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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einfärben eines
Ladungsbildes mit Tonermaterial in einem Drucker oder Kopierer. Die
Oberfläche
eines Fotoleiterelements enthält
eine fotoleitfähige
Schicht, auf der ein Ladungsbild entsprechend einem zu erzeugenden
Druckbild erzeugbar ist. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Applikatorelement,
auf dessen Oberfläche
zumindest in einem Bereich eine Schicht aus Tonerteilchen aufgebracht worden
ist.
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Entwicklerstationen
in bekannten Druck- und Kopiersystemen zum Entwickeln von auf einem
Fotoleiter erzeugten Ladungsbildern, d.h. zum Entwickeln von latenten
Druckbildern, werden zum Durchführen von
Bildentwicklungsverfahren eingesetzt, bei denen das Ladungsbild über einen
Spalt hinweg mit Toner eingefärbt
wird. Solche Bildentwicklungsverfahren sind z.B. aus dem US-Patent
4,383,497 bekannt. In bekannten Entwicklerstationen, wie sie oft
in Hochleistungsdruckern eingesetzt werden, sind häufig Applikatorelemente
vorgesehen, um Tonermaterial an dem zu entwickelnden Ladungsbild
vorbeizuführen. Die
Applikatorelemente sind vorzugsweise Applikatorwalzen oder Endlosbänder. Auf
die Oberfläche des
Applikatorelements wird in der Entwicklerstation eine gleichmäßige dicke
Schicht aus Tonerteilchen aufgebracht, die elektrisch geladen sind
und elektrostatisch an der Oberfläche des Applikatorelements haften.
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Das
Ladungsbild befindet sich auf einem Fotoleiter, z.B. einem Fotoleiterband
oder einer Fotoleitertrommel. Die einzufärbenden Bereiche des Ladungsbildes
werden mit den auf der Oberfläche
des Applikatorelements vorhandenen Tonerteilchen eingefärbt. Die
elektrostatisch an der Oberflä che
des Applikatorelements haftenden Tonerteilchen werden mit Hilfe
einer zwischen dem Fotoleiter und dem Applikatorelement angelegten
Wechselspannung im Bereich vor, nach und in dem Luftspalt von der
Oberfläche
des Applikatorelements durch das mit Hilfe der Wechselspannung erzeugte
Wechselfeld gelöst,
wodurch in diesem Bereich eine so genannte Tonerwolke erzeugt wird.
Auf die in der Tonerwolke enthaltenen Tonerteilchen wird durch ein
dem elektrischen Wechselfeld überlagerten
elektrischen Gleichfeld eine Kraft in Richtung des Fotoleiters ausgeübt, wodurch
die Tonerteilchen auf dem Fotoleiter entsprechend einem dort vorhandenen
Ladungsbild angelagert werden.
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Insbesondere
durch ein in der Tonerwolke im Kontaktbereich zwischen Applikatorelement
und Fotoleiter vorhandenes Überangebot
von Tonermaterial erfolgt eine verstärkte Anlagerung von Tonermaterial in
den Randbereichen einzufärbender
Bereiche. Bei einer nachfolgenden Übertragung und Fixierung eines
Tonerbildes mit verstärkt
eingefärbten
Randbereichen auf einem Trägermaterial
wird in diesen Randbereichen eine andere optische Dichte erzeugt als
in den übrigen
einzufärbenden
Bereichen.
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Die
verstärkt
eingefärbten
Randbereiche werden beim Umdruck des Tonerbildes vom Fotoleiter
auf einen Zwischenträger
und von diesem Zwischenträger
auf ein Trägermaterial
oder vom Fotoleiter direkt auf ein Trägermaterial verdichtet, wodurch Haftkräfte zwischen
den Kontaktflächen
vergrößert werden.
Diese Haftkräfte
können
Tonermaterial aus den Randbereichen des übertragenen Tonerbildes herausreißen, die
dann auf dem Fotoleiter bzw. auf dem Zwischenträger verbleiben. Dadurch kann
Tonermaterial auch aus dem Inneren einzufärbender Bereiche herausgerissen
werden. Durch dieses herausgerissene Tonermaterial entstehen beim
Umdruck auf weißes
Papier weiße
Flächen
beispielsweise in einzufärbenden
Zeichen. Solche Zeichen werden auf Grund ihrer nicht eingefärbten Stellen
im Inneren der Zeichen auch als hohle Zeichen bzw. hollow characters
bezeichnet. Das Vorhandensein nicht eingefärbter Bereiche wird auch als
Karies bezeichnet.
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Ferner
muss bei Druckern mit hoher Druckgeschwindigkeit der Entwicklungswalze
exakt eingestellt werden, um einerseits die zu überbrückende Entfernung nicht zu
groß zu
wählen
und andererseits das Versprühen
von Tonermaterial durch die im Spalt auftretenden Luftströmungen noch
in einem Bereich zu halten, in dem sich nur geringe sichtbare Auswirkungen
auf das eingefärbte
Tonerbild ergeben. Insbesondere bei Hochleistungsdruckern sind Umfangsgeschwindigkeiten
des Fotoleiterelements und des Applikatorelements im Bereich von >= 1 m/s üblich. Durch
die erwähnten
Luftströmungen,
durch die erzeugte Tonerwolke und durch die in den Randbereichen
zusätzlich
angelagerten Tonerteilchen können auch
auf nicht einzufärbende
Bereiche Tonerteilchen haften bleiben, was zum so genannten Versprühen des
Tonermaterials führt.
Dieses Versprühen
wird auch als Spreading bezeichnet.
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Um
ferner die exakte Einstellung des Spalts zwischen Applikatorelement
und Fotoleiter zu ermöglichen,
müssen
hochgenaue und exakt justierbare Komponenten eingesetzt werden,
wobei zusätzlich ein
erheblicher Einstellaufwand erforderlich ist. Partikel und Fremdkörper, die
dicker als der Entwicklungsspalt sind, führen zumindest zur Zerstörung des
Fotoleiters, da sowohl die Lage des Fotoleiters als auch des Applikatorelements
im Übertragungsbereich
fixiert sind und der Entwicklungsspalt mechanisch begrenzt ist.
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Ferner
führt die
verstärkte
Anlagerung von Tonermaterial in den Randbereichen von einzufärbenden
Bereichen dazu, dass mehr Tonermaterial verbraucht wird, als zum
Erzeugen eines hochwertigen Druckbildes unbedingt erforderlich ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben,
bei denen ein verstärktes
Einfärben von
Randbereichen einzufärbender
Bereiche sowie ein Versprühen
von Tonermaterial auf nicht einzufärbende Bereiche vermieden wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Einfärben eines Ladungsbildes mit
Tonermaterial in einem Drucker oder Kopierer mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Durch
den direkten Kontakt der Tonerteilchen der auf dem Applikatorelement
aufgebrachten Tonerteilchenschicht mit der Oberfläche des
Fotoleiters müssen
die Tonerteilchen nicht mehr zwingend mit Hilfe eines Wechselfeldes
von der Oberfläche
des Applikatorelements gelöst
werden, um auf die Oberfläche
des Fotoleiterelements übertragen
zu werden. Zumindest kann die Stärke
des im Kontaktbereich erzeugten Wechselfeldes gegenüber einem
bei der Entwicklung über
einen Luftspalt erforderlichen Wechselfeld erheblich reduziert werden.
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Ferner
kann durch einen direkten Kontakt der Oberfläche des Fotoleiters, insbesondere
beim Vorsehen eines Fotoleiterbandes oder eines Applikatorbandes,
auf ein Stützelement
an der Übertragungsstelle
verzichtet werden, wodurch auch Gegenstände, die eine größere Abmessung
als die Höhe
eines üblichen
Entwicklungsspalts haben, die Umdruckstelle passieren können, ohne
das Applikatorelement und das Fotoleiterelement zu beschädigen. Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung
werden ferner die verstärkten
Anhäufungen
von Tonerteilchen in Randbereichen von einzufärbenden Flächen vermieden, wodurch das
Versprühen
von Tonerteilchen sowie Karies beim Umdruck einzufärbender
Bereiche auf einfache Art und Weise vermieden wird.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einfärben eines
Ladungsbildes mit Tonermaterial in einem Drucker oder Kopierer,
bei dem auf einer eine fotoleitfähige
Schicht umfassenden Oberfläche
eines Fotoleiterelements ein Ladungsbild entsprechend einem zu erzeugenden Druckbild
erzeugt wird. Auf zumindest einem Bereich der Oberfläche eines
Applikatorelements wird eine Schicht aus Tonerteilchen aufgebracht.
Die Oberfläche
des Fotoleiterelements wird von zumindest einem Teil der auf der
Oberfläche
des Applikatorelements aufgebrachten Tonerteilchen berührt.
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Durch
dieses erfindungsgemäße Verfahren wird
erreicht, dass verstärkte
Einfärbungen
von Randbereichen einzufärbender
Flächen
vermieden werden, wodurch der Tonerverbrauch beim gleichzeitigen
Erhöhen
der Druckqualität
reduziert werden kann. Durch den direkten Kontakt des Fotoleiterelements
mit den auf der Oberfläche
des Applikatorelements befindlichen Tonerteilchen müssen aufwendige
Vorrichtungen zum Einstellen eines exakten Luftspalts zwischen dem
Fotoleiterelement und dem Applikatorelement nicht mehr vorgesehen
werden.
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Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen
dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele Bezug
genommen, die an Hand spezifischer Terminologie beschrieben sind.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung
dadurch nicht eingeschränkt
werden soll, da derartige Veränderungen
und weitere Modifizierungen an den gezeigten Vorrichtungen und den
Verfahren sowie derartige weitere Anwendungen der Erfindung, wie sie
darin aufgezeigt sind, als übliches
derzeitiges oder künftiges
Fachwissen eines zuständigen
Fachmanns angesehen werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele
der Erfindung, nämlich:
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1 eine
Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband vorhandenen
Ladungsbild;
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2 eine
Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Einfärben eines
auf dem Fotoleiterband vorhandenen Ladungsbildes;
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3 eine
Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband vorhandenen
Ladungsbildes mit einer schwenkbaren Applikatorwalze gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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4 eine
Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband vorhandenen
Ladungsbildes mit einer schwenkbaren Applikatorwalze gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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5 eine
Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband vorhandenen
Ladungsbildes mit einer Vorrichtung zum Heranführen des Fotoleiterbands an
eine Applikatorwalze gemäß einer
ersten Ausführungsform; und
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6 eine
Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband vorhandenen
Ladungsbildes mit einer Vorrichtung zum Heranführen des Fotoleiterbandes an
eine Applikatorwalze gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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In 1 ist
eine Schnittdarstellung einer Anordnung zum Einfärben eines auf einem Fotoleiterband 12 vorhandenen
Ladungsbildes mit Tonermaterial mit Hilfe einer Entwicklereinheit 10 dargestellt. Das
Fotoleiterband 12 wird in Richtung des Pfeils P1 mit im
Wesentlichen gleich bleibender Geschwindigkeit angetrieben. Die
Entwicklereinheit 10 ent hält eine Applikatorwalze 14,
eine Magnetwalze 16 und ein Mischrad 18. Der untere
Teil des Mischrads 18 befindet sich in einem so genannten
Gemischsumpf 20 der Entwicklereinheit 10. In diesem
Gemischsumpf 20 ist ein Zweikomponentengemisch aus elektrisch
geladenen Tonerteilchen und ferromagnetischen Trägerteilchen enthalten. Die
elektrisch geladenen Tonerteilchen haften an den ferromagnetischen
Trägerteilchen.
Die Trägerteilchen
dienen im Wesentlichen dazu, die Tonerteilchen mit Hilfe der Magnetwalze 16 zur
Applikatorwalze 14 zu transportieren.
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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 sowie der Nordpol
des Magnetelements 24 zur Walzenoberfläche hin ausgerichtet sind.
Die Gegenpole der Magnetelemente 22, 24, 26 sind
nicht dargestellt.
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Im
Bereich der Magnetelemente 22, 24, 26 werden
auf der Oberfläche
der Magnetwalze 16 so genannte Magnetbürsten (nicht dargestellt) ausgebildet,
durch die in diesen Bereichen erhabene Ansammlungen aus Tonerteilchen
und Trägerteilchen gebildet
werden. Die ferromagnetischen Trägerteilchen
werden zusammen mit an diesen haftenden Tonerteilchen im Bereich
der Magnetelemente 22, 24, 26 durch das
durch diese erzeugte Magnetfeld gehalten und entlang der resultierenden
Feldlinien der Magnetfelder ausgerichtet, wodurch im Bereich der
Magnetpole eine bürstenförmige Anhäufung von
Tonerteilchen und Trägerteilchen
erzeugt wird.
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Das
Mischrad 18 wird in Richtung des Pfeils P2 angetrieben,
wodurch die im Gemischsumpf 20 befindlichen Tonerteilchen
und Trägerteilchen
durchmischt werden. Die Tonerteilchen werden durch die beim Durchmischen
erzeugte Reibung tiboe lektrisch aufgeladen. Das Zweikomponentengemisch
aus Tonerteilchen und Trägerteilchen
wird durch die Drehbewegung des Mischrades 18 bis zu der
Magnetwalze 16 hinauf geschleudert bzw. gewirbelt, wodurch ein
Teil des Zweikomponentengemischs auf die 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.
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Die
Magnetwalze 16 enthält
eine Metallhülse 30,
die mit einer keramischen Schicht einer geeigneten Rauhigkeit beschichtet
worden ist und dadurch 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. Der von der Gleichspannungsquelle DC1 erzeugten Gleichspannung
ist eine Wechselspannung AC1 überlagert,
die mit Hilfe einer Wechselspannungsquelle erzeugt wird. Die mit
Hilfe der Wechselspannungsquelle AC1 erzeugte Wechselspannung ist
vorzugsweise konstant voreingestellt.
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Die
Applikatorwalze 14 enthält
eine Metallhülse 32,
die mit dem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DC1 sowie
mit dem zweiten Potential der Wechselspannungsquelle AC1 verbunden
ist. Somit wird zwischen der Metallhülse 32, der Applikatorwalze 14 und
der Metallhülse 30 der
Magnetwalze 16 ein elektrisches Gleichfeld und ein diesem
elektrischen Gleichfeld überlagerten
Wechselfeld erzeugt. Die elektrischen Felder sind an der Stelle 46 mit
dem geringsten Abstand zwischen der Applikatorwalze 14 und
der Magnetwalze 16 am stärksten. Das elektrische Wechselfeld
zwischen Applikatorwalze 14 und der Magnetwalze 16 bewirkt
ein Lösen
der Tonerteilchen von den Trägereteilchen.
Das elektrische Gleichfeld zwischen der Applikatorwalze 14 und
der Magnetwalze 16 führt
dazu, dass sich auf die Tonerteilchen eine Kraft in Richtung Applikatorwalze 14 ausgeübt wird,
so dass sich die von den Trägerteilchen
gelösten
Tonerteilchen an der Applikatorwalze 14 als gleichmäßige Schicht
anlagern. 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. im Wesentlichen von der durch die Gleichspannungsquelle DC1
erzeugten Spannung.
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Die
an die Oberfläche
der Applikatorwalze 14 angelagerten Tonerteilchen haften
auf dieser Oberfläche
elektrostatisch. Somit kann durch die eingestellte Spannung einer
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, das einem zu erzeugenden Tonerbild bzw. einem zu erzeugenden Druckbild
entspricht. Ein solches Ladungsbild wird auch als latentes Druckbild
bezeichnet. Das Fotoleiterband 12 wird in Richtung des
Pfeils P1 bewegt. Gleichzeitig zur Bewegung des Fotoleiterbands 12 wird
die Applikatorwalze 14 in Richtung des Pfeils P4 angetrieben.
Die Umlaufgeschwindigkeit des Fotoleiterbands 12 und die
Umlaufgeschwindigkeit der Applikatorwalze 14 sind im Wesentlichen
gleich, so dass im Wesentlichen keine Geschwindigkeitsdifferenz
im Bereich der Umdruckstelle 36 zwischen Fotoleiterband 12 und
Applikatorwalze 14 auftritt. Durch die Bewegung des Fotoleiterbands 12 und
der Applikatorwalze 14 wird in dem Luftspalt zwischen den beiden
Elementen eine relativ starke Luftströmung erzeugt. Diese Luftströmung kann
zum Loslösen
einzelner Tonerteilchen führen,
wobei sich diese Tonerteilchen auf nicht ein zufärbenden Bereichen des Fotoleiterbandes 12 anlagern
oder aus diesem Spalt herausgetragen und auf Bauteilen des Druckers
oder Kopierers angelagert werden können.
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Die
einzufärbenden
Bereiche des Ladungsbildes 34 werden im Umdruckbereich 36 mit
Tonermaterial eingefärbt,
wobei im Wesentlichen die gesamte auf der Oberfläche der Applikatorwalze befindliche
Tonermaterialschicht, die dem einzufärbenden Bereich gegenüberliegt,
auf das Fotoleiterband 12 übertragen wird. Durch die Wechselspannung
DC2 werden die an der Applikatorwalze 14 haftenden Tonerteilchen
von deren Oberfläche
gelöst,
wodurch im Umdruckbereich 36 eine so genannte Tonerwolke entsteht.
Die in dieser Tonerwolke befindlichen Tonerteilchen werden dann
auf den einzufärbenden
Bereichen des Fotoleiterbandes 12 angelagert. In Randbereichen
dieser einzufärbenden
Bereiche werden aus der Wolke mehr Tonerteilchen angelagert als in
den übrigen
einzufärbenden
Bereichen, da dort auch Tonerteilchen zur Verfügung stehen, die aufgrund der
nicht einzufärbenden
Bereiche des Ladungsbildes zur Verfügung stehen. Diese Tonerteilchen
werden aufgrund des elektrischen Gleichfeldes DC2 zu den einzufärbenden
Bereichen hin gefördert.
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Im
Bereich 38 des Fotoleiterbandes 12 befindet sich
somit ein Tonerbild auf dem Fotoleiterband 12, das im Wesentlichen
dem zu erzeugenden Druckbild entspricht. Auf der Applikatorwalze 14 bleibt
im Bereich 40 ein Tonerbild zurück, das im Wesentlichen im
Negativ des im Bereich 38 befindlichen Druckbildes entspricht.
Mit Hilfe einer Rakel 42 wird das noch auf der Oberfläche der
Applikatorwalze 14 befindliche Tonermaterial von dieser
entfernt. Das entfernte Tonermaterial fällt zurück in den Gemischsumpf 20 und
steht somit zum nachfolgenden Einfärben der Applikatorwalze 14 wieder
zur Verfügung.
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Mit
Hilfe der Rakel 42 wird das gegebenenfalls noch auf der
Oberfläche
der Applikatorwalze 14 in den Bereichen, von denen Tonermaterial
zum Einfärben
des Ladungsbildes entnommen und 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 Reinigungsvorrichtung zusätzlich oder alternativ zur
Rakel 42 vorgesehen sein, wie sie insbesondere aus der
internationalen Patentanmeldung WO 03/036393 A2 bekannt sind. Die
aus dieser Patentanmeldung bekannten Anordnungen zum Einfärben und
Reinigen von Applikatorelementen und Magnetwalzen werden in die
vorliegende Patentanmeldung durch Bezugnahme in die vorliegende
Beschreibung aufgenommen. Ferner sind in dieser genannten Patentanmeldung
auch der Aufbau und alternative Aufbauten der Magnetwalze 16 ausführlich beschrieben.
Auch diese Offenbarung wird hiermit durch Bezugnahme in die vorliegende
Beschreibung aufgenommen.
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Wie
bereits erwähnt,
ist im Umdruckbereich 36 ein Luftspalt zwischen der Oberfläche der
Applikatorwalze 14 und des Fotoleiterbandes 12 vorgesehen.
Die Entwicklung des im Bereich 34 vorhandenen Ladungsbildes
mit Tonermaterial erfolgt über
diesen Luftspalt. Das Fotoleiterband 12 enthält eine
elektrisch leitende Schicht 44, die, wie bereits erwähnt, mit
einem zweiten Potential einer zweiten Gleichspannungsquelle DC2
verbunden ist. Das erste Potential der Gleichspannungsquelle DC1
ist mit dem zweiten Potential der Gleichspannungsquelle DC2 und
somit mit der Metallhülse 32 der
Applikatorwalze 14 verbunden. Mit Hilfe der Gleichspannungsquelle DC2
wird somit das elektrische Gleichfeld zwischen der elektrisch leitenden
Schicht 44 und der Metallhülse 32 erzeugt, wodurch
auf die Tonerteilchen im Umdruckbereich 36 eine Kraft in
Richtung der Oberfläche
des Fotoleiterbandes 12 ausgeübt wird.
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Vorzugsweise
ist auch die Gleichspannungsquelle DC2 stufenlos einstellbar, so
dass die Stärke des
elektrischen Gleichfeldes zwischen der Metallhülse
32 und der elektrisch
leitenden Schicht
44 in einem großen Bereich eingestellt und
gegebenenfalls geregelt werden kann. Der Applikatorwalze
14 an
der Umdruckstelle
36 gegenüberliegend ist an der Rückseite
des Fotoleiterbands
12 ein Stützelement
48 vorgesehen,
an dem die Rückseite
des Fotoleiterbands
12 im Umdruckbereich
36 vorbeigleitet.
Ein solches Stützelement
48 kann
z.B. eine keramische Oberfläche
haben, wodurch die Reibung und die elektrostatische Aufladung an
dem Stützelement
48 verringert wird.
Das Stützelement
48 kann
auch eine zur Rückseite
des Fotoleiterbandes
12 hin poröse Oberfläche haben, aus der ein definierter
Luftstrom austreten kann. Mit Hilfe des Luftstroms kann dann der
Spalt zwischen der Applikatorwalze
14 und dem Fotoleiterband
12 eingestellt
werden. Eine solche Anordnung und ein solches Verfahren ist in dem
deutschen Patent
DE 102 33 189 ausführlich beschrieben.
Der Inhalt dieses Patentes wird hiermit durch Bezugnahme in die
vorliegende Beschreibung aufgenommen.
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In 2 ist
eine Schnittdarstellung einer alternativen Anordnung zum Einfärben des
auf dem Fotoleiterband vorhandenen Ladungsbildes mit Tonermaterial,
das sich auf der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 befindet, dargestellt. Im Unterschied
zu 1 berührt
das Fotoleiterband 12 an der Umdruckstelle 36 die
Oberfläche
des Applikatorelements 14 bzw. die auf der Oberfläche des
Applikatorelements 14 im Übertragungsbereich 36 vorhandene
Schicht Tonermaterial. Vor der Umdruckstelle 36 ist eine
Walze 50 angeordnet und nach der Umdruckstelle 36 eine
Walze 52. Die Walzen 50, 52 dienen zur
Führung
des Fotoleiterbands 12 im Umdruckbereich 36, wobei
die Längsachsen
der Walzen 50, 52 im Wesentlichen quer zur Förderrichtung
P1 des Fotoleiterbands 12 verlaufen.
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Die
Walzen 50, 52 haben im Wesentlichen den gleichen
Abstand zur Umdruckstelle 36. Bei der Anordnung nach 2 ist
ein Führungselement
an der Innenseite des endlosen Fotoleiterbands 12 gegenüber der
Umdruckstelle 36 nicht erforderlich. Die Applikatorwalze 14 ist
derart angeordnet, dass sie das Fotoleiterband 12 im Bereich
zwischen den Walzen 50, 52 zwischen diese Walzen
hineindrückt.
Das Fotoleiterband 12 wird in Folge der Bandspannung gegen
die Oberfläche
der Applikatorwalze 14 bzw. gegen die darauf befindliche
Tonerschicht gedrückt. Durch
den direkten Kontakt zwischen Fotoleiterband 12 und Applikatorwalze 14 ist
ein Luftstrom nicht mehr in der Form vorhanden, wie bei einer Anordnung
gemäß 1,
bei der ein Spalt zwischen Applikatorelement 14 und Fotoleiterband 12 vorhanden ist.
Die Außenseite
des Fotoleiterbands 12 berührt bzw. kontaktiert die Oberfläche der
Applikatorwalze 14 bei der Anordnung nach 2 entlang
einer Strecke, die sich aus der geometrischen Anordnung der Walzen 50, 52 und 14 ergibt.
Diese Strecke ist in 2 mit NIP bezeichnet. Bei vorteilhaften
Anordnungen ist die Länge
dieser Strecke im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise im
Bereich von 1 mm bis 3 mm. Die gemeinsame Tangente der Walzen 50, 52 an
deren Unterseite schneidet die Applikatorwalze 14. Die
größte Entfernung
der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 im Bereich NIP zu dieser Tangente
auf einer zur Tangente orthogonalen Geraden wird als Eintauchtiefe
der Applikatorwalze 14 in das Fotoleiterband 12 bezeichnet.
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Durch
den direkten Kontakt zwischen den auf der Oberfläche der Applikatorwalze 14 vorhandenen
Tonerteilchen und dem Fotoleiterband 12 ist ein so starkes
elektrisches Wechselfeld zwischen der Applikatorwalze 14 und
dem Fotoleiterband 12, wie es bei der Anordnung nach 1 notwendig
ist, nicht mehr erforderlich. Die Tonerteilchen werden mit Hilfe einer
Anordnung nach 2 auch bei einem relativ schwachen
elektrischen Wechselfeld von der Oberfläche der Applikatorwalze 14 gelöst. Durch
das geringere elektrische Wechselfeld wird eine wesentlich kleinere
Tonerwolke oder gar keine Tonerwolke im Kontaktbereich der Anordnung
nach 2 erzeugt. Somit werden auch die durch eine relativ
große Tonerwolke
bewirkten negativen Effekte, wie beispielsweise verstärkte Tonerhäufungen
in Randbereichen einzufärbender
Flächen, übermäßiges Versprühen von
Tonerteilchen, das so genannte Spreading, sowie Karies vermieden
oder zumindest erheblich reduziert. Bei der Anordnung nach 2 wird
nur die auf der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 vorhandene Tonerteilchenschicht
auf die einzufärbenden
Bereiche des Fotoleiterbandes 12 übertragen.
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Ferner
wird eine ungleichmäßige Einfärbung in
einem einzufärbenden
Bereich durch die Anordnung nach 2 verhindert.
Durch die Vermeidung der Toneranhäufung im Randbereich, dem so
genannten Kanteneffekt, wird auch der Tonerverbrauch reduziert.
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In
dem Fall, in dem Partikel zwischen Applikatorwalze 14 und
Fotoleiterband 12 im Umdruckbereich 36 geraten,
z.B. Tonerklumpen, Papierpartikel oder von Baugruppen des Druckers
oder Kopierers losgelöste
Teile, kann das Fotoleiterband 12 in Folge der im Unterschied
zur 1 nicht vorhandenen Führungselemente im Umdruckbereich 36 einfach weiter
nach innen (oben) ausgelenkt werden, wobei sich lediglich dessen
Bandspannung erhöht.
Das Fotoleiterband 12 wird dabei jedoch nicht zwingend
zerstört,
wie dies bei der Anordnung nach 1 der Fall sein
würde.
Im Unterschied zu der Anordnung nach 1 können die
Elemente nach 2, insbesondere die Applikatorwalze 14 und
die Führungswalzen 50, 52 erheblich
größere Rundlauftoleranzen
und Justagetoleranzen haben, da ein Entwicklungsspalt nicht exakt
eingestellt und eingehalten werden muss. Bei der Anordnung nach 1 muss
der Entwicklungsspalt im Wesentlichen exakt, beispielsweise auf 200 μm, eingestellt
werden. Dadurch können
die Herstellungskosten der einzelnen Elemente bei der Anordnung
nach 2 sowie der Aufwand für Einstellungs- und Wartungsarbeiten
erheblich reduziert werden.
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Bei
der Anordnung nach 2 hat es sich in praktischen
Tests weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Entwicklungswalze
mit einer Spannung AC4 im Bereich von 800 bis 1600 Volt Wechselspannung
und einer Gleichspannung DC 3 im Bereich von –150 Volt bis –350 Volt
Gleichspannung gegenüber
Massepotential zu beaufschlagen. Die nicht dargestellte Magnetwalze 16 wird
mit einer Gleichspannung im Bereich von –800 Volt bis –1400 Volt
Gleichspannung beaufschlagt. Die Wechselspannung AC4 dient auch bei
der Anordnung nach 2 zum Lösen der Tonerteilchen von der
Oberfläche
der Applikatorwalze 14. Jedoch kann diese Wechselspannung
AC4 erheblich geringer sein als die Wechselspannung AC2 nach 1.
Dadurch wird durch die Wechselspannungsquelle AC4 im Wesentlichen
keine Tonerwolke erzeugt, die sich wie bereits beschrieben, negativ
auf das erzeugte Druckbild auswirken würde. Besonders vorteilhaft
hat sich erwiesen, die Applikatorwalze 14 mit einer Wechselspannung
im Bereich von 1000 Volt bis 1300 Volt zu beaufschlagen.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Einfärben eines auf
einem Fotoleiterband 12 vorhandenen Ladungsbildes mit Tonermaterial
mit Hilfe von Tonerteilchen, die auf der Oberfläche einer Applikatorwalze 14 vorhanden
sind, gezeigt. Im Unterschied zur 2 ist die
Applikatorwalze 14 mit Hilfe einer Schwenkanordnung 54 an
das Fotoleiterband 12 schwenkbar und von diesem wegschwenkbar.
Ein Schwenkrahmen 56 ist um eine Drehachse 58 entlang
des Pfeils P5 drehbar angeordnet. Die Applikatorwalze 14 ist
im abgeschwenkten Zustand mit dem Bezugszeichen 14 und
im angeschwenkten Zustand mit dem Bezugszeichen 14a bezeichnet.
In gleicher Weise ist das Fotoleiterband 12 im abgeschwenkten
Zustand der Applikatorwalze 14 mit 12 und im angeschwenkten
Zustand der Applikatorwalze 14a mit 12a bezeichnet.
Der Schwenkrahmen 56 ist im angeschwenkten Zustand mit 56a bezeichnet.
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Die
Applikatorwalze 14 ist im Schwenkrahmen 56 derart
befestigt, dass mit Verschwenken des Schwenkrahmens 56 entlang
des Pfeils P5 die Lage der Drehachse der Applikatorwalze 14 verändert wird.
Ferner ist bei der Anordnung nach 3 eine Reinigungswalze 60 vorgesehen,
die im Schwenkrahmen 56 derart fixiert ist, dass die Drehachse
der Reinigungswalze 60 beim Verschwenken des Schwenkrahmens
entlang des Pfeils P5 mit verschwenkt wird. Dadurch wird die Position
der Reinigungswalze 60 gegenüber der Applikatorwalze 14 in jeder
Position des Schwenkrahmens 56 gleich beibehalten. Die
Reinigungswalze 60 ist eine Magnetwalze, die ähnlich der
Magnetwalze 16 nach 1 aufgebaut.
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Auf
der Oberfläche
der Reinigungswalze 60 wird ein Teilchengemisch aus Trägerteilchen
und Tonerteilchen mit einem relativ geringen Anteil an Tonerteilchen
gefördert,
wodurch dieses Teilchengemisch durch Ausbilden einer Magnetbürste auf
der Oberfläche
der Reinigungswalze 60 in Kontakt mit der Oberfläche der
Applikatorwalze 14 gebracht wird, so dass diese Magnetbürste mit
den Tonerteilchen auf der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 in Kontakt gebracht werden, die
nach dem Passieren des Übertragungsbereichs 36 noch
auf der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 verbleiben. Wie bereits erwähnt, verbleiben
nach der Umdruckstelle 36 Tonerteilchen auf der Oberfläche der
Applikatorwalze in Bereichen, die im Wesentlichen dem Negativ des
erzeugten Druckbildes entsprechen.
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Vorteilhafterweise
wird das Teilchengemisch, das auf der Oberfläche der Magnetwalze 16 gefördert wird,
nach dem Übertragen
von Tonerteilchen aus diesem Teilchengemisch auf die Oberfläche der
Applikatorwalze 14 zur Reinigungswalze 60 transportiert,
wodurch dieses Teilchengemisch dann mit Hilfe der Reinigungswalze 60 zum
Reinigen des auf der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 verbleibenden Tonerteilchen genutzt
wird. Die Änderung
des Verlaufs des Fotoleiterbands 12a gegenüber dem
Verlauf des Fotoleiterbands 12 wird auch als Auslenkung
des Fotoleiterbands 12 bezeichnet, wobei die Amplitude dieser
Auslenkung der Eintauchtiefe der Applikatorwalze 14 entspricht.
Der Drehpunkt der Schwenkanordnung 56 verläuft entlang
der Drehachse 58 der Magnetwalze 16. Durch diese
gemeinsame Drehachse bleibt der Abstand zwischen der Oberfläche der Magnetwalze 16 und
der Applikatorwalze 14 in jeder Schwenkposition gleich.
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In 4 ist
die Anordnung nach 3 dargestellt, wobei die Schwenkachse 58 des
Schwenkrahmens 56 nicht mit der Drehachse der Magnetwalze 16 übereinstimmt.
Dadurch ändert
sich der Abstand beim Schwenken zwischen der Oberfläche der Magnetwalze 16 und
der Applikatorwalze 14. Im abgeschwenkten Zustand, in dem
die Oberfläche
der Applikatorwalze 14 die Oberfläche des Fotoleiterbands 12 nicht
berührt,
wird gegenüber
der angeschwenkten Position der Abstand zwischen den Oberflächen der
Magnetwalze 16 und der Applikatorwalze 14 vergrößert, wodurch
dann nur eine relativ geringe Menge oder kein Tonermaterial auf
der Oberfläche
der Applikatorwalze 14 angelagert wird.
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Die
Menge des mit Hilfe der Reinigungswalze 60 von der Oberfläche der
Applikatorwalze 14 im abgeschwenkten Zustand zu entfernenden
Tonerteilchen kann dadurch erheblich reduziert werden, wodurch das
Tonermaterial dann weniger beansprucht wird. Eine solche Beanspruchung
wird auch als Stressen des Tonermaterials bezeichnet. Das Tonermaterial
wird somit bei der Anordnung nach 4 im Unterschied
zu der Anordnung nach 3 nicht so stark gestresst.
Dadurch können
die Eigenschaften des Tonermaterials über einen längeren Zeitraum konstant gehalten
werden, wodurch die Qualität
der erzeugten Druckbilder auch über
einen längeren Zeitraum
konstant gehalten werden kann.
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In 5 ist
eine Schnittdarstellung einer weiteren Anordnung zum Einfärben von
auf dem Fotoleiterband 12 vorhandenen Ladungsbildern mit
Hilfe der Applikatorwalze 14 ge zeigt. Bei der Anordnung
nach 5 wird im Unterschied zu den Anordnungen nach den 3 und 4 das
Fotoleiterband 12 an die Applikatorwalze 14 herangeführt. In 5 ist
dafür eine
Anordnung 70 mit den Walzen 72, 74 vorgesehen,
die das Fotoleiterband 12 von einem Betriebszustand, in
dem das Fotoleiterband 12 die Oberfläche der Applikatorwalze 14 nicht
berührt,
in einen Betriebszustand gebracht werden kann, in dem die Oberfläche des
Fotoleiterbands 12 die Oberfläche der Applikatorwalze 12 berührt. Die
Anordnung 70 ist über
eine Linearführung 76 geführt, so
dass bei einer Bewegung der Anordnung 70 mit Hilfe eines
nicht dargestellten Stellantriebs die Walzen 72, 74 aus
den Positionen 72a, 74a in die mit Hilfe der Bezugszeichen 72, 74 bezeichneten
Positionen gebracht werden kann.
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Alternativ
zu der in 5 dargestellten Anordnung 70 zum
Schwenken des Fotoleiterbands 12 an die Applikatorwalze 14 ist
in 6 eine alternative Anordnung 80 zum Schwenken
des Fotoleiterbands 12 an die Applikatorwalze 14 dargestellt.
Die Anordnung 80 umfasst einen Schwenkrahmen 82,
der um eine Schwenkachse 84 mit Hilfe eines nicht dargestellten
Schwenkantriebs aus der abgeschwenkten Position 82a in
die angeschwenkte Position 82 entlang des Pfeils P6 geschwenkt
werden kann.
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Im
angeschwenkten Zustand umschließt
ein Teil des Fotoleiterbands 12 einen Oberflächenbereich
der Applikatorwalze 14. Im Schwenkrahmen sind zwei Walzen 86, 88 drehbar
angeordnet, die mit dem Schwenkrahmen 82 beim Schwenken
des Schwenkrahmens 82 ihre Lage zusammen mit dem Schwenkrahmen 82 ändern. In
der angeschwenkten Position sind die Walzen mit den Bezugszeichen 86, 88 und
in der abgeschwenkten Position mit den Bezugszeichen 86a, 88a bezeichnet.
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Alternativ
können
die Schwenkanordnungen nach den 5 und 6 mit
weiteren Bandführungselementen,
insbesondere mit weiteren Walzen über ein Hebelsystem verbunden
sein, durch das die Bandspannung im angeschwenkten, abgeschwenkten
und während
des Schwenkvorgangs im wesentlichen konstant gehalten wird.
-
Obgleich
in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung bevorzugte
Ausführungsbeispiele
aufgezeigt und detailliert beschrieben worden sind, sollte sie lediglich
als rein beispielhaft und die Erfindung nicht einschränkend angesehen werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele
dargestellt und beschrieben sind und sämtliche Veränderungen und Modifizierungen,
die derzeit und künftig
im Schutzumfang der Erfindung liegen, geschützt werden sollen.
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- 10
- Entwicklereinheit
- 12
- Fotoleiterband
- 14
- Applikatorwalze
- 16
- Magnetwalze
- 18
- Mischtrommel
- 20
- Gemischsumpf
- 22,
24,
-
- 26
- Magnetelemente
- 28,
42
- Rakel
- 30,
32
- Metallhülse
- 34
- Bereich
Ladungsbild
- 36
- Umdruckbereich
- 38
- Bereich
Tonerbild
- 40
- Negativ
des Druckbildes
- 44
- elektrisch
leitende Schicht
- 46
- Übertragungsbereich
- 48
- Führungselement
- 50,
52,
-
- 72,
74,
-
- 86,
88
- Walzen
- 54,
70,
-
- 80
- Schwenkanordnung
- 56,
82
- Schwenkrahmen
- 58,
84
- Schwenkachse
- 60
- Reinigungswalze
- 76
- Linearführung
- P1
bis
-
- P6
- Richtungspfeile
- DC1
bis
-
- DC4
- Gleichspannungsquelle
- AC1
bis
-
- AC4
- Wechselspannungsquelle