durch
die sich drehende Fellbürste 38 entfernt. Die Wirkung zwischen der Fellbürste und dem Toner beruht auf den vereinigten
mechanischen und elektrostatischen Kräften. Aus diesem Grund ist die Bürste aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen)
hergestellt, welche auf eine Polarität geladen werden kann, welche der Polarität des Toners entgegenge-
- 16 -
setzt ist. Der von der Trommeloberfläche entfernte Toner haftet an den Spitzen der Bürste 38 und wird, wenn die
Fellbürste gedreht wird, durch den Stab 40 abgeschlagen. Dieser Teil des Toners wird von dem Luftstrom in Richtung
der Ansaugrolle 42 und der Gegenelektrode 44 der Tonersammeleinrichtung
30 getragen. Bekanntlich ist das für die Fellbürste 38 verwendete Teflon (eingetragenes Warenzeichen)
bezüglich des Lösens aus einer Form überlegen und es ist vorteilhaft bezüglich des herauszuschlagenden Toners.
Wie vorher beschrieben, wird von der Gleichspannungsquelle 50 (siehe Fig.5) an die Ansaugrolle 42 eine Spannung, welche
in ihrer Polarität der Ladung auf dem Toner entgegengesetzt ist, d.h. in dieser speziellen Ausführungsform
eine negative (-) Spannung (z.B. eine Spannung von -5kV) und an die Gegenelektrode 44 eine positive (+) Spannung
angelegt, deren Polarität derjenigen des Toners entspricht. Folglich wird der Toner, welcher durch den Luftstrom mitgerissen
worden ist, von der Ansaugrolle 42 angezogen, um sich auf deren Oberfläche abzusetzen. Wenn sich die Ansaugrolle
42 in der durch den Pfeil angezeigten Richtung dreht, erreichen der Toner und Verunreinigungen auf der
Ansaugrolle 42 die Trenneinrichtung 46, welche den groben Teil der Verunreinigungen abschabt. Die Schneide 47, die
der Trenneinrichtung 46 am nächsten angeordnet ist, schabt den Toner ab und befördert ihn in eine Toneraustrageinrichtung
49. Inzwischen sind der Teil des Toners, welcher infolge des schnellen Luftstroms in der Luft schwebt, ohne
von der Ansaugrolle 42 angesaugt zu werden, und von dem Luftstrom mitgerissene Verunreinigungen durch das Luftfilter
48 angesaugt, damit sie ohne Wirkung bleiben.
Die Tonersammeieinrichtung 30 gemäß der Erfindung ist eine einzigartige Einrichtung, um wirksam die vorher besprochenen
Nachteile der herkömmlichen Tonersammeieinrichtungen auszuschalten. Diese Nachteile bestehen darin, daß ein
Teil des Toners, der mittels der Fellbürste 38 entfernt
- 17 -
worden ist, und Toner, der sich auf Verunreinigungen abgesetzt hat, welche durch einen Luftstrom mitgerissen werden^
an der Gegenelektrode 44 haften und sich im Lauf der Zeit dort anhäufen, und daß in dem Fall, wo sehr feine Tonerpartikel
verwendet werden, ein Teil der Tonerpartikel, die von der Fellbürste 38 entfernt worden sind, mittels
der Ansauyrolle 42 angesaugt wird, um im Verlauf der Zeit fest an dieser zu haften.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
In Fig.2 ist die sich ändernde Position der Trommel 10
über der Zeit (t) dargestellt, welche von einer Stelle aus betrachtet wird, an welcher die Reinigungseinheit 32 installiert
ist. In Fig.2 ist mit A ein Zeitpunkt bezeichnet, an welchem sich entsprechend einem Kopierstart die
Trommel 10 zu drehen beginnt, während mit B ein Zeitpunkt bezeichnet ist, an welchem entsprechend einem Kopierende
die Drehbewegung der Trommel 10 aufhört. Beispielsweise soll ein Bild auf der Vorlage 16 an drei.in Abständen
voneinander angeordneten Abbildungsflächen C, bis C, auf der Trommeloberfläche fokussiert werden, um dadurch nacheinander
drei Kopien zu erzeugen. Das heißt, die Abbildungsflächen C-, bis C, sind die Teile, auf welchen Tonerbilder
erzeugt werden, und sich Resttoner absetzt.
Im Verlauf der Zeit (t) laufen die Bildflächen C1 bis C3
nacheinander an der Reinigungseinrichtung 32 vorbei, wobei auf jeder Resttoner aufgebracht ist, so daß dieser mittels
der Fellbürste 38 entfernt wird. Insbesondere reinigt die Fellbürste 38 die Flächen C,, C2 bzw. C3 während der in
Fig.2 dargestellten Abschnitte t2, t. und t,, aber nicht
in den anderen Zeitabschnitten t,, t3, t5 und t-,. In jedem
der Abschnitte t2, t. und tß, während welchen eine
Reinigung stattfindet, wird der mittels der Fellbürste 38 entfernte Resttoner nacheinander der erfindungsgemäßen
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Tonersammeieinrichtung zugeführt .und daher werden an die
Ansaugrolle 42 bzw. an die Gegenelektrode 44 die Spannungen mit den vorbestimmten Polaritäten von der Gleichspannungsquelle
50 (siehe Fig.5) zumindest während dieser Zeitabschnitte angelegt. In der Praxis beendet die Ansaugrolle
42 das Abscheiden des Resttoners nicht, so^bald der Reinigungsvorgang der Fellbürste 38 endet, sondern sie beendet
es mit einer gewissen Verzögerung. Deswegen werden die Spannungen an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode
44 während der jeweiligen Zeitabschnitte plus einer Verzögerungszeit At angelegt, wie in Fig.2 dargestellt
ist, d.h. während t2 + At, t^ + ^Δ. t und t, + .At.
Es wurde ein Versuch durchgeführt, bei welchem die Polaritäten der Spannungen,welche an die Ansaugrolle 42 und die
Gegenelektrode 44 angelegt wurden, wiederholt jeweils auf die entgegengesetzte Polarität geschaltet wurden, und zwar
jeweils für den Zeitabschnitt ty zwischen dem Ende einer
an der Abbildungsfläche C, durchgeführten Reinigung und
dem Ende der Drehbewegung der Trommel 10, d.h. dem Zeitpunkt B. Während dieser wiederholten Vorgänge wurde die
Tonermenge, die sich allmählich an der Gegenelektrode 44 angehäuft hat, die Menge an Verunreinigungen, welche Toner
mit sich führen, und die Menge von sehr feinen Tonerpartikein gemessen, die nach und nach fest an der Ansaugrolle
42 haften. Bei diesem Versuch wurde der Betrieb des Kopierers nach der Herstellung von 5 Kopien gestoppt, und dieser
Betriebszyklus von 5 Kopien wurde wiederholt, um insgesamt etwa 60000 Kopien zu erzeugen. Die Spannungen, welehe
an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 angelegt worden sind, betrugen _+ 5kV. Das Ergebnis des Versuchs
ist in Fig.3 zusammen mit einem Ergebnis dargestellt, das sich auf den Fall bezog, wo die Polaritäten nicht umgeschaltet
wurden.
In Fig.3 stellt die mit Kreisen (O ) versehene Kurve den
Stand der Technik dar, bei welchem die Polaritäten nicht
- 19 -
geschaltet werden, während die mit Kreuzen (X ) versehene
Kurve die Erfindung darstellt, bei welcher die Polaritäten in der beschriebenen Weise geschaltet werden. Wie
dargestellt, setzte sich, wenn die Polaritäten der angelegten Spannungen überhaupt nicht geschaltet wurden, Toner
und Ähnliches mit der Zunahme der Anzahl Kopien allmählich an der Gegenelektrode 44 ab, bis er eine Sättigung
bei einer bestimmten Menge erreichte, nachdem 60000 Kopien hergestellt wurden. Im Unterschied hierzu blieb, wenn die
Polaritäten,wie bei dem Versuch für den speziellen Zeitabschnitt
t7/geschaltet wurden, die Tonermenge u.a., die
sich an der Gegenelektrode absetzte, trotz der Zunahme der Kopienanzahl im wesentlichen null. Es wurde auch herausgefunden,
daß das Schalten der Polaritäten die Tonermenge, die fest an der Ansaugrolle 42 haftet,im Vergleich zu dem
Fall, wenn nicht geschaltet wird, auf etwa 1/8 bis 1/11 herabsetzt.
Es wurde ein weiterer Versuch durchgeführt, bei welchem
der Betrieb des Kopierers gestoppt wurde, nachdem nacheinander 999 Kopien hergestellt worden sind, und dieser
Zyklus der Herstellung von 999 Kopien wur_de wiederholt, um wie bei dem ersten Versuch insgesamt 60000 Kopien herzustellen.
Jedoch war das Ergebnis nicht so günstig; das heißt, die Abnahme in der abgesetzten Tonermenge u.ä» betrug
in dem Vergleich zu dem Fall, bei welchem nicht geschaltet wurde, nicht mehr als 20 bis 30%. Es wurde angenommen,
daß dies daher kommt, daß, da die Zeit, die zum Herstellen von 999 Kopien erforderlich ist, ungefähr 17min
ist, aufgrund der hohen Spannung, die für diesen langen Zeitabschnitt angelegt war, sich Toner u.a. an der Gegenelektrode
44 absetzen kann, um schließlich fest an dieser zu haften. Im Hinblick auf diese Annahme wurde ein anderer
Versuch durchgeführt, bei welchem die Polaritäten nicht nur während des Zeitabschnitts t-^sondern auch während anderer
Zeitabschnitte geschaltet wurden, so beispielsweise der Zeitabschnitt t, zwischen den Abbildungsflächen C, und
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C„ und der Zeitabschnitt t5 zwischen den Abbildungsflächen
C2 und C3, und das Ergebnis war dann wieder günstig. Wie
aus Fig.A zu ersehen, ist die sich ergebende Menge an
abgesetztem Toner u.a. um 80 bis 85% kleiner als in dem
Fall, wo nicht geschaltet wurde.
Die Erfindung wurde dann in Anbetracht der vorstehend beschriebenen
Versuchsergebnisse, d.h. im Hinblick auf die Tatsache sorgfältig überarbeitet, daß das Absetzen von Toner
u.a. an der Gegenelektrode 44 und der Ansaugrolle 42, welche die Tonersammeieinrichtung darstellen, dadurch beachtlich
herabgesetzt werden kann, daß die Polaritäten der Spannungen, welche an die Gegenelektrode 44 und die Ansaugrolle
42 angelegt worden sind, nur für einen vorbestimmten Zeitabschnitt, welcher der in Fig.2 dargestellte
Zeitabschnitt t-, ist, oder für jeden der Zeitabschnitte
t7, t, und te umgekehrt werden.
Eine praktische Ausführungsform der Tonersammeleinrichtung gemäß der Erfindung wird nunmehr anhand der Fig.5
bis 7 beschrieben.
In der in Fig.5 und 6 dargestellten Tonersammeieinrichtung
30 gemäß der Erfindung werden an die Gegenelektrode 44 und die Ansaugrolle 42 von der Gleichspannungsquelle 50 aus
abwechselnd im Rahmen der vorbeschriebenen zeitlichen Steuerung Vorspannungen von + 5kV und von -5kV angelegt.
Eine Spannungspolarität-Umschalteinrichtung oder ein Schalter 52 ist der Gleichspannungsquelle 50 zugeordnet,
um die Polaritäten der Spannungen zu schalten. Der Schalter 52 seinerseits wird durch eine Steuereinrichtung 54
gesteuert, welche jeden der Abschnitte t, bis t7 während
der Dauer A bis B fühlt, um ein Polaritätsumschaltsignal Pc zu erzeugen, welches dem gefühlten Zeitabschnitt zugeordnet
ist. Der Schalter 52 zum Ansteuern der Gleichspannungsquelle 50 kann einen mechanischen Schalter, wie er in
Fig.7 dargestellt ist, ein Reedrelais, einen elektroni-
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sehen Schalter in Form einer Halbleiter-Schalteinrichtung
usw. aufweisen. Für die Steuereinrichtung 54 kann ein Sensor, welcher auf einige Abbildungsflächen auf der Trommeloberfläche
anspricht, und ein Mikrocomputer zum Speichern der Abbildungsflächen verwendet werden.
In Fig.8 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung
im einzelnen dargestellt. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform, bei welcher die Polaritäten der Vorspannungen
in Form von Gleichspannungen, welche an die Ansaugrolle 42 und die Gegenelektrode 44 angelegt werden,
jeweils zu einem vorbestimmten Zeitpunkt durch den Schalter 24 geschaltet werden, wird bei der zweiten Ausführungsform,
wie in Fig.8 dargestellt ist, eine Vorspannung in Form einer Gleichspannung an die Gegenelektrode 44
durch die Gleichspannungsquelle 50 angelegt, während an die Ansaugrolle 42 eine zusammengesetzte Spannung angelegt
wird, welche aus der Gleichspannung von der Gleichspannungsquelle 50 und einer Wechselspannung von einer Wechselspannungsquelle
56 besteht. Insbesondere bewirkt das Ausnutzen der periodischen Änderung einer Wechselspannung
bei der zweiten Ausführungsform, daß sich die Kraft ändert, die von der Ansaugrolle 42 ausgeübt wird, um Toner
und Verunreinigungen anzuziehen, und ferner ergibt sich an der Ansaugrolle 42 eine abstoßende Kraft gegenüber Toner
und Verunreinigungen, wodurch verhindert wird, daß diese sich im Laufe der Zeit an der Ansaugrolle 42 anhäufen
und fest an dieser haften.
Wenn beispielsweise eine negative Gleichspannung von -5kV von der Gleichspannungsquelle 50 an die Gegenelektrode 44
angelegt wurde, und eine 400Hz-Wechselspannung mit 2,5kV ( Wert Spitze-Spitze), welche der Gleichspannung überlagert
worden ist, von der Wechselspannungsquelle 56 aus an die Ansaugrolle 42 angelegt wurde, wurde das in Fig.9 dargestellte
Ergebnis erhalten. In Fig.9 stellt die mit Kreisen (O) markierte Kurve den Stand der Technik dar, bei
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welchem nur eine Gleichspannung (-5kV) an die Ansaugrolle
42 angelegt wird, wobei sich zeigt, daß das Absetzen von Toner u.a. an der Gegenelektrode 44 im wesentlichen proportional
zu der Anzahl Kopien zunimmt, wenn 60000 Kopien hergestellt werden. Dagegen stellt die mit Kreuzen (X )
markierte Kurve die Erfindung dar, bei welcher eine Wechselspannung einer Gleichspannung überlagert wird| hieraus
ist zu ersehen, daß das Absetzen von Toner u.a. an der Gegenelektrode
44 im Vergleich zu der herkömmlichen Ausführung nach der Herstellung von 60000 Kopien nicht mehr als
30% ist. Aus Fig.9 ist auch zu ersehen, daß das Absetzen bei dieser Ausführungsform eine Sättigung erreicht, wenn
etwa 30000 Kopien hergestellt sind. Die Wechselspannung wurde im Bereich von 1 bis lOkV (Wert Spitze-Spitze) und
im Bereich von 500 bis 900Hz geändert; hierbei wurden Ergebnisse erhalten, welche im allgemeinen den mit den herkömmlichen
Einrichtungen erzielbaren Ergebnissen überlegen waren.
Obwohl in der zweiten Ausführungsform ständig eine Wechselspannung
an die Ansaugrolle 42 angelegt wird, welche, wie vorstehend beschrieben, einer Gleichspannung überlagert
worden ist, kann wie bei der ersten Ausführungsform auch nur sie (d.h. eine Wechselspannung) angelegt werden,
wenn keine Reinigung durchgeführt wird, d.h. währen der Abschnitte t,, t,, t5 und t7, wie in Fig.2 dargestellt
ist. Dies wird dann die Verschlechterung der Wirkungsweise bezüglich des Einfangens von Toner u.a. ausgleichen, was
der Ansaugrolle 42 zugeteilt ist. In diesem Fall wird, wie in Fig.10 dargestellt, eine Wechselspannungs-Schalteinrichtung
58 zwischen die Wechselspannungsquelle 56 und die Ansaugrolle 42 geschaltet, und eine Steuereinrichtung 60
vorgesehen, welche jeden der in Fig.2 dargestellten Abschnitte t,, t,, t5 und t7 fühlt und ein dem gefühlten Abschnitt
zugeordnetes Ausgangssignal Ps an die Schalteinrichtung 58 anlegt, um die Wechselspannung zu überlagern.
Selbstverständlich können die Einrichtungen 58 und 60 auch
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mit Hilfe eines mechanischen oder elektronischen Schalters, eines Sensors, der auf die Abbildungsflächen auf der
Oberfläche der Trommel 10 anspricht, ein Mikrocomputer, usw. wie in der ersten Ausführungsform ausgeführt werden.
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In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen dient die Verknüpfung der Ansaugrolle 42 und der Gegenelektrode
A4, die in Fig.5 und 6 dargestsellt sind, nur der Erläuterung, und es können verschiedene Abwandlungen
vorgenommen werden. Eine mögliche Abwandlung kann, wie in Fig.11 dargestellt, eine Anzahl Sätze scheibenförmiger,
drehbarer Elektroden 42a und 42b, welche einander gegenüberliegen,
und eine Führungs- und Seitenplatte 41 aufweisen, die dazu verwendet wird, Toner von der Fellbürste
38 wegzuleiten, während gleichzeitig die Elektroden 42a und 42b abgedeckt sind. In der in Fig.11 dargestellten
Ausführungsform ist die Wirkungsweise der drehbar angeordneten Elektroden 42a äquivalent der Ansaugrolle 42, und
die anderen drehbaren Elektroden 44a sind der Gegenelektrode 44 äquivalent. Da Spannungen mit verschiedenen Polaritäten
an die Elektrodenplatten 42a und die Elektrodenplatten 44a angelegt werden, setzt sich Toner auf deren
Oberflächen ab und kann dann mittels einerSchneide 47a abgeschabt werden, um anschließend gesammelt zu werden.
Ferner ist in den dargestellten beschriebenen Ausführungsformen die Tonersammeieinrichtung in einer Reinigungseinrichtung
mit einer Fellbürste untergebracht. Sie kann jedoch auch mit jeder anderen Art Reinigungseinrichtung verwendet
werden, beispielsweise in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung, die eine magnetische Bürste aufweist.
Mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Sammeln von Resttoner für ein elektrophotographisches Kopiergerät werden
wirksam Toner und verschiedene Verunreinigungen entfernt, welche gern an einer Ansaugrolle und an einer Gegenelektrode
in einer Reinigungseinrichtung des Kopierers
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haften; wie Versuche bestätigt haben, wird bei einem ganz bestimmten Kopiermodus ein beinahe 10096-iges Entfernen erreicht.
Dieser besondere Vorteil ist auf die einzigartige Ausbildung zurückzuführen, bei welcher Gleichspannungen
welche an die Ansaugrolle und die Gegenelektrode angelegt werden, jeweils auf die entgegengesetzte Polarität umgeschaltet
werden, und zwar zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, d.h. für einen Zeitabschnitt zwischen dem Ende des
Reinigens von Toner, der auf einer Abbildungsfläche auf der Oberfläche eines photoleitfähigen Teils verblieben
ist, und dem Start des nächsten Kopierzyklus, und sogar für die Zeitabschnitte zwischen benachbarten Abbildungsflächen, während welchen keine Reinigung erforderlich ist
und daß an die Ansaugrolle (scarvenger roller) eine Wechselspannung, welche einer Gleichspannung überlagert ist,
entweder ständig oder nur für die Zeitabschnitt angelegt wird, während welcher eine Reinigung überflüssig ist.
Ende der Beschreibung
20
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Claims (13)
1. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Trockenentwickler
in einem elektrophotographischen Kopiergerät mit einer Reinigungseinrichtung, welche nicht-übertragenen
Trockenentwickler entfernt, welcher auf einem bildtragenden Teil einer Bilderzeugungseinrichtung verblieben ist,
gekennzeichnet durch
(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle (50),
(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches durch die Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird, die in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt ist, die auf den nicht-übertragenen
Restentwickler aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung (30) entfernt wird;
(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird/die in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner
VII/XX/Ha - 2 -
* (089) 98 82 72 - 74 Telex: 6 24 56U BtRG d Bankkonten: Bayer. Vereinsbank München 453100 (BLZ 700 202 70)
Telegramme (cable): Telekopierer (089) 983049 Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO C
BERGSTAPFPATENT München KaIIe Intotec 6350 Gr. Il + 111 Postscheck München 653 43-808 (BLZ 700100 80)
aufgebracht ist, und
(d) eine Vorspannungs-Steuereinrichtung (52) zum Ändern der Größe jeder der als Vorspannungen verwendeten Gleichspannungen,
welche von der Gleichspannungsquelle (50) an die beiden Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung
eine Umschalteinrichtung (52) aufweist, um Polaritäten der Vorspannungen jeweils auf die entgegengesetzte Polarität
umzuschalten.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ji/orspannungs-Steuereinrichtung
ferner eine Steuereinrichtung (54) zum Steuern der Vorspannungspolarität-Umschalteinrichtung
aufweist, um Polaritäten der Vorspannung nur für einen vorbestimmten
Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall jeweils auf die entgegengesetzte Polarität'umzuschalten.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitabschnitt ein
Abschnitt zwischen einem Ende eines Reinigungsvorgangs der Reinigungseinrichtung (30) und einem Bewegungsende
des bildtragenden Teils (10) ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitabschnitt von
einem Zeitabschnitt zwischen einem Bewegungsstart des bildtragenden Teils (10) und einem Bewegungsende des
bildtragenden Teils (10) jeder Zeitabschnitt außer einem Zeitabschnitt ist, während welchem ein Reinigen des
bildtragenden Teils (10) erforderlich ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung
eine Wechselspannungsquelle (56) aufweist, um als Vor-
spannung eine Wechselspannung zumindest einer der als Vorspannungen verwendeten Gleichspannungen zu überlagern,
welche an die beiden Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs-Steuereinrichtung
eine Wechselspannungsquellen-Schalteinrichtung (58), welche zwischen das Elektrodenteil (42), an welches als Vorspannung
die eine Gleichspannung angelegt ist, und die Wechselspannungsquelle (56) geschaltet ist, und eine
Steuereinrichtung (60) aufweist, um als Vorspannung die Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle (56) für
einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall der einen als Vorspannung verwendeten Gleichspannung
zu überlagern.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Abschnitt ein Ab-
schnitt zwischen einem Ende eines Reinigungsvorgangs der Reinigungseinrichtung (30) und einem Bewegungsende des
bildtragenden Teils (10) ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η zeichnet,
daß der vorbestimmte Abschnitt von einem Abschnitt zwischen einem Bewegungsstart des bildtragenden
Teils (10) und einem Bewegungsstopp des bildtragenden Teils (10) jeder Abschnitt außer dem einen
Abschnitt ist, während welchem eine Reinigung des bildtragenden Teils (10) erforderlich ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilderzeugungseinrichtung einen
elektrophotographischen Kopierer aufweist, daß das bildtragende Teil ein photoleitfähiges Element (10) aufweist,
und daß der Trockenentwickler Toner aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Elektrodenteil eine Ansaugrolle
(42) aufweist, und daß das zweite Elektrodenteil eine Gegenelektrode (44) aufweist.
12. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner für eine Verwendung in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung,
welche nicht-übertragenen Toner entfernt, welcher auf einem photoleitfähigen Element eines
elektrophotographischen Kopiergeräts zurückgeblieben ist, gekennzeichnet durch
(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle (50);
(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches von der
Gleichspannungsquelle als Vorspannung eine Gleichspannung angelegt wird, welche in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt
ist, welche auf dem nicht-übertragenen Restentwickler aufgebracht ist, welcher mittels der Reinigungseinrichtung
(30) entfernt wird;
(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird, welche in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Restentwickler
aufgebracht ist, und
(d) eine Umschalteinrichtung (52), um Polaritäten der als Vorspannung dienenden Gleichspannungen, die an die beiden
Elektrodenteile (42, 44) angelegt werden, für einen vorbestimmten Zeitabschnitt in einem vorbestimmten Intervall
jeweils auf die entgegengesetzte Polarität umzuschalten.
13. Einrichtung zum Sammeln von nicht-übertragenem Resttoner für eine Verwendung in Verbindung mit einer Reinigungseinrichtung,
welche einen nicht-übertragenen Toner entfernt, welcher auf einem photoleitfähigen Element eines
elektrophotographischen Kopierers verbleibt, gekennzeichnet
durch
(a) eine eine Vorspannung liefernde Gleichspannungsquelle
(50);
(b) ein erstes Elektrodenteil (42), an welches durch die Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird, welche in ihrer Polarität einer Ladung entgegengesetzt ist, welche auf den nicht-übertragenen
Restentwickler aufgebracht ist, welcher von der Reinigungseinrichtung (30) entfernt wird;
(c) ein zweites Elektrodenteil (44), an welches von der Gleichspannungsquelle (50) als Vorspannung eine Gleichspannung
angelegt wird, die in ihrer Polarität der Ladung entspricht, welche auf dem nicht-übertragenen Resttoner
aufgebracht ist, und
(d) eine Überlagerungseinrichtung, um als Vorspannung eine Wechselspannung für einen vorbestimmten Zeitabschnitt
in einem vorbestimmten Intervall zumindest einer der als Vorspannung verwendeten Gleichspannungen zu überlagern,
welche an das erste und das zweite Elektrodenteil (42, 44) angelegt werden.
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