EP1747501B1 - Verfahren und anordnung zum einfärben eines applikatorelements eines elektrofotografischen druckers oder kopierers - Google Patents

Verfahren und anordnung zum einfärben eines applikatorelements eines elektrofotografischen druckers oder kopierers Download PDF

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EP1747501B1
EP1747501B1 EP05747766A EP05747766A EP1747501B1 EP 1747501 B1 EP1747501 B1 EP 1747501B1 EP 05747766 A EP05747766 A EP 05747766A EP 05747766 A EP05747766 A EP 05747766A EP 1747501 B1 EP1747501 B1 EP 1747501B1
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EP
European Patent Office
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roller
applicator element
layer thickness
inked
component mixture
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EP05747766A
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EP1747501A2 (de
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Martin Schleusener
Uwe HÖLLIG
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Canon Production Printing Germany GmbH and Co KG
Original Assignee
Oce Printing Systems GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1747501A2 publication Critical patent/EP1747501A2/de
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0907—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush with bias voltage

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier, in which a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface of an applicator element to be inked.
  • a printer or copier for producing multicolored images on a carrier material.
  • image development processes in which the charge image is toned with toner over an air gap.
  • Applicator elements in particular applicator rollers or endless belts, are often used in such developer stations in order to guide toner material past the charge image to be developed.
  • the charge image is located on a photoconductor, eg on a photoconductor belt or a photoconductor drum.
  • the toner material is electrically charged and adheres electrostatically to the surface of the applicator element.
  • Such arrangements for coloring a charge image by means of an applicator element are, for example, from the documents US 5,734,955 ; WO 03/036393 ; US 6,285,837 and US 2004/0002015 known.
  • the layer thickness of the layer of toner material transferred to the photoconductor is not constant, especially due to fluctuations in the layer thickness of the toner material layer on the applicator element.
  • the variations are caused by a change in the parameters of the two-component mixture, in particular by changes in the toner concentration, the tboelectric charge and the two-component mixture resistance.
  • variations in print quality are dependent on a change in parameters of the electrophotography process, in particular on the charging and discharging of the photoconductor. Such short- and long-term fluctuations influence the print quality of the printed images produced by a different coloring of print images to be produced. Additional variations in print quality are possible by mechanical and electrical device settings of individual printing units or individual printing systems, which also variations in the quality of the printed products produced, which are superimposed on the above-described fluctuations and can amplify them.
  • the charge images are not developed via an air gap as described above but in direct contact with the photoconductor.
  • the surface of the applicator element touches the inked surface of the photoconductor.
  • a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles is used to create a layer of toner particles on the surface of the applicator element that electrostatically adheres to that surface.
  • the two-component mixture is transported by means of a so-called magnetic roller, in whose Inner magnetic elements are arranged stationary.
  • the poles of these magnetic elements are radially aligned so that one pole of each magnetic element faces the roller surface. In the region of these poles, accumulations of the two-component mixture are generated by the magnetic field, since the ferromagnetic carrier particles are held in the region of the magnetic elements.
  • Part of the surface of the magnetic roller can be guided through a so-called mixture sump of the developer station, whereby still abraded on the roll surface adhering two-component mixture and new two-component mixture is deposited.
  • the amount of the two-component mixture deposited on the roll surface can be limited by means of a doctor blade.
  • so-called magnetic brushes are formed, wherein in particular a magnetic element is arranged stationary relative to a point with the smallest distance between the magnetic roller and the applicator element in order to produce a magnetic brush which touches at least the surface of the applicator element to be inked.
  • the dissolution of the toner particles from the ferromagnetic carrier particles and the deposition of the toner particles on the applicator roller can be promoted by the application of a so-called transfer auxiliary voltage between the applicator element and the magnetic roller system.
  • the layer thickness of the inked areas on the photoconductor is achieved by changing the electrophotography parameters, in particular the potential difference of the charge image between charged and discharged areas is increased and the bias voltage is changed.
  • the charge image is then developed with a bicomponent magnetic brush, thereby producing a relatively thick toner layer on the photoconductor at the higher potential difference.
  • this influence on the layer thickness inevitably has an influence on other print quality parameters, such as e.g. Dot diameter, line widths, full-surface homogeneity and balance of negative and positive characters result.
  • two-component printing systems which, depending on the layer of toner material produced on the photoconductor, control the amount of toner which is supplied to the two-component mixture.
  • Applicant's Pagestream printer family printers supply toner material to the two-component mixture of the developer station depending on the toner layer formed on the photoconductor.
  • fresh toner from a reservoir, in particular from a buffer, supplied to the developer station.
  • the toner concentration in the two-component mixture in the developer station increases, whereby the ratio of toner particles and carrier particles in the two-component mixture increases, and more toner particles are contained in the magnetic brush used for coloring the photoconductor.
  • this regulation serves above all to reintroduce the amount of toner material removed by coloring the charge images from the two-component mixture to this mixture and to achieve a constant coloring of the printed images produced.
  • a flexible adjustment of the amount of toner used to develop the charging device is not possible because changes in the printed image by supplying or not supplying toner material only after a large number of generated print images are effective and thus only a relatively sluggish control option is given.
  • the object of the invention is to provide a method and arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic Specify a printer or copier, by which a desired preset layer thickness of toner particles to be inked areas of the photoconductor is generated in a simple manner and a high quality of the printed image is guaranteed.
  • the layer thickness of the toner particle layer is precisely adjusted or regulated to a preset value.
  • the optical density of a print image to be generated can be adjusted in a simple manner, in particular with the aid of further electrophotography parameters in other areas. It can further be ensured by the method according to the invention that even with changes in the properties of the two-component mixture, in particular when the carrier particles are aged, a toner particle layer on the surface of the applicator element has a constant, i. with a preset, layer thickness is generated.
  • a second aspect of the invention relates to an apparatus for forming a toner particle layer having a preset layer thickness on the surface of an applicator element.
  • This device has a roller on the outer surface of which adheres a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles. Furthermore, the device comprises an applicator element, in the surface of which it is to be inked, the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be guided past.
  • the device comprises means for generating an electric field which exerts at least a force on a part of the electrically charged toner particles of the two-component mixture which is located between the surface of the roller and the surface to be inked of the applicator element.
  • the apparatus comprises means for varying the strength of the electric field to adjust the layer thickness of the toner particle layer formed by the toner particles transferred to the inking surface of the applicator element.
  • a measuring arrangement is provided for determining an actual value as a measure of the layer thickness.
  • the device comprises means for comparing the determined actual value with a setpoint determined by the preset layer thickness. The means for varying the strength of the electric field change and / or adjust the strength of the electric field as a function of the deviation of the determined actual value from the desired value.
  • Such an arrangement ensures that the layer thickness produced on the surface of the applicator element reaches exactly a preset value.
  • This preset layer thickness is achieved with the aid of the device according to the invention even if the mixing properties of the two-component mixture change due to the aging of the carrier particles or changed material properties of the toner particles.
  • the inventive arrangement thus high print quality can be achieved over a long period.
  • the layer thickness produced on the surface of the applicator element is precisely adjusted to the preset value, whereby the layer thickness can also be changed in a simple manner by changing the setpoint value.
  • a third aspect of the invention relates to a method for adjusting the inking degree of one on one side of a Carrier material to be formed toner image in which a adhering to the outer surface of a roller two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles is guided past a surface to be inked an applicator.
  • a adhering to the outer surface of a roller two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles is guided past a surface to be inked an applicator.
  • the toner particle layer formed on the surface to be inked of the applicator element by the transferred toner particles Preset layer thickness is generated.
  • the degree of inking of the toner image to be formed on the side of the support material is adjusted by means of further electrophotography parameters.
  • the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element always has a constant, preset layer thickness, the degree of inking of the printed image being changeable and presettable by a change in the brightness setting of the print image to be generated with the aid of an operating unit , is not adjusted via the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element, but via the further electrophotography parameters, for example via the spot size, the auxiliary voltage for transferring toner material from the surface of the applicator element to the areas of a photoconductor to be inked and / or from the transfer auxiliary voltage between the photoconductor and a substrate.
  • the transfer auxiliary voltage is between the Photoconductor and this intermediate carrier and between the intermediate carrier and the carrier material and electrophotography parameters, by the degree of inking of the printed image, ie the brightness of the printed image, set and / or can be changed.
  • the inventive method allows a simple and more accurate control of the brightness of the printed image to be generated, ie the degree of inking of the printed image to be generated on the substrate is easily adjustable. Due to the constant layer thickness, it is further achieved that a constant preset layer thickness can always be assumed for changing the inking degree of the toner image to be formed on the carrier material, whereby the adjustment of the brightness can take place independently of the layer thickness control and thus simpler. A so-called drifting away the brightness of the generated print images is thereby avoided.
  • a fourth aspect of the invention relates to an apparatus for adjusting the inking degree of a toner image to be formed on one side of a substrate having a roller on the outer surface of which adheres a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles.
  • the device comprises an applicator element, in the surface of which it is to be inked, the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be guided past.
  • Means are provided for generating an electric field having an adjustable field strength, wherein the electric field exerts at least a force on a portion of the electrically charged toner particles of the two-component mixture between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be inked.
  • the toner particle layer formed on the surface to be inked of the applicator element by the toner particles transferred onto the surface to be inked has a preset value Layer thickness.
  • the device comprises means for setting further electrophotography parameters for adjusting the inking level of the toner image to be produced on the side of the carrier material.
  • the degree of inking of the toner image to be generated or of the printed image to be generated is changed and adjusted independently of the layer thickness produced on the surface of the applicator element.
  • the layer thickness of the toner particle layer produced on the surface of the applicator element can be adjusted independently of the further electrophotography parameters, whereby only the further electrophotography parameters have to be changed in a suitable manner for setting the inking level or the brightness.
  • the other electrophotography parameters can thus be assumed that a constant preset layer thickness.
  • the brightness or the inking degree can be adjusted with high precision. Effects of aging phenomena, in particular of the carrier particles of the two-component mixture on the degree of inking or on the brightness of the toner image / printed image formed on the carrier material, do not occur in the device according to the invention.
  • a fifth aspect of the invention relates to a method for coloring an applicator element of a printer or copier, wherein a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface to be inked of an applicator element.
  • a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles adhering to the outer surface of a roller is guided past a surface to be inked of an applicator element.
  • When passing the two-component mixture at least a part of the toner particles contained in the two-component mixture is transferred to the surface of the applicator element to be inked. It becomes an electric field is generated, which exerts a force on at least a portion of the electrically charged toner particles of the two-component mixture, which is located between the surface of the roller and the surface to be inked of the applicator element.
  • the optical density of the printed image produced is easily adjustable over a wide range, without other properties of print quality, in particular without the dot diameter of individual dots, the line thickness, the edge smoothness, the homogeneous Vollvideinfärbung and raster image to influence.
  • the provision of an applicator element ensures that a layer of toner particles already produced on the surface of the photoconductor is not damaged again by carrier particles.
  • the method according to the invention makes it possible, in particular, to steplessly adjust the layer thickness of the toner particle layer produced on the applicator element and to preclude print image impairment by so-called depletion effects.
  • the change in the layer thickness independently of other pressure parameters is achieved in particular by the fact that it depends essentially only on the set electric field strength.
  • a constant print quality is achieved with an independent change in the coloration of the inked image, whereby a significantly lower toner consumption and thus low printing costs with higher quality of the print material is achieved.
  • no so-called over-toning of the latent charge image must take place by the process according to the invention in order to ensure reliable coloration even of large areas.
  • the method according to the invention achieves other parameters of the electrophotography process, in particular the potential difference between charged and discharged areas of the photoconductor and the potential difference between the applicator element and the photoconductor, independently of the layer thickness of the toner material transferred to the photoconductor, which is generated on the photoconductor with the aid of the applicator element.
  • the layer thickness can be changed very quickly by changing the potential difference between roller and applicator element.
  • the electrophotography process is stabilized and a high quality of the printed image produced is achieved.
  • the service life of the two-component mixture is increased, since an increase in the degree of inking does not necessarily result in an increase in the toner particle content in the two-component mixture.
  • long-term changing mixture parameters such as mixture resistance, can be easily compensated for by increasing the electric field strength, thereby increasing the useful life of the carrier particles and reducing the cost of consumables.
  • the layer thickness by detecting the coloring of a colored area of the printed image on the photoconductor or a subsequent carrier material with the aid of a sensor arrangement and adjusting the intensity of the electric field as a function of the detected degree of coloration.
  • the degree of coloration detected by the sensor arrangement can be used to automatically adjust the basic coloration in the printer or copier.
  • a sixth aspect of the invention relates to an arrangement for coloring an applicator element of an electrophotographic printer or copier.
  • the assembly includes a roller having on its outer surface a two-component mixture of electrically charged toner particles and ferromagnetic carrier particles. Furthermore, the arrangement contains an applicator element, on whose surface to be colored, the two-component mixture adhering to the surface of the roller can be guided past.
  • the assembly further includes means for generating an electric field acting on at least the portion of the two-component mixture located between the surface of the roller and the surface of the applicator element to be inked, wherein the electric field passes at least a portion of that present in the two-component mixture as the two-component mixture advances Toner particles on the inked surface of the applicator element transmits.
  • a control unit controls the strength of the electric field such that the transferred toner particles produce a preset layer thickness on the surface to be inked.
  • Such an arrangement according to the invention ensures that the layer thickness of a layer of toner material to be applied to a photoconductor can be set in a simple manner independently of further electrophotography parameters.
  • the layer thickness of the toner layer produced on areas to be inked of a charge image is essentially independent of the potential difference between regions of the photoconductor to be inked and not to be inked.
  • carrier particles can also be used in the two-component mixture over a relatively long period of time, since a desired layer thickness of the toner layer generated on the applicator element can be achieved by changing the strength of the electric field. Also, by this arrangement, a very rapid and flexible change in the layer thickness of the toner layer formed on the applicator element is possible.
  • a seventh aspect of the invention relates to a printer or copier for producing multicolor print images on a substrate having at least two developer stations.
  • the first developer station contains electrically charged toner particles of a first color and the second developer station electrically charged toner particles of a second color different from the first color.
  • an applicator element is provided, on the surface of which it is to be inked, in each case a toner particle layer of the toner particles contained in the respective developer station having a preset layer thickness is produced by a method according to the invention.
  • Such a printer or copier can easily produce high-quality print images because, especially in multicolor printing for producing mixed colors, the toner amounts of the respective color separation are of crucial importance for the color tone of the mixed color.
  • the surface of the applicator element arranged in the respective developer station on the surface to be inked has a defined layer thickness independently of the aging of the carrier particles contained in the respective developer station.
  • An eighth aspect of the invention relates to a printer or copier for producing multicolor print images on a substrate having at least two developer stations.
  • the first developer station contains electrically charged toner particles of a first color and the second developer station electrically charged toner particles of a second color different from the first color. Every developer station comprises an inventive arrangement according to one of the preceding aspects.
  • Constant preset layer thicknesses are produced on the surface of the respective applicator element by means of such a printer or copier, as a result of which high-quality print images are also achieved in multicolor printing when printing on a plurality of toner images.
  • FIG. 1 a developer unit 10 for developing a charge image contained on a photoconductor belt 12 is shown.
  • the photoconductor belt 12 is in the direction of arrow P1 driven at a substantially constant speed.
  • the developer unit 10 includes an applicator roller 14, a magnetic roller 16 and a mixing wheel 18.
  • the lower part of the mixing wheel 18 is located in the so-called mixed sump of the developer unit 10 in which a two-component mixture of toner particles and carrier particles is contained.
  • the toner particles are electrically charged and adhere to the ferromagnetic carrier particles.
  • the carrier particles serve essentially to transport the toner particles by means of the magnetic roller 16.
  • the magnetic elements are permanent magnets, in particular natural magnets, which extend in the interior of the roller 16 over its entire length.
  • the longitudinal axes through the poles of the magnetic elements 22, 24, 26 are radially aligned, with the south poles of the magnetic elements 22 and 26 aligned towards the roller surface and the north pole of the magnetic element 24 towards the roller surface.
  • the opposite poles of the magnetic elements 22, 24, 26 are not shown.
  • so-called magnetic brushes are formed on the surface of the magnetic roller 16, are formed by the raised accumulations of toner particles and carrier particles in these areas.
  • the ferromagnetic carrier particles are held together with toner particles adhering to them in the region of the magnetic elements by the magnetic field of these magnetic elements 22, 24, 26 and aligned along the field lines of the magnetic field, whereby the protruding brush shape is generated.
  • the mixing wheel 18 is driven in the direction of the arrow P2, whereby the toner particles and carrier particles located in the mixture sump 20 are mixed, wherein the toner particles are tischoelektrisch charged by the friction generated during mixing.
  • the two-component mixture of toner particles and carrier particles are whirled up to the magnetic roller 16, whereby a part of the two-component mixture impinges on the surface of the magnetic roller 16 and is held on the surface of the magnetic roller 16, particularly by the magnetic fields of the magnetic elements 22 and 24.
  • the layer thickness of the layer of the two-component mixture located on the surface of the magnetic roller 16 is limited by a doctor blade 28.
  • Magnetic roller 16 includes a metal sleeve 30 which is coated with a ceramic layer of suitable roughness and has good adhesive properties for transporting the bicomponent mixture.
  • the metal sleeve 30 is connected to a first potential of a DC voltage source DC1.
  • the DC voltage source DC1 is infinitely adjustable, wherein the voltage of the DC voltage source DC1 is adjusted by means of a control unit.
  • the applicator roller 14 includes a metal sleeve 32 which is connected to a second potential of the DC voltage source DC1.
  • an electric field is generated between the metal sleeve 32 of the applicator roller 14 and the metal sleeve 30 of the magnetic roller 16, the electric field being greatest at the point 46 with the smallest distance between the applicator roller 14 and the magnetic roller 16.
  • the electric field between the applicator roller 14 and the magnet roller 16 causes the toner particles adhered to the carrier particles to detach from the carrier particles and be deposited on the surface of the applicator roller 14.
  • the amount of the toner particles dissolved out of the two-component mixture and deposited on the applicator roller 14 is of the potential difference between the first potential and the second potential, ie From the voltage generated by the DC voltage source DC1.
  • the layer thickness of the toner particle layer formed on the applicator roller 14 can be easily adjusted.
  • area 34 there is a charge image on photoconductor belt 12, i. a latent print image.
  • the photoconductor belt 12 is moved in the direction of the arrow P1, at the same time the applicator roller 14 is driven in the direction of the arrow P4.
  • the rotational speed of the photoconductor belt 12 and the rotational speed of the applicator roller 14 are substantially the same, so that no speed difference occurs in the region of a transfer printing point 36 between the photoconductor belt 12 and the applicator roller 14.
  • the inked areas of the charge image 34 are colored in the transfer area 36 with toner material, wherein substantially all of the toner material layer located on the surface of the applicator roller 14, which is opposite the inked area, is transferred to the photoconductor belt.
  • a toner image on the photoconductor belt which corresponds substantially to the printed image to be generated.
  • a toner image remains in the region 40, which corresponds to the negative of the printed image in the region 38.
  • toner material located on the surface of the applicator roller 14 is scraped from its surface. The scraped toner material falls back into the mixture sump and is thereby fed back to the electrophotography process.
  • the toner material which may still be present on the surface of the applicator roller 14 in the regions from which the layer of toner material has been transferred to the photoconductor belt 12 is removed from the surface of the applicator roller 14.
  • further cleaning devices may be provided additionally or alternatively to the doctor blade 42, as described in particular in the international patent application WO 03/036393 A2 are known.
  • the structure of the magnetic roller 16 is described in detail.
  • an air gap is provided between the surface of the applicator roller 14 and the photoconductor belt 16, so that the development of the charge image contained in the region 34 with toner material takes place via an air gap.
  • the photoconductor belt 12 includes an electrically conductive layer 44 which is connected to a second potential of a second DC voltage source DC2.
  • the first potential of the DC voltage source DC1 is connected in the second potential in the DC voltage source DC1 and thus to the metal sleeve 32 of the applicator roller 14.
  • the DC voltage source DC2 With the aid of the DC voltage source DC2 thus an electric field between the electrically conductive layer 44 and the metal sleeve 32 is generated, whereby the transfer of toner particles from the applicator roller 14 on the inked areas 34 of the photoconductor belt 12 is at least promoted.
  • the DC voltage source DC2 is infinitely adjustable, so that the strength of the electric field between the metal sleeve 32 and the electrically conductive layer 44 can be controlled in a wide range.
  • FIG. 2 the developer unit 10 according to a second embodiment of the invention is shown. Like elements have the same reference numerals.
  • a stationary counterelectrode 48 with two electrode plates 50, 52 is arranged in the interior of the applicator roller 14. In the region 46 with the smallest distance between the applicator roller 14 and the magnet roller 16, the electrode plate 5 is arranged opposite to the roller 16.
  • the counter electrode 48 with the electrode plates 50, 52 is in the same manner as the metal sleeve 32 according to the first embodiment after FIG. 1 is connected to the second potential of the DC voltage source DC1 and the first potential of the DC voltage source DC2.
  • a plastic roller can be used as applicator 14, which contains no metal sleeve 32.
  • An alternating voltage is superimposed on the DC voltage generated by the DC voltage source DC1, which is generated by means of an AC voltage source AC1.
  • the amount of AC voltage generated by the AC voltage source AC1 is preferably infinitely adjustable by means of a control unit.
  • the AC voltage generated by the AC voltage source AC1 serves, in particular, to dissolve the toner particles adhering to the carrier particles, in particular in the region 46, whereby the dissolved toner particles are drawn toward the surface of the applicator roller 14 with the aid of the DC voltage generated by the DC voltage source DC1 and adhere electrostatically to the surface of the applicator roller 14.
  • the DC voltage generated by the DC voltage source DC2 is one of an AC voltage source AC2 generated alternating voltage superimposed.
  • the toner particles are released from the surface of the applicator roller 14.
  • the applicator roller may be a metal sleeve similar to the metal sleeve 32 FIG. 1 which serves as an electrode.
  • the second electrode plate 52 is arranged in the interior of the applicator roller 14 stationary relative to the transfer printing region 36.
  • only one AC voltage source AC1 or AC2 may be provided.
  • the carrier particles have in the described Au exitsformen a diameter of about 50 microns and are in the FIGS. 1 and 2 shown as circles.
  • the toner particles have a diameter of about 7 microns and are in the FIGS. 1 and 2 represented as points. Both in the embodiment according to FIG. 1 as well as in the embodiment according to FIG. 2 For example, by changing the DC voltage DC1, the film thickness generated on the applicator roller 14 can be controlled.
  • the layer thickness of the toner particle layer produced on the applicator roller 14, on the photoconductor belt 12 or a subsequent carrier material, such as an endless transfer belt or a carrier material to be printed is subsequently determined, then this determined layer thickness can be compared with a desired value and, depending on the result of the comparison, the amount of be controlled by the DC voltage source DC1 DC voltage generated, whereby the layer thickness is controlled.
  • the degree of coloration of the toner particle layer produced on the applicator roller 14, the photoconductor belt 12 or a subsequent carrier material can be determined and compared with a desired value.
  • the voltage source DC1 is controlled to match that on the applicator roller 14 to be produced layer thickness of the toner particle layer to the desired value.
  • an optical sensor, a capacitive sensor and / or a laser triangulation sensor can be used as the sensor.
  • the developer unit 10 When installed in an electrophotographic printer or copier, the developer unit 10 is preferably enclosed by a suitable housing.
  • the force vector of the electric field generated by the DC voltage DC1 acting on the toner particles is directed toward the applicator roller 14.
  • the entire toner particle layer is transferred from the applicator roller 14 to the photoconductor belt 12 in the areas of the photoconductor belt to be developed, ie in the areas to be inked.
  • the layer thickness of the toner particle layer on the photoconductor belt 12 in the regions 38 to be inked is thus independent of the transfer auxiliary voltage DC1.
  • the strength of the electric field of the DC voltage sources DC1 and DC2 is preferably infinitely adjustable, whereby a very variable layer thickness adjustment is possible in a wide range.
  • the produced Druckguteinfärbung is preferably determined on the photoconductor belt as an actual color using a suitable sensor arrangement.
  • the DC voltage generated by the DC1 voltage source is changed with the aid of a control loop until the actual coloration determined then corresponds to the sole coloration.
  • the voltage of the DC voltage source DC1 is increased, whereby the amount of toner deposited on the surface of the applicator roller 14 and thus the amount of toner developed on the photoconductor belt 12 increases and approaches the target coloring.
  • the voltage of the DC voltage source DC1 is correspondingly reduced.
  • the mixture parameters of the two-component mixture changed as a result of the aging of the carrier particles influence the toner attachment to the carrier particles, they are regulated by the described control of the layer thickness or the coloring, so that a constant coloring of the charge images to be developed takes place in a consistent quality.
  • the carrier particles can be used longer in the electrophotographic process in the developer unit 10 of the printer, whereby costs can be reduced.

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  • Color Electrophotography (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements (14) eines elektrofotogra­fischen Druckers oder Kopierers. Ein auf der äußeren Oberflä­che einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Teilchen wird an einer einzufärbenden Oberfläche eines Appli­katorelements (14) vorbeigeführt. Beim Vorbeiführen des Zwei­komponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikompo­nentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragen, Es wird ein elektrisches Feld erzeugt, das zumindest auf den Teil des Zweikomponentengemischs wirkt, der sich zwischen der Oberflä­che der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet. Die Stärke des elektrischen Feldes ist mit Hilfe einer Steuereinheit derart steuerbar, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche eine voreingestellte Schichtdicke erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Ferner betrifft die Erfindung einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Bilder auf einem Trägermaterial.
  • Entwicklerstationen in Druck- und Kopiersystemen zum Entwickeln von auf einem Fotoleiter erzeugten Ladungsbildern, d.h. zum Entwickeln von latenten Druckbildern, werden Bildentwicklungsverfahren eingesetzt, bei denen das Ladungsbild über einen Luftspalt hinweg mit Toner eingefärbt wird. Solche Verfahren sind z.B. aus dem US-Patent 4,383,497 bekannt. In solchen Entwicklerstationen werden häufig Applikatorelemente, insbesondere Applikatorwalzen oder Endlosbänder, eingesetzt, um Tonermaterial an dem zu entwicklenden Ladungsbild vorbeizuführen. Das Ladungsbild befindet sich auf einem Fotoleiter, z.B. auf einem Fotoleiterband oder einer Fotoleitertrommel. Üblicherweise ist das Tonermaterial elektrisch geladen und haftet elektrostatisch an der Oberfläche des Applikatorelements. Solche Anordnungen zum Einfärben eines Ladungsbildes mit Hilfe eines Applikatorelements sind beispielsweise aus den Dokumenten US 5,734,955 ; WO 03/036393 ; US 6,285,837 und US 2004/0002015 bekannt.
  • Ferner ist die Schichtdicke der auf den Fotoleiter übertragenen Schicht Tonermaterial vor allem durch Schwankungen der Schichtdicke der Tonermaterialschicht auf dem Applikatorelement nicht konstant. Die Schwankungen werden durch eine Änderung der Parameter des Zweikomponentengemischs hervorgerufen, insbesondere durch Änderungen der Tonerkonzentration, der tiboelektrischen Ladung und des zweikomponentengemischwiderstands. Ferner sind Schwankungen der Druckqualität durch eine Änderung von Parametern des Elektrofotografieprozesses abhängig, insbesondere von der Aufladung und Entladung des Fotoleiters. Solche kurz- und langfristige Schwankungen beeinflussen durch eine unterschiedliche Einfärbung von zu erzeugenden Druckbildern die Druckqualität der erzeugten Druckbilder. Zusätzliche Schwankungen der Druckqualität sind durch mechanische und elektrische Geräteeinstellungen einzelner Druckwerke oder einzelner Drucksysteme möglich, wodurch ebenfalls Schwankungen in der Qualität der erzeugten Druckerzeugnisse auftreten, die den zuvor beschriebenen Schwankungen überlagert sind und diese noch verstärken können.
  • Bei anderen Verfahren zum Entwickeln von Ladungsbildern werden die Ladungsbilder nicht wie oben beschrieben über einen Luftspalt sondern im direkten Kontakt mit dem zum Fotoleiter entwickelt. Zum Herstellen des direkten Kontakts berührt die Oberfläche des Applikatorelements die einzufärbende Oberfläche des Fotoleiters. Solche Verfahren sind ebenfalls aus dem bereits genannten US-Patent 4,383,497 bekannt.
  • Bei den beiden beschriebenen alternativen Entwicklungsverfahren wird ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen genutzt, um eine Schicht Tonerteilchen auf der Oberfläche des Applikatorelements zu erzeugen, die elektrostatisch auf dieser Oberfläche haftet. Das Zweikomponentengemisch wird dabei mit Hilfe einer sogenannten Magnetwalze transportiert, in deren Inneren Magnetelemente ortsfest angeordnet sind. Die Pole dieser Magnetelemente sind radial ausgerichtet, so dass ein Pol jedes Magnetelements der Walzenoberfläche zugewandt ist. Im Bereich dieser Pole werden durch das Magnetfeld Ansammlungen des Zweikomponentengemischs erzeugt, da die ferromagnetischen Trägerteilchen im Bereich der Magnetelemente gehalten werden.
  • Ein Teil der Oberfläche der Magnetwalze kann dabei durch einen sogenannten Gemischsumpf der Entwicklerstation geführt werden, wodurch noch auf der Walzenoberfläche anhaftendes Zweikomponentengemisch abgerieben und neues Zweikomponentengemisch angelagert wird. Die Menge des auf der Walzenoberfläche angelagerten Zweikomponentengemischs kann mit Hilfe einer Rakel begrenzt werden. Im Bereich der Pole bilden sich sogenannte Magnetbürsten aus, wobei insbesondere ein Magnetelement ortsfest gegenüber einer Stelle mit dem geringsten Abstand zwischen Magnetwalze und Applikatorelement angeordnet ist, um dort eine Magnetbürste zu erzeugen, die zumindest die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements berührt. Das Lösen der Tonerteilchen von den ferromagnetischen Trägerteilchen und das Anlagern der Tonerteilchen an der Applikatorwalze kann durch das Anlegen einer sogenannten Übertragungshilfsspannung zwischen Applikatorelement und Magnetwalzensystem begünstigt werden.
  • Herkömmliche elektrofotografische Hochleistungsdrucksysteme mit ≥ 150 Blatt DIN A4 pro Minute, wie z.B. die Pagestream-Drucker der Anmelderin, bieten die Möglichkeit, einen Grad der Grundeinfärbung des Druckguts insbesondere über eine Kontrasteinstellung einzustellen. Durch diese Einstellung wird die Grundeinfärbung in einer geringen Anzahl von Stufen verändert, wobei dies Auswirkungen auf sämtliche wesentliche Druckqualitätsparameter hat, wie Punktdurchmesser, Strichbreiten, Vollflächenhomogenität und Ausgewogenheit von negativen und positiven Zeichen. Um eine sichere Einfärbung einer Fläche zu erreichen, muß beim Stand der Technik im allgemeinen das Ladungsbild mit einer Schichtdicke von mindestens 1,5 bis zu mehreren Lagen Tonerteilchen übereinander entwickelt werden, damit ein lückenloses konstant eingefärbtes Tonerbild auf einer Papierbahn erzeugt werden kann. Üblich sind Schichtdicken im Bereich vom 1,5 - 3fachen Tonerteilchendurchmesser. Durch diese hohe Schichtdicke wird eine hohe Maximaleinfärbung des Tonerbildes erreicht. Somit wird beim Stand der Technik eine gute Druckqualität nur bei hoher Maximaleinfärbung erreicht.
  • Bei den bekannten Druckern wird die Schichtdicke der auf dem Fotoleiter eingefärbten Bereiche durch eine Änderung der Elektrofotografieparameter erreicht, insbesondere wird die Potentialdifferenz des Ladungsbildes zwischen geladenen und entladenen Bereichen erhöht sowie die Biasspannung verändert. Das Ladungsbild wird dann mit einer Zweikomponentenmagnetbürste entwickelt, wodurch bei der höheren Potentialdifferenz eine relativ dicke Tonerschicht auf dem Fotoleiter erzeugt wird. Diese Beeinflussung der Schichtdicke hat jedoch zwangsläufig eine Beeinflussung anderer Druckqualitätsparameter, wie z.B. Punktdurchmesser, Strichbreiten, Vollflächenhomogenität sowie Ausgewogenheit von negativen und positiven Zeichen, zur Folge.
  • Ferner sind Zweikomponentendrucksysteme bekannt, die in Abhängigkeit der auf dem Fotoleiter erzeugten Schicht Tonermaterial die Tonermenge steuern, die dem Zweikomponentengemisch zugeführt wird. Bei den Druckern der Pagestream-Druckerfamilie der Anmelderin erfolgt die Zufuhr von Tonermaterial in das Zweikomponentengemisch der Entwicklerstation in Abhängigkeit von der erzeugten Tonerschicht auf dem Fotoleiter. Beim Unterschreiten einer voreingestellten Regelschwelle wird sogenannter Frischtoner aus einem Vorratsbehälter, insbesondere aus einem Zwischenspeicher, der Entwicklerstation zugeführt. Dadurch steigt die Tonerkonzentration im Zweikomponentengemisch in der Entwicklerstation, wodurch das Verhältnis von Tonerteilchen und Trägerteilchen im Zweikomponentengemisch steigt und mehr Tonerteilchen in der Magnetbürste enthalten sind, die zum Einfärben des Fotoleiters benutzt wird. Jedoch dient diese Regelung vor allem dazu, die durch das Einfärben der Ladungsbilder aus dem Zweikomponentengemisch abgeführten Menge Tonermaterial diesem Gemisch wieder zuzuführen und eine konstante Einfärbung der erzeugten Druckbilder zu erreichen. Eine flexible Einstellung der zum Entwickeln des Ladungsgeräts benutzten Tonermenge ist dadurch nicht möglich, da Änderungen im Druckbild durch Zuführen bzw. nicht Zuführen von Tonermaterial erst nach einer Vielzahl von erzeugten Druckbildern wirksam werden und somit nur eine relativ träge Regelungsmöglichkeit gegeben ist.
  • Somit kann beim Stand der Technik eine Änderung der Einfärbungsintensität des Ladungsbildes nur bei gleichzeitiger Änderung der Druckqualität erreicht werden. So werden z.B. die sichere und saubere Abbildung von Einzelpunkten, die Abbildung exakter Striche, das Erzeugen von glatten Kanten und das Einhalten exakter Raster sowie eine homogene Vollflächeneinfärbung bei einer Erhöhung der Einfärbung negativ beeinflußt. So kann zwar eine homogene Einfärbung von einzufärbenden Flächen durch eine sogenannte satte Einfärbung mit hoher Schichtdicke an Tonerteilchen erreicht werden, jedoch werden Punkte zu groß dargestellt und Raster nicht eingehalten, wodurch insbesondere Striche keine exakt geraden Kanten mehr haben. Bei einer Justage der Punktgröße bei satter Einfärbung werden die Punkte bei geringer Einfärbung hingegen zu klein dargestellt.
  • Aus den Dokumenten US 4,686,934 A1 , JP 4093965 A , DE 101 37 861 A1 , US 4,851,872 A1 , US 5,734,955 A1 , JP 9211970 A und US 5,030,977 A1 sind Anordnungen zum Einfärben von Ladungsbildern in elektrofotografischen Druckern und Kopierern bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers anzugeben, durch die eine gewünschte voreingestellte Schichtdicke an Tonerteilchen auf einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters auf einfache Art und Weise erzeugt wird und eine hohe Qualität des Druckbildes gewährleistet ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht präzise auf einen voreingestellten Wert eingestellt bzw. geregelt wird. Dadurch kann die optische Dichte eines zu erzeugenden Druckbildes auf einfache Art und Weise insbesondere mit Hilfe weiterer Elektrofotografieparameter in weiteren Bereichen eingestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner sichergestellt werden, dass auch bei Änderungen der Eigenschaften des Zweikomponentengemischs, insbesondere bei einer Alterung der Trägerteilchen, eine Tonerteilchenschicht auf der Oberfläche des Applikatorelements mit einer gleich bleibenden, d.h. mit einer voreingestellten, Schichtdicke erzeugt wird.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements. Diese Vorrichtung hat eine Walze, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner umfasst die Vorrichtung ein Applikatorelement, in dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist.
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet. Die Vorrichtung umfasst Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes, um die Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen Tonerteilchen gebildete Tonerteilchenschicht einzustellen. Weiterhin ist eine Messanordnung zum Ermitteln eines Ist-Wertes als Maß für die Schichtdicke vorgesehen. Ferner umfasst die Vorrichtung Mittel zum Vergleichen des ermittelten Ist-Werts mit einem durch die voreingestellte Schichtdicke bestimmten Sollwert. Die Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes verändern und/oder stellen die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Sollwert ein.
  • Durch eine solche Anordnung wird erreicht, dass die auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugte Schichtdicke exakt einen voreingestellten Wert erreicht. Diese voreingestellte Schichtdicke wird mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch dann erreicht, wenn sich die Gemischeigenschaften des Zweikomponentengemischs aufgrund der Alterung der Trägerteilchen oder veränderten Materialeigenschaften der Tonerteilchen ändern. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann somit eine hohe Druckqualität über einen langen Zeitraum erreicht werden. Die auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugte Schichtdicke wird auf den voreingestellten Wert exakt eingestellt bzw. geregelt, wobei auch die Schichtdicke durch Verändern des Sollwerts auf einfache Art und Weise geändert werden kann.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Mit Hilfe der einstellbaren Stärke eines elektrischen Feldes, das eine Kraft auf zumindest einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements ausübt, die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements durch die übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke erzeugt wird. Der Einfärbegrad des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes wird mit Hilfe weiterer Elektrofotografieparameter eingestellt.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht immer eine konstante voreingestellte Schichtdicke hat, wobei der Einfärbegrad des Druckbilds, der insbesondere durch eine Veränderung der Helligkeitseinstellung des zu erzeugenden Druckbildes mit Hilfe einer Bedieneinheit änderbar und voreinstellbar ist, nicht über die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht eingestellt wird, sondern über die weiteren Elektrofotografieparameter, z.B. über die Punktgröße, der Hilfsspannung zum Übertragen von Tonermaterial von der Oberfläche des Applikatorelements auf die einzufärbenden Bereiche eines Fotoleiters und/oder von der Übertragungshilfsspannung zwischen dem Fotoleiter und einem Trägermaterial. Wird ein Tonerbildzwischenträger verwendet, so ist die Übertragungshilfsspannung zwischen dem Fotoleiter und diesem Zwischenträger sowie zwischen dem Zwischenträger und dem Trägermaterial auch Elektrofotografieparameter, durch die der Einfärbegrad des Druckbildes, d.h. die Helligkeit des Druckbildes, eingestellt und/oder verändert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache und genauere Steuerung der Helligkeit des zu erzeugenden Druckbildes, d.h. der Einfärbegrad des auf dem Trägermaterial zu erzeugenden Druckbildes ist einfach einstellbar. Durch die konstante Schichtdicke wird ferner erreicht, dass zum Ändern des Einfärbegrades des auf dem Trägermaterial zu erzeugenden Tonerbildes immer von einer konstanten voreingestellten Schichtdicke ausgegangen werden kann, wodurch das Einstellen der Helligkeit unabhängig von der Schichtdickensteuerung bzw. Schichtdickenregelung und dadurch einfacher erfolgen kann. Ein sogenanntes Wegdriften der Helligkeit der erzeugten Druckbilder wird dadurch vermieden.
  • Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des Einfärbegrades eines auf einer Seite eines Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes, die eine Walze hat, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner umfasst die Vorrichtung ein Applikatorelement, in dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Es sind Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes mit einer einstellbaren Feldstärke vorgesehen, wobei das elektrische Feld zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des zweikomponentengemischs zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements ausübt. Durch das Einstellen einer geeigneten elektrischen Feldstärke hat die auf der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements durch die auf dieser einzufärbenden Oberfläche übertragenen Tonerteilchen erzeugte Tonerteilchenschicht eine voreingestellte Schichtdicke. Weiterhin umfasst die Vorrichtung Mittel zum Einstellen weiterer Elektrofotografieparameter zum Einstellen des Einfärbegrades des auf der Seite des Trägermaterials zu erzeugenden Tonerbildes.
  • Durch eine solche Vorrichtung wird erreicht, dass der Einfärbegrad des zu erzeugenden Tonerbildes bzw. des zu erzeugenden Druckbildes unabhängig von der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Schichtdicke verändert und eingestellt wird. Dadurch kann die Schichtdicke der auf der Oberfläche des Applikatorelements erzeugten Tonerteilchenschicht unabhängig von den weiteren Elektrofotografieparametern eingestellt werden, wodurch zum Einstellen des Einfärbegrades bzw. der Helligkeit nur die weiteren Elektrofotografieparameter auf geeignete Art und Weise verändert werden müssen. Bei der Veränderung der weiteren Elektrofotografieparameter kann somit von einer konstanten voreingestellten Schichtdicke ausgegangen werden. Dadurch kann die Helligkeit bzw. der Einfärbegrad mit hoher Präzision eingestellt werden. Auswirkungen von Alterungserscheinungen insbesondere der Trägerteilchen des Zweikomponentengemischs auf den Einfärbegrad bzw. auf die Helligkeit des auf dem Trägermaterial erzeugten Tonerbildes/Druckbildes treten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht auf.
  • Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfärben eines Applikatorelements eines Druckers oder Kopierers, bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements vorbeigeführt wird. Beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs wird zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements übertragen. Es wird ein elektrisches Feld erzeugt, das eine Kraft zumindest auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet.
  • Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass die optische Dichte des erzeugten Druckbildes auf einfache Art und Weise in weiten Bereichen einstellbar ist, ohne andere Eigenschaften der Druckqualität, insbesondere ohne den Punktdurchmesser von Einzelpunkten, die Strichstärken, die Kantenglätte, die homogene Vollflächeneinfärbung sowie die Rasterabbildung zu beeinflussen. Ferner wird durch das Vorsehen eines Applikatorelements erreicht, dass eine bereits auf der Oberfläche des Fotoleiters erzeugte Schicht Tonerteilchen nicht wieder durch Trägerteilchen beschädigt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere eine stufenlose Einstellung der auf dem Applikatorelement erzeugten Schichtdicke der Tonerteilchenschicht möglich und eine Druckbildbeeinträchtigung durch sogenannte Verarmungseffekte ausgeschlossen sind. Die Änderung der Schichtdicke unabhängig von anderen Druckparametern wird insbesondere dadurch erreicht, dass sie im wesentlichen nur von der eingestellten elektrischen Feldstärke abhängig ist. Dadurch wird eine konstante Druckqualität bei einer unabhängigen Änderung der Einfärbung des einzufärbenden Druckbildes erreicht, wodurch ein deutlich geringerer Tonerverbrauch und somit geringe Druckkosten bei höherer Qualität des Druckguts erreicht wird. Insbesondere muß durch das erfindungsgemäße Verfahren keine sogenannte Übertonerung des latenten Ladungsbildes erfolgen, um eine sichere Einfärbung auch von großen Flächen sicherzustellen.
  • Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass andere Parameter des Elektrofotografieprozesses, insbesondere die Potentialdifferenz zwischen geladenen und entladenen Bereichen des Fotoleiters und die Potentialdifferenz zwischen Applikatorelement und Fotoleiter, unabhängig von der auf dem Fotoleiter mit Hilfe des Applikatorelements erzeugten Schichtdicke des auf den Fotoleiter übertragenen Tonermaterials eingestellt werden können. Die Schichtdicke kann sehr schnell durch Änderung der Potentialdifferenz zwischen Walze und Applikatorelement geändert werden. Ferner wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht, dass der Elektrofotografieprozeß stabilisiert und eine hohe Qualität des erzeugten Druckbilds erreicht wird. Weiterhin wird die Lebensdauer des Zweikomponentengemischs erhöht, da eine Erhöhung des Einfärbegrades nicht zwingend eine Erhöhung des Tonerteilchenanteils im Zweikomponentengemisch zur Folge hat. Auch können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sich langfristig ändernde Gemischparameter, wie z.B. der Gemischwiderstand, auf einfache Art und Weise durch Vergrößern der elektrischen Feldstärke ausgeglichen werden, wodurch der Nutzungszeitraum der Trägerteilchen vergrößert wird und Kosten von Verbrauchsmaterial gesenkt werden.
  • Auch kann vorteilhafterweise eine Regelung der Schichtdicke erfolgen, indem mit Hilfe einer Sensoranordnung die Einfärbung eines eingefärbten Bereichs des Druckbildes auf dem Fotoleiter oder einem nachfolgenden Trägermaterial erfasst und abhängig von dem erfassten Einfärbungsgrad die Stärke des elektrischen Feldes eingestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der durch die Sensoranordnung erfasste Einfärbungsgrad zum automatischen Einstellen der Grundeinfärbung im Drucker oder Kopierer genutzt werden.
  • Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zum Einfärben eines Applikatorelements eines elektrofotografischen Druckers oder Kopierers. Die Anordnung enthält eine Walze, auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet. Ferner enthält die Anordnung ein Applikatorelement, an dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist. Die Anordnung enthält ferner Mittel zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest auf den Teil des Zweikomponentengemischs wirkt, der sich zwischen der Oberfläche der walze und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements befindet, wobei das elektrische Feld beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest einen Teil der im Zweikomponentengemisch vorhandenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements überträgt. Eine Steuereinheit steuert die Stärke des elektrischen Feldes derart, dass die übertragenen Tonerteilchen auf der einzufärbenden Oberfläche eine voreingestellte Schichtdicke erzeugen.
  • Durch eine solche erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, dass die Schichtdicke von einer auf einen Fotoleiter aufzubringenden Schicht Tonermaterial unabhängig von weiteren Elektrofotografieparametern auf einfache Art und Weise eingestellt werden kann. So ist die Schichtdicke der auf einzufärbenden Bereichen eines Ladungsbildes erzeugten Tonerschicht im wesentlichen unabhängig von der Potentialdifferenz zwischen einzufärbenden und nicht einzufärbenden Bereichen des Fotoleiters. Durch Steuern der Übertragungsspannung können Trägerteilchen auch über einen relativ langen Zeitraum im Zweikomponentengemisch verwendet werden, da durch Ändern der Stärke des elektrischen Feldes weiterhin eine gewünschte Schichtdicke der auf dem Applikatorelement erzeugten Tonerschicht erreicht werden kann. Auch ist durch diese Anordnung eine sehr schnelle und flexible Änderung der Schichtdicke der auf dem Applikatorelement erzeugten Tonerschicht möglich.
  • Ein siebenter Aspekt der Erfindung betrifft einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial, der mindestens zwei Entwicklerstationen hat.
  • Die erste Entwicklerstation enthält elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe. In jeder der Entwicklerstationen ist ein Applikatorelement vorgesehen, auf dessen einzufärbender Oberfläche jeweils eine Tonerteilchenschicht aus den in der jeweiligen Entwicklerstation enthaltenen Tonerteilchen mit einer voreingestellten Schichtdicke nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird.
  • Ein solcher Drucker oder Kopierer kann auf einfache Art und Weise Druckbilder in einer hohen Qualität erzeugen, da insbesondere bei Mehrfarbendruck zum Erzeugen von Mischfarben die Tonermengen des jeweiligen Farbauszugs für den Farbton der Mischfarbe von entscheidender Bedeutung sind. Die auf der einzufärbenden Oberfläche des in der jeweiligen Entwicklerstation angeordneten Applikatorelements hat eine definierte Schichtdicke unabhängig von der Alterung der in der jeweiligen Entwicklerstation enthaltenen Trägerteilchen. Somit können insbesondere bei Druckern mit mehreren Entwicklerstationen durch das Ausführen der Verfahrensschritte der erfindungsgemäßen Verfahren Entwicklerstationen eingesetzt werden, die Trägerteilchen mit unterschiedlichen Alterungszuständen haben, wobei auch bei diesen Entwicklerstationen eine hohe Druckqualität durch das Erzeugen einer konstanten voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche des jeweiligen Applikatorelements erreicht wird.
  • Ein achter Aspekt der Erfindung betrifft einen Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial, der mindestens zwei Entwicklerstationen hat. Die erste Entwicklerstation enthält elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe. Jede Entwicklerstation umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung nach einem der vorhergehenden Aspekte.
  • Durch einen solchen Drucker oder Kopierer werden konstante voreingestellte Schichtdicken auf der Oberfläche des jeweiligen Applikatorelements erzeugt, wodurch hochwertige Druckbilder auch im Mehrfarbendruck bei Übereinanderdrucken mehrerer Tonerbilder erreicht werden.
  • Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, nämlich:
    • Figur 1
    eine Anordnung zum Einfärben eines Foto- leiterbandes mit Hilfe einer Applikator- walze gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
    Figur 2
    eine Anordnung zum Einfärben eines Foto- leiterbandes mit Hilfe einer Applikator- walze gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • In Figur 1 ist eine Entwicklereinheit 10 zum Entwickeln eines auf einem Fotoleiterband 12 enthaltenen Ladungsbildes dargestellt. Das Fotoleiterband 12 wird in Richtung des Pfeils P1 mit im wesentlichen gleich bleibender Geschwindigkeit angetrieben. Die Entwicklereinheit 10 enthält eine Applikatorwalze 14, eine Magnetwalze 16 und ein Mischrad 18. Der untere Teil des Mischrads 18 befindet sich in dem sogenannten Gemischsumpf der Entwicklereinheit 10, in dem ein zweikomponentengemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen enthalten ist. Die Tonerteilchen sind elektrisch geladen und haften an den ferromagnetischen Trägerteilchen. Die Trägerteilchen dienen im wesentlichen dazu, die Tonerteilchen mit Hilfe der Magnetwalze 16 zu transportieren.
  • Im Inneren der Magnetwalze 16 sind drei Magnetelemente 22, 24, 26 ortsfest angeordnet. Die Magnetelemente sind Permanentmagnete, insbesondere Naturmagnete, die sich im Inneren der Walze 16 über deren gesamte Länge erstrecken. Die Längsachsen durch die Pole der Magnetelemente 22, 24, 26 sind radial ausgerichtet, wobei die Südpole der Magnetelemente 22 und 26 zur walzenoberfläche hin und der Nordpol des Magnetelements 24 zur Walzenoberfläche hin ausgerichtet ist. Die Gegenpole der Magnetelemente 22, 24, 26 sind nicht dargestellt. Im Bereich der Magnetelemente 22, 24, 26 werden auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 sogenannte Magnetbürsten ausgebildet, durch die in diesen Bereichen erhabene Ansammlungen aus Tonerteilchen und Trägerteilchen gebildet sind. Die ferromagnetischen Trägerteilchen werden zusammen mit an diesen haftenden Tonerteilchen im Bereich der Magnetelemente durch das Magnetfeld dieser Magnetelemente 22, 24, 26 gehalten und werden entlang der Feldlinien des Magnetfeldes ausgerichtet, wodurch die abstehende Bürstenform erzeugt wird.
  • Das Mischrad 18 wird in Richtung des Pfeils P2 angetrieben, wodurch die im Gemischsumpf 20 befindlichen Tonerteilchen und Trägerteilchen durchmischt werden, wobei die Tonerteilchen durch die beim Durchmischen erzeugte Reibung tiboelektrisch aufgeladen werden. Das Zweikomponentengemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen wird bis zu der Magnetwalze 16 hinauf geschleudert bzw. hinauf gewirbelt, wodurch ein Teil des Zweikomponentengemischs an der Oberfläche der Magnetwalze 16 auftrifft und insbesondere durch die Magnetfelder der Magnetelemente 22 und 24 auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 gehalten wird. Durch die Bewegung der Magnetwalze 16 in Richtung des Pfeils P2 wird das Gemisch aus Tonerteilchen und Trägerteilchen auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 gefördert. Die Schichtdicke der auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 befindlichen Schicht des Zweikomponentengemischs wird durch eine Rakel 28 begrenzt.
  • Die Magnetwalze 16 enthält eine Metallhülse 30, die mit einer keramischen Schicht mit einer geeigneten Rauhigkeit beschichtet ist und gute Hafteigenschaften zum Transport des Zweikomponentengemischs hat. Die Metallhülse 30 ist mit einem ersten Potential einer Gleichspannungsquelle DC1 verbunden. Die Gleichspannungsquelle DC1 ist stufenlos einstellbar, wobei die Spannung der Gleichspannungsquelle DC1 mit Hilfe einer Steuereinheit eingestellt wird.
  • Die Applikatorwalze 14 enthält eine Metallhülse 32, die mit einem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DC1 verbunden ist. Somit wird zwischen der Metallhülse 32 der Applikatorwalze 14 und der Metallhülse 30 der Magnetwalze 16 ein elektrisches Feld erzeugt, wobei das elektrische Feld an der Stelle 46 mit dem geringsten Abstand zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 am stärksten ist. Das elektrische Feld zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 führt dazu, dass sich die an den Trägerteilchen anhaftenden Tonerteilchen von den Trägerteilchen lösen und auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 angelagert werden. Die Menge der aus dem Zweikomponentengemisch herausgelösten und an die Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerteilchen ist dabei von der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Potential und dem zweiten Potential abhängig, d.h. Von der durch die Gleichspannungsquelle DC1 erzeugten Spannung.
  • Die an die Oberfläche der Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerteilchen haften auf dieser Oberfläche elektrostatisch. Somit kann durch die eingestellte Spannung an der Spannungsquelle DC1 die auf der Applikatorwalze 14 erzeugte Schichtdicke der Tonerteilchenschicht auf einfache Art und Weise eingestellt werden. Im Bereich 34 befindet sich auf dem Fotoleiterband 12 ein Ladungsbild, d.h. ein latentes Druckbild. Das Fotoleiterband 12 wird in Richtung des Pfeils P1 bewegt, wobei gleichzeitig die Applikatorwalze 14 in Richtung des Pfeils P4 angetrieben wird. Die Umlaufgeschwindigkeit des Fotoleiterbands 12 und die Umlaufgeschwindigkeit der Applikatorwalze 14 sind im wesentlichen gleich, so dass keine Geschwindigkeitsdifferenz im Bereich einer Umdruckstelle 36 zwischen Fotoleiterband 12 und Applikatorwalze 14 auftritt.
  • Die einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildes 34 werden im Umdruckbereich 36 mit Tonermaterial eingefärbt, wobei im wesentlichen die gesamte auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 befindliche Tonermaterialschicht, die dem einzufärbenden Bereich gegenüberliegt, auf das Fotoleiterband übertragen wird. Im Bereich 38 des Fotoleiterbands 12 befindet sich somit ein Tonerbild auf dem Fotoleiterband, das im wesentlichen dem zu erzeugenden Druckbild entspricht. Auf der Applikatorwalze 14 bleibt im Bereich 40 ein Tonerbild zurück, das dem Negativ des Druckbilds im Bereich 38 entspricht. Mit Hilfe einer Rakel 42 wird noch auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 befindliches Tonermaterial von dessen Oberfläche abgeschabt. Das abgeschabte Tonermaterial fällt zurück in den Gemischsumpf und wird dadurch dem Elektrofotografieprozeß wieder zugeführt.
  • Mit Hilfe der Rakel 42 wird das gegebenenfalls noch auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 in den Bereichen, von denen die Schicht Tonermaterial auf das Fotoleiterband 12 übertragen worden ist, vorhandenes Tonermaterial von der Oberfläche der Applikatorwalze 14 entfernt. Zum Entfernen des auf der Applikatorwalze 14 verbleibenden Tonermaterials und zum Reinigen der Oberfläche der Magnetwalze 16 können weitere Reinigungsvorrichtungen zusätzlich oder alternativ zur Rakel 42 vorgesehen sein, wie sie insbesondere aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/036393 A2 bekannt sind. Ferner ist in dieser Anmeldung der Aufbau der Magnetwalze 16 ausführlich beschrieben.
  • Im Umdruckbereich 36 ist ein Luftspalt zwischen der Oberfläche der Applikatorwalze 14 und des Fotoleiterbands 16 vorgesehen, so dass die Entwicklung des im Bereich 34 enthaltenen Ladungsbilds mit Tonermaterial über einen Luftspalt erfolgt. Das Fotoleiterband 12 enthält eine elektrisch leitende Schicht 44, die mit einem zweiten Potential einer zweiten Gleichspannungsquelle DC2 verbunden ist. Das erste Potential der Gleichspannungsquelle DC1 ist in dem zweiten Potential in der Gleichspannungsquelle DC1 und somit mit der Metallhülse 32 der Applikatorwalze 14 verbunden. Mit Hilfe der Gleichspannungsquelle DC2 wird somit ein elektrisches Feld zwischen der elektrisch leitenden Schicht 44 und der Metallhülse 32 erzeugt, wodurch der Umdruck der Tonerteilchen von der Applikatorwalze 14 auf die einzufärbenden Bereiche 34 des Fotoleiterbands 12 zumindest begünstigt wird. Vorzugsweise ist auch die Gleichspannungsquelle DC2 stufenlos einstellbar, so dass die Stärke des elektrischen Feldes zwischen der Metallhülse 32 und der elektrisch leitenden Schicht 44 in einem großen Bereich geregelt werden kann.
  • In Figur 2 ist die Entwicklereinheit 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente haben gleiche Bezugszeichen. Im Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1 ist bei der Ausführungsform 2 eine ortsfeste Gegenelektrode 48 mit zwei Elektrodenplatten 50, 52 im Inneren der Applikatorwalze 14 angeordnet. Im Bereich 46 mit dem geringsten Abstand zwischen der Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 ist die Elektrodenplatte 5 gegenüber der Walze 16 angeordnet. Die Gegenelektrode 48 mit den Elektrodenplatten 50, 52 ist in gleicher Weise wie die Metallhülse 32 gemäß der ersten Ausführungsform nach Figur 1 mit dem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DC1 und dem ersten Potential der Gleichspannungsquelle DC2 verbunden. Somit kann bei der Ausführungsform nach Figur 2 auch eine Kunststoffwalze als Applikatorwalze 14 eingesetzt werden, die keine Metallhülse 32 enthält.
  • Bei der Ausführungsform nach Figur 2 ist eine Wechselspannung der durch die Gleichspannungsquelle DC1 erzeugten Gleichspannung überlagert, die mit Hilfe einer Wechselspannungsquelle AC1 erzeugt wird. Der Betrag der durch die Wechselspannungsquelle AC1 erzeugten Wechselspannung ist vorzugsweise stufenlose mit Hilfe einer Steuereinheit einstellbar. Die durch die Wechselspannungsquelle AC1 erzeugte Wechselspannung dient insbesondere dazu, dass die an den Trägerteilchen haftenden Tonerteilchen von den Trägerteilchen insbesondere im Bereich 46 gelöst werden, wodurch die gelösten Tonerteilchen mit Hilfe der von der Gleichspannungsquelle DC1 erzeugten Gleichspannung in Richtung der Oberfläche der Applikatorwalze 14 gezogen werden und auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 elektrostatisch haften.
  • In gleicher Weise ist der durch die Gleichspannungsquelle DC2 erzeugten Gleichspannung eine von einer Wechselspannungsquelle AC2 erzeugten Wechselspannung überlagert. Mit Hilfe der durch die Wechselspannungsquelle AC1 erzeugten Spannung werden die Tonerteilchen von der Oberfläche der Applikatorwalze 14 gelöst. Alternativ zur in Figur 2 dargestellten Ausführungsform kann die Applikatorwalze eine Metallhülse ähnlich der Metallhülse 32 nach Figur 1, die als Elektrode dient. Die zweite Elektrodenplatte 52 ist im Inneren der Applikatorwalze 14 ortsfest gegenüber dem Umdruckbereich 36 angeordnet ist.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann auch nur eine Wechselspannungsquelle AC1 oder AC2 vorgesehen sein.
  • Die Trägerteilchen haben bei den beschriebenen Auführungsformen einen Durchmesser von etwa 50 µm und sind in den Figuren 1 und 2 als Kreise dargestellt. Die Tonerteilchen haben einen Durchmesser von etwa 7 µm und sind in den Figuren 1 und 2 als Punkte dargestellt. Sowohl bei der Ausführungsform nach Figur 1 als auch bei der Ausführungsform nach Figur 2 kann durch das Ändern der Gleichspannung DC1 die auf der Applikatorwalze 14 erzeugte Schichtdicke gesteuert werden.
  • Wird nachfolgend die Schichtdicke der erzeugten Tonerteilchenschicht auf der Applikatorwalze 14, auf dem Fotoleiterband 12 oder einem nachfolgenden Trägermaterial, wie z.B. einem endlosen Transferband oder ein zu bedruckendes Trägermaterial, ermittelt, so kann diese ermittelte Schichtdicke mit einem Sollwert verglichen und abhängig vom Vergleichsergebnis die Höhe der durch die Gleichspannungsquelle DC1 erzeugte Gleichspannung gesteuert werden, wodurch die Schichtdicke geregelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Einfärbungsgrad der auf der Applikatorwalze 14, dem Fotoleiterband 12 oder einem nachfolgenden Trägermaterial erzeugten Tonerteilchenschicht ermittelt und mit einem Sollwert verglichen werden. Abhängig vom Vergleichsergebnis wird die Spannungsquelle DC1 angesteuert, um die auf der Applikatorwalze 14 zu erzeugenden Schichtdicke der Tonerteilchenschicht dem Sollwert anzupassen. Als Sensor kann dabei ein optischer Sensor, ein kapazitiver Sensor und/oder ein Lasertriangulationssensor verwendet werden.
  • Beim Einbau in einen elektrofotografischen Drucker oder Kopierer ist die Entwicklereinheit 10 vorzugsweise von einem geeigneten Gehäuse umschlossen.
  • Die Entwicklerstationen 10 mit Applikatorwalzen 14 nach den Figuren 1 und 2 erzeugen mit Hilfe einer zweikomponenten-Magnetbürste eine Tonerteilchenschicht auf der Applikatorwalze 14, die elektrostatisch auf der Applikatorwalze haftet. Der Kraftvektor des durch die Gleichspannung DC1 erzeugten elektrischen Feldes, der auf die Tonerteilchen wirkt, ist in Richtung der Applikatorwalze 14 gerichtet. Über den Luftspalt zwischen Applikatorwalze 14 und Fotoleiterband 12 wird in den zu entwickelnden Bereichen des Fotoleiterbands, d.h. in den einzufärbenden Bereichen, die gesamte Tonerteilchenschicht von der Applikatorwalze 14 auf das Fotoleiterband 12 übertragen. Auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 verbleibt in diesem Bereich nur ein sehr geringer Rest, der unabhängig von der auf der Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerschicht konstant ist.
  • Die Schichtdicke der Tonerteilchenschicht auf dem Fotoleiterband 12 in den einzufärbenden Bereichen 38 ist somit unabhängig von der Übertragungshilfsspannung DC1. Die Stärke des elektrischen Feldes der Gleichspannungsquellen DC1 und DC2 ist vorzugsweise stufenlos einstellbar, wodurch eine sehr variable Schichtdickeneinstellung in weiten Bereichen möglich ist.
  • Wie bereits erwähnt, können vorhandene Prozessschwankungen des Elektrofotografieprozesses durch eine Regelung der Schichtdicke weitestgehend ausgeglichen werden, da die Schichtdicke mit Hilfe der Gleichspannungsquelle DC1 einfach und schnell geändert werden kann. Zunächst wird mit Hilfe einer geeigneten Sensoranordnung die erzeugte Druckguteinfärbung vorzugsweise auf dem Fotoleiterband als Ist-Einfärbung ermittelt. Bei einer Abweichung dieser ermittelten Ist-Einfärbung von einer Solleinfärbung wird mit Hilfe eines Regelkreises die von der Spannungsquelle DC1 erzeugte Gleichspannung so lange verändert, bis die dann ermittelte Ist-Einfärbung der Solleinfärbung entspricht.
  • Ist z.B. die ermittelte Ist-Einfärbung geringer als die Solleinfärbung, so wird die Spannung der Gleichspannungsquelle DC1 erhöht, wodurch die auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 abgelagerte und somit die auf dem Fotoleiterband 12 entwickelte Tonermenge zunimmt und sich der Solleinfärbung annähert. Ist die ermittelte Ist-Einfärbung jedoch höher als die Solleinfärbung, so wird die Spannung der Gleichspannungsquelle DC1 entsprechend reduziert. Dadurch kann schnell und flexibel auf Prozessschwankungen reagiert werden, die durch die in der Beschreibungseinleitung beschriebene Regelung des Nachförderns von Tonermaterial in die Entwicklereinheit 10 nicht möglich ist.
  • Die infolge der Alterung der Trägerteilchen veränderten Gemischparameter des Zweikomponentengemischs beeinflussen zwar die Toneranlagerung an den Trägerteilchen, jedoch werden diese durch die beschriebene Regelung der Schichtdicke bzw. der Einfärbung ausgeregelt, so dass eine gleich bleibende Einfärbung der zu entwickelnden Ladungsbilder in gleich bleibender Qualität erfolgt. Dadurch können auch die Trägerteilchen länger im elektrofotografischen Prozeß in der Entwicklereinheit 10 des Druckers genutzt werden, wodurch Kosten reduziert werden können.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Entwicklereinheit
    12
    Fotoleiterband
    14
    Applikatorwalze
    16
    Magnetwalze
    18
    Mischrad
    20
    Gemischsumpf
    22,24,26
    Magnetelement
    28, 42
    Rakel
    30, 32
    Metallhülse
    34
    Bereich Ladungsbild
    36
    Bereich Umdruck
    38
    Bereich Tonerbild
    40
    Druckbild (negativ)
    44
    elektrisch leitende Schicht
    46
    Übertragungsbereich
    48
    Gegenelektrode
    50, 52
    Elektrodenplatte
    P1, P2, P3, P4
    Richtungspfeile

Claims (23)

  1. Verfahren zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements,
    bei dem ein auf der äußeren Oberfläche einer Walze (16) haftendes Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen an einer einzufärbenden Oberfläche eines Applikatorelements (14) vorbeigeführt wird,
    beim Vorbeiführen des Zweikomponentengemischs zumindest ein Teil der im Zweikomponentengemisch enthaltenen Tonerteilchen auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragen wird,
    ein elektrisches Feld erzeugt wird, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet,
    die Stärke des elektrischen Feldes zum Einstellen der Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragenen Tonerteilchen gebildeten Tonerteilchenschicht verändert wird,
    mit Hilfe einer Messanordnung ein Ist-Wert als Maß für die Schichtdicke ermittelt wird, wobei mit Hilfe der Messanordnung die Schichtdicke zumindest eines Bereichs eines mit Hilfe des Applikatorelements (14) auf der Oberfläche eines Fotoleiters eingefärbten Tonerbildes als Ist-Wert erfasst wird,
    der ermittelte Ist-Wert mit einem durch eine voreingestellte Schichtdicke bestimmten Soll-Wert verglichen wird,
    und bei dem die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Soll-Wert eingestellt und/oder verändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Wert mit Hilfe eines kapazitiven Schichtdicken-Sensors, eines optischen Schichtdicken-Sensors oder eines Sensors zum Erfassen der optischen Dichte des eingefärbten Tonerbildes ermittelt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des elektrischen Feldes stufenlos zum stufenlosen Verändern der Schichtdicke verändert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) an der Oberfläche der Walze (16) vorbeigeführt wird, dass die Drehrichtung der Walze (16) vorzugsweise gleich der Förderrichtung des Applikatorelements (14) ist, und dass die Umlaufgeschwindigkeiten der Walze (16) und des Applikatorelements (14) im wesentlichen gleich sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Applikatorelement (14) eine Applikatorwalze oder ein Applikatorband ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Walze (18) mindestens ein Magnetelement (22, 24, 26) ortsfest angeordnet wird, dessen Magnetfeld auf die Trägerteilchen derart einwirkt, dass auf der Oberfläche der Walze (16) eine erhabene Ansammlung des Zweikomponentengemischs, insbesondere eine Magnetbürste, gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der auf dem Applikatorelement (14) erzeugten Schicht aus Tonerteilchen ein auf einem Fotoleiter (16) befindliches Ladungsbild eingefärbt und entwickelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (22, 24, 26) an der Stelle (46) mit dem geringsten Abstand zwischen dem Applikatorelement (14) und der Walze (16) angeordnet wird, und dass die Achse der Pole (N, S) des Magnetelements (22, 24, 26) radial zur Walze (16) ausgerichtet wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweikomponentengemisch mit Hilfe einer Gemischaufbereitungseinrichtung derart aufbereitet wird, dass es einen voreingestellten Anteil Tonerteilchen enthält.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetelement (22, 24, 26) ein Permanentmagnet und/oder einen Elektromagnet enthält.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke auf dem Fotoleiter (12) mit Hilfe einer Sensoranordnung erfasst wird, wobei durch die Sensoranordnung der Einfärbungsgrad und/oder die Schichtdicke der durch die Tonerteilchen gebildeten Schicht erfasst wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoranordnung ein optischer Sensor zum Erfassen des Einfärbungsgrades, ein Lasertriangulationssensor und/oder ein kapazitiver Sensor verwendet wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Schichtdicke mit einem Sollwert verglichen wird, und dass abhängig vom Vergleichsergebnis die Stärke des elektrischen Feldes eingestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die auf das Applikatorelement (14) übertragenen Tonerteilchen erzeugten Schichtdicke geregelt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des elektrischen Feldes als Stellgröße verwendet wird, wobei das elektrische Feld vorzugsweise durch Ändern der Potentialdifferenz bzw. der angelegten Spannung zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der Oberfläche des Applikatorelements (14) eingestellt wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe des Vergleichs zwischen dem von der Sensoranordnung ermittelten Messwerts und dem Sollwert eine Regelabweichung ermittelt wird.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (16) eine Metallhülse (32) enthält, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Walze (16) erstreckt, wobei die Schicht (32) als Elektrode dient, vorzugsweise ist der Grundkörper der Walze (16) eine Metallhülse (32).
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Applikatorelement (14) eine elektrisch leitende Schicht (30) enthält, die sich in einer parallelen Ebene zur Oberfläche des Applikatorelements (14) erstreckt und die als Elektrode dient.
  19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Applikatorelement (14) und/oder in der Walze (16) ortsfeste Elektroden angeordnet sind, die einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  20. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischwalze (18) vorgesehen wird, durch die die im Zweikomponentengemisch enthaltenen Trägerteilchen und Tonerteilchen gleichmäßig durchmischt werden und mit deren Hilfe das Zweikomponentengemisch aufbereitet wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbereitete Zweikomponentengemisch der Walze (16) zugeführt wird, wobei die Höhe der auf der Oberfläche der Walze erzeugten Schicht des Zweikomponentengemischs mit Hilfe einer Dosierrakel (28) begrenzt wird.
  22. Vorrichtung zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements,
    mit einer Walze (16), auf deren äußeren Oberfläche ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen haftet,
    mit einem Applikatorelement (14), an dessen einzufärbender Oberfläche das auf der Oberfläche der Walze (16) haftende Zweikomponentengemisch vorbeiführbar ist,
    mit Mitteln zum Erzeugen eines elektrischen Feldes, das zumindest eine Kraft auf einen Teil der elektrisch geladenen Tonerteilchen des Zweikomponentengemischs ausübt, der sich zwischen der Oberfläche der Walze (16) und der einzufärbenden Oberfläche des Applikatorelements (14) befindet,
    mit Mitteln zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes, um die Schichtdicke der durch die auf die einzufärbende Oberfläche des Applikatorelements (14) übertragenen Tonerteilchen gebildeten Tonerteilchenschicht einzustellen,
    mit einer Messanordnung zum Ermitteln eines Ist-Wertes als Maß für die Schichtdicke, wobei die Messanordnung die Schichtdicke zumindest eines Bereichs eines mit Hilfe des Applikatorelements (14) auf der Oberfläche eines Fotoleiters eingefärbten Tonerbildes als Ist-Wert erfasst,
    mit Mitteln zum Vergleichen des ermittelten Ist-Wertes mit einem durch eine voreingestellte Schichtdicke bestimmten Soll-Wert,
    wobei die Mittel zum Verändern der Stärke des elektrischen Feldes die Stärke des elektrischen Feldes abhängig von der Abweichung des ermittelten Ist-Werts vom Soll-Wert einstellen und/oder verändern.
  23. Drucker oder Kopierer zum Erzeugen mehrfarbiger Druckbilder auf einem Trägermaterial,
    der mindestens zwei Entwicklerstationen hat,
    wobei die erste Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer ersten Farbe und die zweite Entwicklerstation elektrisch geladene Tonerteilchen einer von der ersten Farbe verschiedenen zweiten Farbe enthält,
    und wobei jede Entwicklerstationen eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Tonerteilchenschicht mit einer voreingestellten Schichtdicke auf der Oberfläche eines Applikatorelements nach Anspruch 22 hat.
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