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Dokumentenidentifikation DE102004059532A1 14.06.2006
Titel Elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben der Druck- oder Kopiervorrichtung
Anmelder Océ Printing Systems GmbH, 85586 Poing, DE
Erfinder Samweber, Joachim, 82223 Eichenau, DE
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Anmeldedatum 09.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004059532
Offenlegungstag 14.06.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2006
IPC-Hauptklasse G03G 15/095(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G03G 13/095(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03G 15/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03G 21/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G03G 21/10(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Auf der Oberfläche eines ersten Trägerelements (25) werden Tonerteilchen (11) angelagert, um diese Tonerteilchen (11) einem weiteren Trägerelement (34) zuzuführen. Um die nach dem Übertragen der Tonerteilchen (11) auf das weitere Trägerelement (34) noch auf dem ersten Trägerelement (25) verbleibenden Tonerteilchen (11) zu entfernen, wird eine Reinigungseinrichtung (35) verwendet, die eine ein Wanderfeld erzeugende Einheit (37, 38, 39) aufweist. Durch das Wanderfeld werden die Tonerteilchen (11) von dem ersten Tägerelement (25) entfernt und in Richtung des Wanderfeldes abtransportiert.

Beschreibung[de]

Elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben der Druck- oder Kopiervorrichtung Die Erfindung betrifft eine elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung und insbesondere das Reinigen eines Applikatorelements, das einem Fotoleiterelement Toner zuführt. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Reinigungsvorrichtung.

Eine bekannte Vorrichtung zum Reinigen von Trägerelementen in Druckern oder Kopierern (DE 101 52 892 A1) weisen Applikatorwalzen, Fotoleitertrommeln, Transferbänder oder Fotoleiterbänder auf, die mit Magnetwalzenanordnungen gereinigt werden. Mit diesen Magnetwalzenanordnungen sollen die Oberflächen der Walzen, Trommeln oder Bänder von Toner gereinigt werden.

Bei der bekannten Vorrichtung wird ein Tonergemisch aus Trägerteilchen und Tonerteilchen über eine Magnetwalzenanordnung einer Applikatorwalze zugeführt. Die Applikatorwalze überträgt dann die Tonerteilchen entsprechend der zu druckenden Zeichen auf einen Fotoleiter. Mit einer zweiten Magnetwalzenanordnung wird der noch auf der Applikatorwalze verbliebene und nicht auf den Fotoleiter übertragene Toner von der Oberfläche der Applikatorwalze entfernt. Hierzu wird durch die zweite Magnetwalzenanordnung eine so genannte Magnetbürste erzeugt, die mit Hilfe von wulstartig angeordneten magnetischen Trägerteilchen den noch verbliebenen Toner von der Oberfläche der Applikatorwalze bürstet. Durch Drehung der äußeren Magnetwalze wird dann das Tonergemisch von der Applikatorwalze weggeführt und einem Vorratsbehälter für Tonergemisch wieder zugeführt.

Aus der US-Patentschrift 4,647,179 ist eine Vorrichtung zum Transport von Toner bekannt. Dabei soll der Toner in einer Entwicklungsstation auf ein Fotoleiterelement aufgetragen werden. Hierzu werden geladene Tonerteilchen von einem Vorratsgefäß zu einer Wanderfeldeinrichtung transportiert. Die Wanderfeldeinrichtung weist mehrere beabstandete, linienförmige Elektroden auf, die mit einer Wechselspannungsquelle verbunden sind. An die aufeinanderfolgenden Elektroden werden phasenversetzt Spannungen angelegt, so dass ein fortschreitendes elektrostatisches Wechselfeld entsteht. Durch dieses Wechselfeld werden Tonerteilchen längs der Fortschreitungsrichtung zu dem Fotoleiterelement hin bewegt und durch das entsprechend gegensätzlich geladene Fotoleiterelement werden die Tonerteilchen auf das Fotoleiterelement gezogen.

Zum Reinigen des Fotoleiterelements ist ein Vakuumsauger vorgesehen, der die Tonerteilchen von dem Fotoleiterelement absaugt. Bei den bekannten Vorrichtungen wird der Toner beim Reinigen der Applikatorelemente erheblich geschädigt, da er beim Reinigen stark mechanisch belastet wird, entweder durch das Absaugen oder durch das Abbürsten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung zu schaffen, bei der beim Reinigen eines Trägerelements keine oder nur eine geringe mechanische Belastung für den Toner gegeben ist und das keine mechanisch bewegten Teile aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 10 gelöst. Dabei weist die Druck- oder Kopiervorrichtung ein Reinigungselement auf, das in einem Abstand zu einem zu reinigenden Trägerelement angeordnet ist. Zwischen dem Trägerelement und der Reinigungseinrichtung besteht ein elektrisches und/oder magnetisches Feld, durch das die Tonerteilchen zu der Reinigungseinrichtung gezogen werden. Das Reinigungselement weist ein Wanderfelderzeugungselement auf, durch das angezogene Tonerteilchen entlang des Wanderfeldes abtransportiert werden.

Eine solche Wanderfeldeinrichtung hat den Vorteil, dass die Tonerteilchen ohne mechanisch belastet zu werden in Richtung des fortschreitenden Wanderfeldes abtransportiert werden. Die Tonerteilchen reiben dabei nicht auf der Reinigungseinrichtung, sondern werden durch die Feldkräfte bewegt. Die Reibung der Teilchen aneinander ist auch relativ gering. Durch einfache Steuerung des Wanderfeldes können verschiedene Transportrichtungen realisiert werden. Das Wanderfeld kann auch dazu ausgenutzt werden, die Tonerteilchen von dem Trägerelement zu der Reinigungseinrichtung zu ziehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche wiedergegeben. So können mit einer solchen Reinigungseinrichtung verschiedene Trägerelemente, wie ein Tonerzuführungselement, ein Einfärbelement, ein Entwicklerelement oder ein Fotoleiterelement von noch verbliebenem Toner gereinigt werden.

Vorteilhafterweise weist die Reinigungseinrichtung mehrere zueinander beabstandete Elektroden auf, die von einer Steuereinheit im Sinne einer Wanderfelderzeugung angesteuert werden. Durch die Elektroden wird ein elektrisches Feld erzeugt. Statt der Elektroden können selbstverständlich auch Magnetfelderzeugungselemente verwendet werden, durch die dann ein magnetisches Wanderfeld erzeugt wird, durch das magnetische Tonerteilchen abtransportiert werden können.

Vorteilhafterweise ist die Reinigungseinrichtung mit den Elektroden als Leiterplatte mit Leiterbahnen ausgebildet, wobei die Leiterbahnen als mehrere, parallel zueinander angeordnete Elektroden ausgebildet sind. Wird eine flexible Leiterplatte (Leiterbahnen auf einer flexiblen, elektrisch isolierenden Zwischenschicht) verwendet, so kann die Leiterplatte auf ein geformtes, weitgehend starres Trägerelement aufgebracht werden. Durch die Form des Trägerelements kann dann der Toner besser in Richtung auf einen Tonergemischbehälter geführt und in das Drucksystem wieder zurückgeführt werden.

Vorteilhaft ist es auch, mehrere Gruppen von Elektroden mit einer Wechselspannung anzusteuern. Die Spannung kann sich dabei sinusförmig, stufenförmig oder auch linear von einer kleinen zu einer großen Amplitude und umgekehrt zyklisch ändern. Dadurch kann auf einfache Weise erreicht werden, dass Wanderfelder in entsprechend gewünschte Richtungen erzeugt werden, indem die verschiedenen Gruppen von Elektroden entsprechend angesteuert werden. Es ist auch möglich, gleichzeitig unterschiedliche Richtungen von Wanderfeldern zu erzeugen, indem andere Gruppen von Elektroden in eine andere Richtung angesteuert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung,

2 eine Reinigungseinrichtung der Druck- oder Kopiervorrichtung gemäß 1,

3 ein Wanderfelderzeugungselement der Reinigungseinrichtung nach 2 und

4 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele der Reinigungseinrichtung in jeweils einer elektrografischen Druck- oder Kopiervorrichtung (jeweils teilweise und im Schnittbild dargestellt).

In 1 ist ein Ausschnitt aus einer elektrografischen Druck- oder Kopiervorrichtung in einem Schnittbild dargestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist lediglich die Entwicklerstation 10 gezeigt, durch die Toner einem Fotoleiterband eines elektrofotografischen Drucksystems zugeführt wird. Die Belichtungsstation und die Fixierungsstation sind nicht dargestellt, ebenso wenig die Bedruckstoffzuführung und -endverarbeitung.

Bei dem elektrofotografischen Druckprinzip werden elektrisch geladene Tonerteilchen 11 (im folgenden auch als Toner bezeichnet) mit magnetischen oder ferromagnetisch Trägerteilchen 12 gemischt und bildet ein so genanntes Zweikomponentengemisch (auch als Tonergemisch 13 bezeichnet). Dieses Gemisch 13 wird über eine Einmischschnecke 15 einer Schaufelwalze 16 zugeführt. Über die Tonerförderwendel 14 wird durch den Druck verbrauchter Toner nachgefüllt. Die Schaufelwalze 16 dreht sich und lädt dabei den Toner 11 triboelektrisch (Reibungselektrizität) auf. Die Schaufelwalze 16 weist auf ihrer Länge verteilt angeordnete, nicht dargestellte Schaufeln auf, die Tonergemisch aus der Schaufelwalze 16 herausfördern. Durch eine wendelförmige Ausbildung wird ein Teil des Gemischs 13 entlang der gesamten Länge der Schaufelwalze 16 transportiert, damit überall entlang der Schaufelwalze 16 Tonergemisch durch die Schaufeln herausbefördert werden kann. Am Ende wird das restliche Gemisch 13 durch die Einmischschnecke 15 oder Förderschnecke wieder nach vorne befördert und der Schaufelwalze 16 erneut zugeführt.

Über die Schaufelwalze 16 wird das Tonergemisch 13 einer Einfärbewalze 18 auf der gesamte Länge zugeführt. Diese Einfärbewalze 18 besteht aus einer rotierenden Hohlwalze 19 mit einem in ihrem Inneren befindlichen Magnetwalzenstator 20.

Der Magnetwalzenstator 20 weist mehrere Permanent- oder Elektromagnete 21 auf, die entlang des Innenumfangs der Hohlwalze 19 feststehend angeordnet sind. Die Magnete 21 ziehen die Trägerteilchen 12 und damit den an die Trägerteilchen 12 anhaftenden Tonerteilchen 11 zur Oberfläche der Hohlwalze 19 hin. Durch die schnell rotierende Hohlwalze 19 wird das Tonergemisch 13, das an der Oberfläche leicht haftet, in die Nähe einer Applikatorwalze (im Folgenden als Jumpwalze 25 bezeichnet) transportiert.

Zwischen der Einfärbewalze 18 und der Jumpwalze 25 besteht – beim elektrofotografischen Prinzip – ein elektrisches Feld, das durch Anlegen deutlich unterschiedlicher, elektrischer Potentiale (beispielsweise –1000 V bzw. –300 V) erzeugt wird.

Durch das elektrische Feld werden die elektrisch geladenen Tonerteilchen 11 zur Jumpwalze 25 gezogen, wenn sich der Toner nahe genug an der Jumpwalze 25 befindet und die Feldkräfte auf den Toner größer sind als die Haftkräfte an die Trägerteilchen 12 sowie an die Hohlwalze 19 und die Magnetkräfte. Der Bereich des Übergangs oder des Auftrags von Toner auf die Jumpwalze 25 wird hier als Anlagerungsstelle 26 bezeichnet, da der Toner an die Jumpwalze 25 flächenhaft (möglichst ohne Lücken) angelagert wird.

Die Trägerteilchen 12 sind magnetisch oder ferromagnetisch ausgebildet (beispielsweise sind sie aus Eisen hergestellt). Sie sind nicht elektrostatisch geladen und werden daher nicht zu der Jumpwalze 25 gezogen (nur dann unerwünschterweise, wenn der Toner 11 zu stark an den Trägerteilchen 12 haftet und das elektrische Feld groß genug ist), sondern reagieren aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaften auf Magnetfelder. Durch die schnelle Drehung der Hohlwalze 19 und die Anziehungskraft der Magnete 21 werden die Trägerteilchen 12 entlang der Oberfläche der Hohlwalze 19 weiter transportiert. Durch die Fliehkraft und Schwerkraft fallen die Trägerteilchen 12 nach der Anlagerungsstelle 26 von der Oberfläche der Einfärbewalze 18 ab und sinken durch die Schwerkraft nach unten in einen Vorratsbehälter für Toner 11 und Trägerteilchen 12. Die Trägerteilchen 12 können so der Schaufelwalze 16 und damit dem Druckprozess wieder zugeführt werden.

Ziel der Anlagerung von Toner 11 an die Jumpwalze 25 ist es, dass die Jumpwalze 25 zwischen der Anlagerungsstelle 26 und einer nachfolgenden Übertragungsstelle 27 an ihrer Oberfläche lückenlos mit einer dicken Schicht von Tonerteilchen 11 belegt ist.

Etwa noch vorhandene Trägerteilchen 12, die sich ebenfalls an die Jumpwalze 25 unerwünschterweise angelegt haben, werden durch eine Trägerfangwalze 30 entfernt. Diese Trägerfangwalze 30 ist ebenfalls als Magnetwalze mit einer rotierenden Hohlwalze 31 und einem feststehenden Magnetwalzenstator 32 versehen. Somit gelangen nur Tonerteilchen 11 zur Übertragungsstelle 27, wo an denjenigen Stellen Toner 11 auf einen Fotoleiter übertragen werden, an denen auch ein Druckzeichen sein soll.

Der Fotoleiter ist hier als Fotoleiterband 34 ausgebildet. Dieses Fotoleiterband 34 wird zunächst elektrostatisch geladen (beispielsweise auf –550 V) und durch eine optische Einheit entsprechend der zu druckenden oder nicht zu druckenden Punkten/Zeichen stellenweise entladen (beispielsweise –30 V). Durch ein entsprechend gerichtetes elektrisches Feld zwischen der Jumpwalze 25 und den entladenen Stellen des Fotoleiterbandes 34 wird nur an diesen Stellen Toner 11 auf das Fotoleiterband 34 gezogen. Der Toner 11 wird dann im weiteren Verlauf des Fotoleiterbandes 34 einer nicht dargestellten Umdruckstation zugeführt. Dort wird dann der Toner auf einen Bedruckstoff, Aufzeichnungsträger oder Endbildträger (beispielsweise Papier oder Kunststoff-Folie) übertragen und anschließend fixiert.

Da in der Regel nur ein kleiner Teil der Tonerteilchen 11 auf das Fotoleiterband 34 überspringt (abhängig vom jeweiligen Druckbild), bleiben noch viele Tonerteilchen 11 auf der Jumpwalze 25 haften. Um nach der Anlagerungsstelle 26 der Einfärbewalze 18 wieder einen gleichmäßig dicken Tonerteilchenteppich zu erhalten, sollten zunächst die restlichen Tonerteilchen 11 von der Jumpwalze 25 entfernt werden. Dies geschieht erfindungsgemäß durch eine Reinigungseinrichtung 35.

Die Reinigungseinrichtung 35 weist an ihrer Oberfläche deutlich unterschiedliche Spannungspotenziale zur Oberfläche der Jumpwalze 25 auf. Dadurch entsteht ein elektrisches Feld (siehe Pfeile 33 in 2) zwischen der Jumpwalze 25 und der Reinigungseinrichtung 35, durch das Tonerteilchen 11 von der Jumpwalze 25 auf die Reinigungseinrichtung 35 überspringen, wenn die Tonerteilchen 11 nahe genug an die Reinigungseinrichtung 35 gelangen. Der typische, kleinste Abstand zwischen Jumpwalze 25 und Reinigungseinrichtung 35 beträgt etwa 0,2 bis 0,3 mm, damit bei den vorhandenen Spannungspotentialen Tonerteilchen 11 diesen Abstand infolge des elektrischen Feldes überspringen können und somit angezogen werden.

Die Reinigungseinrichtung 35 weist zudem ein Wanderfelderzeugungselement auf, durch das ein elektrostatisches und/oder magnetisches Wanderfeld erzeugt wird, das die Tonerteilchen 11 entlang der Ausbreitungsrichtung (siehe Pfeil 36 in den Figuren) des Wanderfeldes transportiert. Die Tonerteilchen 11 können so entsprechend der Richtung des Wanderfeldes gezielt an gewünschte Stellen transportiert werden. Vorteilhaft ist es, wenn das elektrische Feld zum Anziehen der Tonerteilchen 11 durch das Wanderfeld miterzeugt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 werden die Tonerteilchen 11 in Richtung der von der Einfärbewalze 18 fallenden Trägerteilchen 12 transportiert und vermischen sich mit diesen. Das Gemisch sinkt dann Richtung Schaufelwalze 16 und wird somit dem Druckprozess wieder zugeführt.

Gemäß 2 weist ein Ausführungsbeispiel eines Wanderfelderzeugungselements einer Reinigungseinrichtung 35 mehrere etwa parallel zueinander angeordnete Elektroden 37 auf, die als Leiterbahnen auf einer Leiterplatte 38 ausgebildet sind. Die einzelnen Leiterbahnen oder Elektroden 37 werden über eine Wechselspannungsquelle 39 mit unterschiedlichen Spannungspotenzialen (hier die drei Spannungspotenziale U1, U2 und U3) versehen. Werden die Elektroden 37 fortlaufend und zyklisch abwechselnd mit den Spannungspotenzialen versehen (d.h. phasenverschoben in einer Richtung fortlaufend wechselnd angesteuert), so entsteht ein Wanderfeld quer zu den Elektroden 37 (Wanderfeldrichtung 36 in 2).

Gemäß 2 sind mehrere Gruppen von Elektroden 37 vorgesehen (jede Gruppe besteht dort aus drei Elektroden 37), wobei innerhalb einer Gruppe die verschiedenen Elektroden 37 mit unterschiedlichen Spannungen versorgt werden, die zyklisch verändert werden, so dass ein quer zu den Elektroden 37 fortschreitendes elektrisches Feld (Wanderfeld) entsteht.

Statt der elektrischen Felder können auch magnetische Felder nach dem Prinzip eines Linearmotors erzeugt werden, wodurch dann ein längs von Wechselstrom durchflossenen Wicklungen fortschreitendes Magnetfeld entsteht. Die damit verknüpften Wirbelströme und das magnetische Wanderfeld bilden Kräfte aus, die schwebende Magnetteilchen in der zur Fortschreitrichtung des Wanderfelds entgegengesetzten Richtung weitgehend berührungsfrei bewegen. Somit können mit einer magnetischen Reinigungseinrichtung magnetische Teilchen von einem Trägerelement entfernt und auch forttransportiert werden. Es können auch elektrische und magnetische Wanderfelder kombiniert werden, um sowohl elektrisch geladene Teilchen als auch magnetische Teilchen fortzutransportieren.

Wenn die Jumpwalze 25 an ihrer Oberfläche ein Spannungspotenzial von beispielsweise etwa –300 V aufweist und die Spannungspotenziale der Elektroden 37 deutlich abweichend (bei den Ausführungsbeispielen deutlich positiver) davon sind, so wird ein negativ geladenes Tonerteilchen 11 von der Jumpwalze 25 zu den Elektroden 37 hingezogen. Da das elektrische Feld umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den jeweiligen Teilen ist, muss die Reinigungseinrichtung 35 bis etwa 0,2 bis 0,3 mm an die Jumpwalze 25 herangeführt werden, wenn die Spannungspotenziale der Reinigungseinrichtung 35 größer/-gleich 0 V sind und die Jumpwalze 25 ein Potenzial von –300 V aufweist.

Wenn die Spannungspotenziale der verschiedenen Elektroden 37 alle größer als beispielsweise 0 V sind, wirken die Elektroden 37 auch schon anziehend auf die negativ geladenen Tonerteilchen 11. Zum Erzeugen des Wanderfeldes können Gruppen mit drei Elektroden 37 vorhanden sein, wobei an der ersten Elektrode ein Spannungspotenzial von U1 = 0 V, an der zweiten Elektrode von U2 = + 700 V und an der dritten Elektrode von U3 = + 1400 V anstehen kann. Dies ist gleichbedeutend mit einer stufenförmigen Wechselspannung mit den drei Spannungswerten U1, U2 und U3, die phasenverschoben an den Elektroden 37 anliegt.

Es wird dann keine separate Felderzeugungseinrichtung benötigt, um die Tonerteilchen 11 von der Jumpwalze 25 zu der Reinigungseinrichtung 35 zu ziehen, sondern die unterschiedlichen Spannungspotenziale der Elektroden 37, die alle deutlich höher als das Spannungspotenzial der Jumpwalze 25 sind, reichen hierzu aus.

Die von den Elektroden 37 angezogenen Tonerteilchen 11 werden dann durch das Wanderfeld der Elektroden 37 entlang der Richtung des Wanderfeldes forttransportiert. Da die Bewegung der Tonerteilchen 11 durch elektrische Felder erzeugt wird, wird kaum mechanische Belastung auf die Tonerteilchen 11 ausgeübt. Die Tonerteilchen 11 können daher ohne Weiteres für den weiteren Druckprozess verwendet werden und dem Tonergemisch 13 wieder zugeführt werden, von wo aus sie über die Schaufelwalze 16 und die Einfärbewalze 18 auf die Oberfläche der Jumpwalze 25 gelangen.

In 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Leiterplatte 38 der Reinigungseinrichtung 35 dargestellt. Mehrere Elektroden 37 sind dabei parallel zueinander angeordnet. Der Abstand a von Elektrode zu Elektrode beträgt beispielsweise a = 0,2 mm und die Breite d einer Elektrode ebenfalls d = 0,2 mm. Die Dicke der Elektroden 37 kann eine typische Dicke von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte 38 sein, beispielsweise von 20 bis 400 um.

Durch die geringen Abstände a und die sehr geringe Dicke ist es möglich, dass die Tonerteilchen 11 infolge eines elektrischen Feldes zwischen den Elektroden 37 von einer Elektrode zur anderen gezogen werden, ohne dass sie an den Elektroden 37 hängen bleiben.

Wenn nun – wie in 3 schematisch angedeutet – die Spannungspotenziale U1 bis U3 von einer Elektrode zur benachbarten Elektrode von Zeit zu Zeit (Umschaltzeitpunkte t1 bis t7 sind in der 3 links eingetragen) weitergeschaltet werden, so entsteht immer eine Spannungsdifferenz zwischen zwei benachbarten Elektroden 37, die sich kontinuierlich und quer zu den Elektroden 37 zyklisch ändert und in Wanderfeldrichtung 36 fortschreitet. Dadurch entsteht ein elektrisches Wanderfeld, durch das negativ geladene Tonerteilchen 11 mitgezogen werden und infolgedessen in Richtung des Wanderfeldes bewegt und transportiert werden.

Die Spannungspotenziale der Elektroden 37 können dabei stufenförmig wie im Beispiel nach 2 von U1 = 0 V auf U2 = +700 V und weiter auf U1 = + 1400 V sowie dann zurück auf U1 = 0 V zyklisch geändert werden. Es können auch noch feinere, stufenförmige Unterteilungen für die Spannungspotenziale vorgenommen werden, was dann auch zu einer höheren Anzahl von Elektroden 37 innerhalb einer Gruppe führt. Wesentlich dabei ist, dass die Potentialunterschiede zwischen zwei Elektroden 37 groß genug ist, um die Tonerteilchen 11 von Elektrode zu Elektrode zu ziehen, um damit ein Wanderfeld entstehen zu lassen, durch das die Tonerteilchen 11 entlang der Leiterplatte 38 forttransportiert werden.

Statt stufen- oder treppenförmigen Änderungen der Spannungspotenziale, kann auch eine sinusförmige oder stetig lineare Änderung der Spannungspotenziale zyklisch vorgenommen werden.

Die Richtung des Wanderfeldes hängt dabei vom Ansteuern der Felderzeugungselemente, hier der Elektroden 37, durch die Wechselspannungsquelle 39 ab. Die Leiterplatte 38 befindet sich an einem Ende in der Nähe der Jumpwalze 25 und führt etwa tangential davon weg in Richtung der Schaufelwalze 16, in dem das Tonergemisch 13 aufbereitet wird (vgl. 1). Die Leiterplatte 38 kann auch mit dem anderen Ende in der Nähe der Jumpwalze 25 angeordnet und in etwa tangentialer, jedoch entgegengesetzter Richtung wie zuvor weggeführt sein (vgl. 4). Entsprechend der Ansteuerung der Elektroden 37 wird dann das jeweilige Wanderfeld entweder von – in den Figuren – rechts nach links (1) oder von links nach rechts (4) fortschreitend ausgebildet sein.

Ebenso ist es einfach möglich, zwei oder mehrere Wanderfelder zu erzeugen, durch die – wie in 5 dargestellt – Wanderfelder in unterschiedlich fortschreitenden Richtungen entstehen. So kann beispielsweise der Toner nach beiden Seiten der Reinigungseinrichtung 35 abtransportiert werden. Wenn der Toner in Richtung auf die Einfärbewalze 18 und damit in Richtung der von der Einfärbewalze 18 abtransportierten Trägerteilchen 12 bewegt wird, so können sich die Tonerteilchen 11 mit den Trägerteilchen 12 bereits vermischen und gemischt dem gesamten Prozess über die Schaufelwalze 16 und die Einfärbewalze 18 wieder zugeführt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Beginn des Tonertransports (bei der Elektrode, wo die Tonerteilchen 11 von der Jumpwalze 25 zur Reinigungseinrichtung 35 gezogen werden) durch das Wanderfeld im Bereich der nähesten Annäherung der Reinigungseinrichtung 35 an die Jumpwalze 25 liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Toner nicht wieder zurück auf die Jumpwalze 25 gelangen kann und durch das Wanderfeld von der Jumpwalze 25 wegtransportiert wird.

Die Leiterplatte 38 muss nicht unbedingt eben ausgebildet sein. Sie kann auch konvex oder konkav gebogen oder anders räumlich geformt sein. Bei der Stelle, die am Nähesten zu der Jumpwalzenoberfläche kommt, werden die Tonerteilchen zu der Leiterplatte 38 gezogen und dann entsprechend dem Wanderfeld und dessen Richtung 36 abtransportiert. Am Ende der Leiterplatte 38 fallen die Tonerteilchen aufgrund der Schwerkraft von der Leiterplatte 38 ab. Das Abfallen von der Leiterplatte 38 könnte auch durch entsprechende elektrische Felder, die auf die Tonerteilchen 11 abstoßend wirken, erreicht werden.

Die Leiterplatte 38 kann auch – wie in 6 dargestellt – als dreidimensionale Leiterplatte 38 ausgebildet sein. Hierzu kann eine flexible Leiterplatte 38 auf einem geformten, starren Träger 40 befestigt sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des Trägers 40 bogenförmig mit einem kleinen Abstand an einem Ende, von wo aus der Toner in Richtung zum anderen Ende durch das Wanderfeld abtransportiert wird. Die Elektroden 37 verlaufen dabei etwa parallel zueinander und erstrecken sich in axialer Richtung der Jumpwalze 25 über die gesamte Länge der Jumpwalze 25. Dadurch ist sichergestellt, dass der Toner über die gesamte Länge von der Jumpwalze 25 entfernt wird. Die Form des Trägers 40 ist dabei so ausgestaltet, dass der entlang des Wanderfeldes bewegte Toner 11 weg von der Jumpwalze 25 transportiert wird.

Die äußere Oberfläche des ersten Trägerelements (Jumpwalze 25) weist eine Rauhigkeit im Bereich von 1 bis 5000 &mgr;m auf. Damit bleiben die Tonerteilchen 11 gut haften, um sie von der Anlagerungsstelle 26 zur Übertragungsstelle 27 zu transportieren. Andererseits ist die Oberfläche dann nicht zu rau, um die noch auf der Oberfläche verbliebenen Tonerteilchen 11 von dieser durch die Reinigungseinrichtung 35 zu entfernen.

Die Oberfläche des zweiten Trägerelements (bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist dies das Fotoleiterband 34) weist zumindest die Bestandteile Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer, leitfähigen Kunststoff und/oder Kunststoff mit einer leitfähigen Schicht auf. Dadurch kann der Toner gut dort angelagert werden.

Die Reinigungseinrichtung 35 kann wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen mit Elektroden 37 derart ausgestaltet sein, dass ein elektrisches Wanderfeld entsteht. Das elektrische Wanderfeld wird dann verwendet, wenn elektrostatisch geladener Toner 11 abzutransportieren ist. Magnetisch oder ferromagnetischer Toner kann durch ein magnetisches Wanderfeld abtransportiert werden. Hierzu muß die Reinigungseinrichtung magnetische Felderzeugungselemente aufweisen, die derart angesteuert werden, dass ein magnetisches Wanderfeld entsteht. Die Reinigungseinrichtung kann ebenso als elektromagnetisches Wanderfelderzeugungselement ausgebildet sein, um sowohl elektrisch geladene Teilchen als auch magnetische oder ferromagnetische Teilchen abzutransportieren.

Beim Verfahren zum Betreiben einer elektrografischen Druck- oder Kopiervorrichtung werden zum Reinigen eines ersten Trägerelements die Tonerteilchen 11 durch eine felderzeugende Einrichtung von dem ersten Trägerelement entfernt, indem ein erstes Feld erzeugt wird. Zum Abtransport des Toners wird erfindungsgemäß ein elektrisches, magnetisches oder elektromagnetisches Feld in der Art eines Wanderfeldes erzeugt, indem eine felderzeugende Einheit der Reinigungseinrichtung 35 zyklisch angesteuert wird. Durch dieses Wanderfeld werden die Tonerteilchen 11 forttransportiert.

Vorteilhaft ist, wenn das Wanderfeld zugleich zum Übertragen des Toners von dem ersten Trägerelement auf die Reinigungseinrichtung 35 mitverwendet wird. Dies kann bei dem elektrostatisch geladenen Toner 11 durch die Spannungspotenziale U1, U2, U3 der beteiligten Elemente geschehen. Hierzu weist das erste Trägerelement ein deutlich unterschiedliches Spannungspotenzial zu allen Spannungspotenzialen der felderzeugenden Einheit mit ihren Elektroden 37 auf. Dadurch werden zusätzlich benötigte Teile eingespart.

Durch den Abtransport des Toners durch das Wanderfeld werden keine mechanisch bewegten Teile benötigt. Kein Element der Reinigungseinrichtung 35 berührt das erste Trägerelement. Daher werden auch keine Spatel benötigt, die Toner von dem ersten Trägerelement abschaben.

Dadurch werden die Tonerteilchen 11 quasi berührungslos, und zwar lediglich mittels elektrischer, magnetischer oder elektromagnetischer Felder transportiert, was zu einer wesentlich geringeren mechanischen Belastung der Tonerteilchen 11 führt. Die gegenseitige Reibung der Teilchen aneinander ist ebenfalls geringer.

Durch einfaches Ansteuern der felderzeugenden Einheit (Wechselspannungsquelle 39) können dann unterschiedliche Richtungen 36 von Wanderfeldern oder auch mehrere Wanderfelder mit unterschiedlichen Richtungen erzeugt werden. Die zu reinigenden Trägerelemente können Einfärbeelemente, Tonerzuführelemente, Entwicklerelemente, Fotoleiterelemente oder sonstige tonertransportierende Elemente sein, die als zylinderförmige Walzen oder in Form von Endlosbändern ausgestaltet sind. Von dem Trägerelement kann der Toner 11 oder auch das Tonergemisch 13 auf weitere Trägerelemente wie beispielsweise Fotoleiterelemente oder zu bedruckende Aufzeichnungsträger übertragen werden. Dasjenige Element, von dem der Toner 11 oder das Tonergemisch 13 auf ein anderes Trägerelement übertragen wird, muss danach gereinigt werden, damit wieder neuer Toner 11 oder Tonergemisch 13 sauber aufgetragen werden kann. Dies erhöht die Qualität des erzeugten Druckbildes.

Für die Erfindung kommt es nicht darauf an, ob die Druck- oder Kopiervorrichtungen nach dem elektrofotografischen, dem elektromagnetischen oder sonstigen Druckprinzipien arbeiten, sondern darauf, dass Tonerteilchen 11 von einem Trägerelement zum Zwecke der Säuberung entfernt werden und einem Vorratsbehälter zugeführt werden. Die Reinigungseinrichtung 35 stellt dabei das entsprechende Feld zur Verfügung, um die elektrisch geladenen oder magnetischen Tonerteilchen 11 anzuziehen und dann auch abzutransportieren. Vorzugsweise wird das elektrofotografische Prinzip verwendet, bei dem der Toner elektrostatisch geladen und mittels elektrischer Felder transportiert wird. Dann weist die Reinigungseinrichtung 35 Elektroden 37 zum Erzeugen eines elektrischen Wanderfeldes auf.

10Entwicklerstation 11Tonerteilchen 12Trägerteilchen 13Tonergemisch 14Tonerförderwendel 15Einmischschnecke 16Schaufelwalze 18Einfärbewalze 19, 31Hohlwalze 20, 32Magnetwalzenstator 21Magnet 25Jumpwalze 26Anlagerungsstelle 27Übertragungsstelle 30Trägerfangwalze 33Elektrisches Feld 34Fotoleiterband 35Reinigungseinrichtung 36Wanderfeldrichtung 37Elektroden 38Leiterplatte 39Wechselspannungsquelle 40Geformter Träger aAbstand Elektrode-Elektrode dBreite der Elektrode t1, .. t7Umschaltzeitpunkte U1, U2, U3Spannungspotenzial

Anspruch[de]
  1. Elektrografische Druck- oder Kopiervorrichtung, die aufweist:

    – ein erstes Trägerelement (25), auf dessen Oberfläche zumindest Tonerteilchen (11) im Bereich einer Anlagerungsstelle (26) angelagert werden und von dessen Oberfläche zumindest ein Teil der Tonerteilchen (11) im Bereich einer Übertragungsstelle (27) auf ein weiteres Trägerelement (34) übertragen werden, und

    – eine Reinigungseinrichtung (35), die im Bereich zwischen der Übertragungsstelle (27) sowie der Anlagerungsstelle (26) und in einem Abstand zum ersten Trägerelement (25) angeordnet ist, um die nach Übertragen der Tonerteilchen (11) auf das weitere Trägerelement (34) noch auf dem ersten Trägerelement (25) verbleibenden Tonerteilchen (11) zu entfernen,

    – wobei zwischen der Reinigungseinrichtung (35) und dem ersten Trägerelement (25) ein elektrisches und/oder magnetisches Feld besteht, um die zu entfernenden Tonerteilchen (11) von dort anzuziehen, und

    – wobei die Reinigungseinrichtung (35) eine felderzeugende Einheit (37, 38, 39) aufweist, durch die ein Feld in der Art eines Wanderfeldes erzeugt wird, durch das die angezogenen Tonerteilchen (11) entlang der Fortschreitrichtung (36) des Wanderfeldes abtransportiert werden.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trägerelement ein Tonerzuführelement, ein Einfärbelement (18), ein Entwicklerelement (25) oder ein Fotoleiterelement (34) in Form einer zylinderförmigen Walze oder eines Endlosbandes ist, durch das Toner (11) von dem Trägerelement auf das weitere Trägerelement übertragen wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Trägerelement ein Fotoleiterelement (34) oder ein zu bedruckender Endbildträger ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (35) mehrere zueinander beabstandete Elektroden (37) aufweist, die von einer Steuereinheit (39) im Sinne einer Wanderfelderzeugung angesteuert werden.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (37) als Leiterbahnen ausgebildet sind und auf einer flexiblen, elektrisch isolierenden Zwischenträgerschicht (38) aufgebracht sind, die ihrerseits auf einem räumlich geformten, weitgehend starren Träger (40) befestigt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine magnetische Einheit (30) aufweist, die in der Nähe des ersten Trägerelements (25) angeordnet ist, wodurch magnetische Trägerteilchen (12) des Tonergemischs (13) von dem ersten Trägerelement (25) durch magnetische Anziehungskraft entfernt werden.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche des ersten Trägerelements (25) eine Rauhigkeit im Bereich von 1 bis 5000 um hat.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des zweiten Trägerelements (34) Aluminium, Chrom, Nickel, Kupfer, leitfähigen Kunststoff und/oder einen Kunststoff mit einer leitfähigen Schicht aufweist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (35) ein magnetisches und/oder elektrisches Felderzeugungselement aufweist, wodurch ein magnetisches bzw. ein elektrisches Wanderfeld erzeugt wird, das mit einer Anziehungskraft auf magnetische bzw. elektrisch geladene Tonerteilchen (11) einwirkt.
  10. Verfahren zum Betreiben einer elektrografischen Druck- oder Kopiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet,

    – dass zumindest Tonerteilchen (11) auf der Oberfläche eines ersten Trägerelements (25) anlagert werden,

    – dass nach Übertragen von Tonerteilchen (11) auf ein weiteres Trägerelement (34) noch auf dem ersten Trägerelement (25) verbleibende Tonerteilchen (11) von einer Reinigungseinrichtung (35) entfernt werden, indem ein Feld zwischen dem ersten Trägerelement (25) und der Reinigungseinrichtung (35) erzeugt wird, und

    – dass durch zyklisches Ansteuern einer felderzeugenden Einheit (37) der Reinigungseinrichtung (35) ein Feld in der Art eines Wanderfeldes an der Oberfläche der Reinigungseinrichtung (35) erzeugt wird, durch das die Tonerteilchen (11) mittels des Wanderfeldes forttransportiert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die felderzeugende Einheit Elektroden (37) aufweist, die derart gruppenweise von der Steuereinheit (39) angesteuert werden, dass ein elektrostatisches Wanderfeld in eine Richtung entsprechend dem Ansteuern der Elektroden (37) wandert.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an mehrere hintereinander angeordnete Gruppen von Elektroden (37) innerhalb jeder Gruppe eine Spannung (U1, U2, U3) mit sich zyklisch ändernder Amplitude angelegt werden, wodurch im Bereich jeder Gruppe zwischen den Elektroden (37) ein elektrisches Wechselfeld entsteht.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung sinusförmig, stufenförmig oder linear von einer kleinen zu einer großen Amplitude und umgekehrt zyklisch geändert wird.
Es folgen 6 Blatt Zeichnungen






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