DE69410701T2 - Gerät zur Säuberung einer Oberfläche - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betriffi allgemein das elektrofotografische Drucken und insbesondere eine Vorrichtung zum Reinigen der Abbildungsoberfläche.
• Reinigungsfehler von durch den Kunden zu ersetzenden Einheiten lassen sich in zwei Grundkategorien unterteilen: erstens Fehler in der Form von breiten Streifen und zweitens Fehler in der Form von feinen Linien. Fehler in der Form von breiten Streifen stellen den häufigsten Typ von Reinigungsfehlern dar, wobei sie vorwiegend durch die Effekte einen vollen Reinigersenke verursacht werden, insbesondere, wenn der Reinigerhohlraum über dem Reiniger angeordnet ist, wie bei einem 12- Uhr-Klingenreiniger. Fehler in der Form von feinen Linien werden entweder durch Schmutz (z.B. Papierfasern) verursacht, der sich unter der Klinge angesammelt hat, oder durch Kerben in der Kante der Klinge. Fehler in der Form von feinen Linien treten jedoch wesentlich weniger häufig auf als Fehler in der Form von breiten Streifen, insbesondere bei einem 12-Uhr-Klingenreiniger.
• US-A-3 660 863 (Gerbasi) gibt eine Klinge aus Elastomer zum Entfernen von trockenen Materialpartikeln von einer Oberfiäche an, auf der die Materialpartikeln elektrostatisch haften. Die Klinge aus Elastomer steht in spitzwinkligem Druckkontakt mit der Oberfläche.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Reinigungssystem anzugeben, um ein dichteres Packen der Tonerpartikeln in der Senke vorzusehen. Dementsprechend gibt die vorliegende Erfindung eine Reinigungsvorrichtung in Übereinstimmung mit einem der beigefügten Ansprüche an.
• Die vorliegende Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen durch Beispiele näher beschrieben, wobei
• Fig. 1 ein Aufriß einer durch den Kunden zu ersetzenden Einheit mit einer darin enthaltenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 2 eine Ansicht einer Klingenspitze mit einem Winkel von 90º nach dem Stand der Technik ist,
• Fig. 3 eine Ansicht einer Klingenspitze mit einem Winkel von 80º in Übereinstimmung mit der Klingenreinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist,
• Fig. 4 die auf die Klingenspitze mit einem Winkel von 90º ausgeübten Kräfte zeigt,
• Fig. 5 die auf die Klingenspitze mit einem Winkel von 80º ausgeübten Kräfte zeigt, und
• Fig. 6 die experimentellen Auswirkungen des Tonergewichts bei einem Fehler bei Klingenspitzen mit einem Winkel von 80º und 90º in grafischer Weise darstellt.
• Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm des Reinigungssystems in einer durch den Kunden zu ersetzenden Einheit. Ein Fotorezeptorband 80 wird in der Richtung des Pfeils 12 bewegt. Die durch einen Klingen halter 20 gehaltene Klinge 10 kontaktiert die Oberfläche (d.h. die Abbildungsoberfläche bzw. die fotoleitende Oberfläche) des Fotorezeptorbandes 80. Die Klinge 10 weist eine Klingenkante zum Entfernen von restlichen Partikeln vom Fotorezeptorband 80 auf. Auf der gegenüber der Reinigungsklinge 10 liegenden Seite des Fotorezeptorbandes steht eine Klingenhalteauflage 70 zum Halten des flexiblen Fotorezeptorbandes 10 in Druckkontakt mit der Fotorezeptoroberfläche. Ein Reinigergehäuse 40 kontaktiert einen Reinigerhohlraum oder eine Senke 50 zum Sammeln des Toners und der anderen durch die Klinge 10 vom Fotorezeptor entfernten Partikeln. Das passive Leitblech 30 zum Füllen der Senke erstreckt sich von der Wand der Reinigergehäuses zur Oberfläche des Fotorezeptors und führt die restlichen Partikeln in den Reinigerhohlraum 50, wodurch ein gleichmäßigeres Packen der restlichen Partikeln gestattet ist. Dadurch wird die Haltekapazität des Reinigerhohlraums 50 erhöht und die Lebenszeit des Reinigersystems in der durch den Kunden zu ersetzenden Einheit verlängert.
• Wenn der Abfalltoner durch die Klinge 10 vom Rezeptorband 80 gereinigt wird, bildet sich vor der Klinge 10 eine kleine "Rolle" 60 aus Toner. Diese Tonerrolle 60 wächst "wie ein Vulkan" graduell über die Klinge 10 hinaus und bedeckt diese schließlich. Der auf diese Weise angesammelte Toner wird auf eine höhere Dichte als die normale Dichte von losem Toner gepackt, was auf die Kräfte zurückzuführen ist, die an der Klingenspitze, die den Toner vom Fotorezeptorband 80 entfernt, auf den Toner wirken und die den Toner vom Berührungspunkt zwischen der Klinge und dem Fotorezeptorband 80 weg bewegen. Da die Reinigersenke 50 aufgrund ihrer Nähe zur Fixiereinrichtung (nicht gezeigt) und zur Vorladungslöschlampe (nicht gezeigt) eine höhere Temperatur aufweist, kann sich die Senke 50 bei bestimmten Dauerbetriebsmodi der Einschmelztemperatur des Toners annähern (d.h. der Temperatur, bei der der Toner zu schmelzen und zu verfestigen beginnt). Deshalb kann die Klinge durch einen "bergartigen" Haufen 60 von dicht gepacktem Toner bedeckt sein oder Bereiche von geschmolzenem und verfestigtem Toner aufweisen. Dies hat zur Folge, daß sich der Effekt des auf der Klinge liegenden Toners in Bezug auf die Stellung der Klingenspitze auswirkt (d.h. auf die Beziehung der Reinigerklinge zum Fotorezeptor) und diese derart verändert, daß Reinigungsfehler in der Form von breiten Streifen auftreten. (Ein Reinigungsfehler in der Form von breiten Streifen ist dann gegeben, wenn das Reinigungssystem fehlerhaft arbeitet und einen Tonerstreifen auf der Abbildungsoberfläche hinterläßt, der dann auf das Kopiermedium übertragen wird und eine fehlerhafte Kopierqualität verursacht.)
• Wie weiterhin in Fig. 1 gezeigt, werden die auf die Klinge 10, die sich in einer 12-Uhr-Position befindet, wirkenden Kräfte durch den Haufen des auf der Klinge 10 liegenden Toners beeinflußt. Das Gewicht des auf der Klinge 10 liegenden Tonerhaufens ist wahrscheinlich unwesentlich. Die Auswirkungen des auf der Klinge liegenden Toners auf eingehenden Toner sind jedoch nicht unwesentlich. Insbesondere wenn der Tonerhaufen nicht frei fließen kann. Der sich nach oben zu der Senke bewegende Toner (weg von der Berührungsstelle zwischen Klinge und Fotorezeptor), wie durch den gepunkteten Pfeil 61 angegeben, erfährt eine Reaktionskraft von dem Tonerhaufen, die dem eingehenden Toner entgegenwirkt. Die in Fig. 4 gezeigten normalen Verdichtungskräfte FN und FC, die während des Betriebs auf die Klinge 15 wirken, werden derart verändert, daß ein verstärktes Gleiten und schließlich ein Abheben der Klingenspitze von der Oberfläche des Fotorezeptor verursacht, so daß ein Reinigungsfehler in der Form von breiten Streifen auftritt. Die Klinge mit einem Winkel von 80º der vorliegenden Erfindung weist die in Fig. 5 gezeigten Kraftkomponenten F'N und F'C auf, die dabei behilflich sind, die Klinge 10 in Kontakt mit dem Fotorezeptor 80 zu halten und den Toner von den Oberflächen der Klinge und des Fotorezeptors wegzuführen. Auf diese Weise wird die resultierende Kraft beseitigt, die das Abheben der Klingenspitze vom Fotorezeptor verursacht, wenn der Winkel der Klingenspitze zum Fotorezeptorband 90º beträgt.
• Fig. 2 zeigt einen gewöhnlichen Klingenreiniger 15, der einen Klingenspitzen- Winkel θ2 von ungefähr 90º aufweist. Bei einer 90º-Klinge ist die Oberfläche der Reinigerkante mit ungefähr 90º zum Klingenkörper geschnitten. Bei Verwendung eines vorkragenden Aufbaus wird die Reinigungsklinge mit ungefähr 55 gms pro cm auf gegenüber dem Fotorezeptor 80 vorgespannt. Diese hohe Vorspannung der Klinge ist für einen 12-Uhr-Betrieb ohne eine aktive Tonerbeförderung zur Senke 50 notwendig. Die hohe Vorspannung der Klinge ist durch die 12-Uhr-Position aufgrund der höheren Kräfte, die für die Überwindung des auf der Klinge liegenden Tonerhaufens erforderlich sind, bedingt. Wegen der hohen Vorspannung der Klinge beim Biegen beträgt der Arbeitswinkel 1/3 der Klinge 15 0º, die Klinge gleitet also. (Der Ausdruck Gleiten bezieht sich hier auf einen Arbeitswinkel von 0º, wobei der Arbeitswinkel als der Winkel zwischen der Klingenspitze sowie der benachbarten Klingenoberfläche und der Oberfläche des Fotorezeptors definiert ist.) Die flache Klingenhalteauflage 80 (siehe Fig. 1) erlaubt es der Klinge mit einem Gleiten zu arbeiten, was bei einem Trommelfotorezeptor in ähnlichen Systemen nicht möglich ist. Das Xerox-1065-Gerät und das Xerox-5046-Gerät weisen Klingenvorspannungen im Bereich von 30 bis 35 gm pro cm auf. Auch ein Xerox-5028-Stylecleaner, wie in der vorliegenden Erfindung arbeitet mit 359m pro cm, wobei er dies nicht lange tut.
• Fig. 3 zeigt den Klingenreiniger 10 der vorliegenden Erfindung mit einem Winkel θ&sub1; der Klingenspitze von 80º. Der Arbeitswinkel der Klinge 10 beträgt weiterhin 0º, wobei aber der Winkel der Spitze gegenüber dem Fotorezeptorband ungefähr 80º ± 5º beträgt. Der 80º-Winkel der Klingenspitze modifiziert die Kräfte auf der Klinge/Klingenspitze aufgrund der Effekte des Tonerhaufens, der sich über der Klinge 10 ansammelt.
• Fig. 4 zeigt die 90º-Klinge und die sich drehende "Rolle" 60 aus Toner vor der Klingenspitze. Es ist auch eine hypothetische Vektorkraft F gezeigt (d.h. eine aus den Kraftkomponenten FN und FX bestehende Kraft), die aus den Kräften resultiert, die auf die Klingenspitze an der Berührungsstelle mit dem Fotorezeptor wirken.
• Fig. 5 zeigt einen Winkel der Klingenspitze von 80º, die hypothetisierte Vektorkraft F' (die aus F'N und F'C besteht) und die sich drehende Tonerrolle 60, die gerade dabei ist, sich auf der Klinge 10 anzusammeln. Der 80º-Klinge erlaubt die Erzeugung der Kraft F'=, die dabei hilfreich ist, die Klingenspitze unten zu halten oder wenigstens einem Abheben vom Fotorezeptor 80 entgegenzuwirken.
• Fig. 6 zeigt die experimentellen Ergebnisse eines Belastungstests mit einer reduzierten Senkengröße (d.h. einen Mini-Senken-Test). Dabei wurde ein "Dach" ungefähr 10 mm über der Oberfläche des Fotorezeptors plaziert. Dies wurde getan, um die Testzeit für das Füllen des Senke zu verkürzen und um einen echten Widerstand für den Tonerfluß in die Senke vorzusehen. Die Standard-90º-Klinge wurde über ihren vorausgesagten Klingen-Fotorezeptor-Berührungsbereich hinaus getestet [(d.h. ein Gleiten wird durch ein mathematisches Modell bei ungefähr 2,6 mm Berührung vorausgesagt. Das Testen wurde bei der vorliegenden Erfindung im Berührungsbereich von 2 mm bis 4,5 mm mit einem Winkel des Klingenhalters von 260 ± 10 durchgeführt (Die Nennberührung liegt bei 3 mm ± 0,5 mm.)].Die 80º-Klinge wurde anfänglich mit einem Nominalaufbau getestet. Diese Kurve zeigt, daß die 80º-Klinge wesentlich besser arbeitet, wenigstens um 1,5 mal besser, als die 90º-Klinge.
• Zusammenfassend läßt sich sagen, das deutlich ist, daß die Reinigungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Klinge mit einem spitzen Winkel aufweist, die eine hohe Vorspannung und ein Leitblech zum Führen der von der Oberfläche entfernten Partikeln zu einer Senke aufweist, um die Packdichte der Senkenfüllung zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung gibt eine Möglichkeit an, um die Kapazität für das Speichern des Toners zu erhöhen, indem einfach der Schneidewinkel der Klingenspitze auf einen spitzen Winkel zwischen ungefähr 90º und 80º ± 5º verändert wird, eine höhere Vorspannung auf die Reinigungsklinge ausgeübt wird und ein Leitbiech zum Führen von restlichen Tonerpartikeln hinzugefügt wird. Die Idee der vorliegenden Erfindung erhöht also nicht die Kosten der Klinge, und es muß weder die Größe der Reinigersenke erhöht werden noch muß eine mechanische Einrichtung für das Packen des Toners in den Reinigerhohlraum eingeführt werden. Die Lebenslänge der durch den Kunden zu ersetzenden Einheit wird also durch eine verbesserte Fehlerrate verbessert, ohne daß eine Steigerung der Herstellungskosten für die Einheit verursacht wird.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Reinigen einer Abbildungsoberfläche, mit

einem Gehäuse (40), das einen Hohlraum (50) definiert,

einer wenigstens teilweise in dem Gehäuse eingeschlossenen Klinge (10) zum Entfernen restlicher Partikeln von der Oberfläche, wobei die Klinge (10) ein mit dem Gehäuse verbundenes Ende und ein gegenüberliegendes freies Ende aufweist, wobei das freie Ende wenigstens eine erste Klingenoberfläche und eine zweite Klingenoberfläche aufweist, wobei die erste Klingenoberfläche und die benachbarte zweite Klingenoberfläche dazwischen einen spitzen Winkel definieren, wobei das freie Ende weiterhin eine Kante zwischen der ersten Klingenoberfläche und der zweiten Klingenoberfläche definiert, wobei die Kante die Abbildungsoberfläche kontaktiert, um restliche Partikeln von dieser zu entfernen,

einer Führungseinrichtung (30) zum Führen restlicher von der Abbildungsoberfläche gereinigter Tonerpartikeln zu dem Hohlraum, wobei die Führungsoberfläche die restlichen Partikeln in den Hohlraum packt, um die Haltekapazität in diesem zu erhöhen, und

einer Halteeinrichtung zum Halten der Abbildungsoberfläche gegenüber der Klinge.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kante eine Linie umfaßt, bei der sich die zweite und die erste Klingenoberfläche treffen, wobei die Linie die Abbildungsoberfläche kontaktiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kante, die die Abbildungsoberfläche kontaktiert, eine Ansammlung der restlichen Partikeln auf der Klinge verursacht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Halteeinrichtung eine Klingenauflage (70) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Führungseinrichtung ein Leitbiech (30) umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Leitblech ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende mit dem Gehäuse verbunden ist und wobei das zweite Ende frei ist und sich vom Gehäuse zur Abbildungsoberfläche erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruöh 6, wobei das Leitbiech in dem Gehäuse eingeschlossen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Klinge unter dem Leitblech angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der spitze Winkel zwischen ungefähr 75 Grad und ungefähr 85 Grad gegenüber der Abbildungsoberfläche beträgt.